[发明专利]镍钴锰酸锂粉体的制备方法

说明书

镍钴锰酸锂粉体的制备方法，它涉及一种采用镍钴锰单质金属为原料清洁生产锂离子电池正极材料镍钴锰复合氧化物的方法。本发明的目的要解决现有镍钴锰氢氧化物制备方法存在产生大量含氨废水、流程长，工序复杂和生产成本高的问题。方法：以镍钴锰复合氧化物与碳酸锂、电池级碳酸锂或电池级氢氧化锂为原料，制备镍钴锰酸锂粉体。优点：镍钴锰酸锂粉体呈密实的单晶大颗粒，在电池加工时极片压实密度高于3.7g/cm³，有利于提高电池的体积能量密度。

技术领域

本发明涉及一种采用镍钴锰单质金属为原料清洁生产锂离子电池正极材料镍钴锰复合氧化物的方法。

背景技术

2010年以来，3C(计算机、通讯和消费电子产品)、交通工具电动化、储能等行业飞速发展，引发锂离子电池每年以30％以上增长速度迅速增长，到2015年世界锂离子电池总量已达100.75GWh，中国达到47.13GWh，占世界总量的47％。锂离子电池正极材料是锂离子电池的重要组成部分，约占锂离子电池成本的40％左右。正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂等。镍钴锰酸锂由于有良好的性价比，是近年来发展最快的锂离子电池正极材料之一，主要应用于3C、新能源汽车、电动工具等锂离子电池。新能源汽车尤其是乘用车高速发展，必将带动镍钴锰酸锂的需求量快速增长，2015年镍钴锰酸锂产量达到6.38万吨，占世界正极材料的30％，预计到2020年将会达到20万吨以上。

目前世界普遍采用的技术路线为：镍钴锰可溶性盐精确配比溶解后沉淀结晶为镍钴锰氢氧化物，镍钴锰氢氧化物经过滤、洗涤、干燥等工序后，煅烧得到镍钴锰氧化物，与锂盐球磨混合，预焙烧、烧结后再破碎成为镍钴锰酸锂产品，制备工艺有十几个工序。存在：1)化学沉淀结晶过程会产生大量含氨废水，虽然采取蒸氨、氧化除氨等环保措施，但依然存在重大环保隐患；2)流程长，工序复杂，生产成本高等问题。

发明内容

本发明的目的要解决现有镍钴锰氢氧化物制备方法存在产生大量含氨废水、流程长，工序复杂和生产成本高的问题；而提供一种镍钴锰酸锂粉体的制备方法。

一种以镍钴锰单质金属生产镍钴锰复合氧化物的方法，具体是按以下步骤制备的：

一、溶解：利用盐酸或硫酸分别将镍块、钴块和锰片溶解，得到镍盐溶液、钴盐溶液和锰盐溶液；

二、混合：按照摩尔比Ni:Co:Mn＝(0.3～0.9):(0.05～0.3):(0.05～0.3)将镍盐溶液、钴盐溶液和锰盐溶液加入混合器中混合，混匀后得到混合液；所述混合液中金属离子总浓度为50g/L～300g/L；

三、雾化：将混合液转移至雾化器中，以料液流量为10L/h～4000L/h将混合液雾化为雾状液滴；

四、焙烧：雾状液滴在焙烧炉中焙烧，焙烧温度为700～1000℃，得到烟尘和粉末固体；

五、气固分离：将步骤四得到的烟尘送入气固分离器中，得到酸气和粉末固体，利用尾气处理系统对酸气进行回收；

六、热处理：合并步骤四得到的粉末固体和步骤五得到的粉末固体，并放入热处理炉中进行热处理，得到热处理后镍钴锰氧化物固体；

七、气流破碎：将热处理后镍钴锰氧化物固体转移至气流破碎机中，在破碎压力为0.3MPa～0.8MPa下进行气流破碎，得到镍钴锰复合氧化物。

本发明原理：为短流程高效率清洁生产镍钴锰复合氧化物，以质量稳定、含杂质少的镍、钴、锰金属为原料，金属镍钴锰分别溶解于盐酸或硫酸，镍钴锰盐溶液原料精确配比混合，采用了喷雾热解技术，混合溶液经雾化成液滴进入焙烧炉，液滴在焙烧炉内发生干燥、自组合、水解、分解等系列反应，形成镍钴锰氧化物固体粉末和气体混合物，混合物经气固分离得到镍钴锰氧化物粉末和废气，废气经处理系统处理后达标排放，镍钴锰氧化物粉末经热处理得到最终的镍钴锰氧化物产品。