[发明专利]一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法及连续性生产设备

说明书

本发明公开了一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法及连续性生产设备，采用熔融金属锂渗锂方式烧结，锂和前驱体粉料实现原子级别的接触混匀，烧结的材料内部锂元素分布均匀，有利于提高材料内部的一致性，可改善材料的化学成分、结构和性能，有利于三元材料性能的发挥，能明显改善制成的锂电池电化学性能喷雾造粒的方式连续式生产，将进料、烧结、造粒、除杂、干燥工序集成在一套设备中，集成度高，人工干预少，有利于实现智能化生产，不同批次产品间一致性程度高；制备得到的材料球形度高，振实密度大，有利于提升材料的比容量，同时可实现快速、大批量、连续式生产，生产能耗低，效率高。

技术领域

本发明涉及一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法及连续性生产设备。

背景技术

据工信部数据，2018年，新能源汽车产销分别完成127万辆和 125.6万辆，同比分别增长59.9％和61.7％，在新能源汽车产业带动下，动力电池产业得到飞速发展。

锂离子电池因平台电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、绿色环保等优势被广泛应用于动力电池。镍钴锰酸锂具有高比容量、高能量密度和功率密度，性能稳定逐步成为动力电池的主流正极材料。

传统生产镍钴锰酸锂正极材料方法是将前驱体材料与锂源机械混匀后，以匣钵盛装后置于辊道窑中进行高温烧结使其反应生成镍钴锰酸锂正极材料。由于是静态盛装，位于匣钵内部的粉体烧结过程与氧气接触不充分，难以对内部粉体进行彻底氧化，对正极材料性能有较大影响，对于高镍材料尤为严重。同时，前驱体材料与锂源是通过机械混匀，难以对两者进行完全彻底的混匀，烧结过程中局部位置成分的差异导致烧结所得镍钴锰酸锂的成分不同，影响性能的发挥。因辊道窑内同一截面的温度在不同区域不完全相同，烧结过程中匣钵盛装的材料置于辊道窑中，材料在匣钵位置的差异会影响到烧结温度，最终导致烧结的材料在不同匣钵位置性能不同。匣钵典型尺寸为300 ×300×100mm，匣钵容积小，烧结的效率低，局限性明显。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法及连续性生产设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法，包括以下步骤：将镍钴锰氢氧化物先预热后恒温，再进入通有氩气的纯化炉中恒温纯化；加入渗锂池形成镍钴锰酸锂，再进入通有氩气的雾化造粒器中造粒；通入氧气氧化，再进入旋风分离器分离和收集，得到镍钴锰酸锂颗粒；将镍钴锰酸锂颗粒加入水中清洗搅拌，干燥，得到镍钴锰酸锂正极材料。

作为一个优选项，预热温度为850℃-950℃，停留时间为5h-10h；所述恒温段螺杆每正转10min后反转5min-8min，转速为 5r/min-10r/min。

作为一个优选项，纯化时氩气浓度不低于99.98％，恒温温度为850℃-950℃。

作为一个优选项，所述渗锂池中持续有熔融单质锂，渗锂池的温度为850℃-950℃，镍钴锰氢氧化物的停留时间为3h-15h。

作为一个优选项，所述雾化造粒器中氩气浓度不低于99.95％，温度800℃-900℃，颗粒停留时间为10s-20s；氧化前雾化造粒器中排空氩气并通入浓度不低于99％的氧气，氧化时温度为750℃-850℃，镍钴锰酸锂颗粒停留时间为10s-20s。

作为一个优选项，清洗槽的固液比为1:2-1:10，搅拌转速为 60r/min-300r/min，搅拌时长为20min-60min；通过干燥器干燥，干燥器内温度为105℃-120℃，镍钴锰酸锂颗粒停留时间为30s-120s，送入所述干燥器的镍钴锰酸锂溶液的pH＜9.5。

一种镍钴锰酸锂正极材料的连续性生产设备，依次包括预热炉、纯化炉、渗锂池、雾化造粒器、氧化炉、旋风分离器、缓冲罐、清洗槽、干燥器。