[发明专利]三元材料前驱体生产系统与三元材料前驱体制备方法

说明书

本发明提供一种三元材料前驱体生产系统与三元材料前驱体制备方法。所述三元材料前驱体生产系统采用第一反应釜联动第二反应釜的连续反应模式，第一反应釜采用连续法连续制备出粒径稳定的前驱体中间品；前驱体中间品输送到陈化槽进行陈化后，进入第二反应釜内进行二次生长，通过控制反应过程参数使其均匀长大，可修饰前驱体中间品的晶型结构和一次颗粒的排布及球形度；过渡槽内的前驱体颗粒与第二反应釜内二次生长后的前驱体颗粒按比例混合后，能够得到具有高振实密度、球形度好，内部结构疏松外面结构致密的前驱体颗粒。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，尤其涉及一种三元材料前驱体生产系统与三元材料前驱体制备方法。

背景技术

三元正极材料具有能量密度大、安全性能较好、价格较为低廉等优点，因而被广泛使用于锂离子电池中，锂离子电池现广泛应用于小型电器、储能、电动工具、电动汽车等领域。高性能的三元正极材料离不开性能优良的前驱体材料，现有技术制备锂电镍基正极材料前驱体(实际是镍钴锰三元氢氧化物，简称三元前驱体)一般采用均相共沉淀法。

目前，三元前驱体的制备一般是单反应釜沉淀，分为间歇、连续两种工艺。间歇生产工艺是三元氢氧化物的成核、长大、陈化等均在同一个反应釜内完成，等到反应釜内物料满釜后，停机静置陈化一段时间，等前驱体浆料澄清以后，将上清液抽出，然后在继续加料，反复循环直至反应釜内物料达到指定粒度，然而，该工艺存在生产能耗高、生产效率低、批次之间质量不稳定等问题。连续法工艺生产的前驱体存在二次团聚球表面一次颗粒不均一且存在微粉多、Dmin(最小粒径颗粒)较小、球形度差等问题，且该类前驱体产品制备的正极材料容易出现循环性能差、易自放电、容量偏低等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三元材料前驱体生产系统、三元材料前驱体制备方法、三元材料前驱体、锂离子电池正极材料、锂离子电池正极以及锂离子电池，以解决上述技术问题。

为实现以上目的，本发明提供一种三元材料前驱体生产系统，包括：第一反应釜、陈化槽、第二反应釜、过渡槽、调浆槽；

所述第一反应釜通过管路与所述陈化槽连通；

所述陈化槽具有第一浆体出口，所述第一浆体出口通过管路与所述第二反应釜连通；

所述第二反应釜具有第二溢流口与第二料液出口；所述第二溢流口通过管路与所述过渡槽连通；所述第二料液出口通过管路与所述调浆槽连通；

所述过渡槽具有第二浆体出口，所述第二浆体出口通过管路与所述调浆槽连通。

本发明的三元材料前驱体生产系统采用第一反应釜联动第二反应釜的连续反应模式，第一反应釜采用连续法连续制备出粒径稳定的前驱体中间品；前驱体中间品输送到陈化槽进行陈化后，进入第二反应釜内进行二次生长，通过控制反应过程参数使其均匀长大，可修饰前驱体中间品的晶型结构和一次颗粒的排布及球形度；过渡槽内的前驱体颗粒与第二反应釜内二次生长后的前驱体颗粒按比例混合后，能够得到具有高振实密度、球形度好，内部结构疏松外面结构致密的前驱体颗粒。

内部结构疏松外面结构致密的前驱体颗粒的形成是因为第一反应釜共沉淀工艺为连续法，镍钴锰溶液从进料口进去，从溢流口出来的即为粒径合格物料，晶种生长周期较短，为保证釜内前驱体颗粒的中位径D50保持稳定，晶种的生长速率需与大颗粒长大的速率匹配，故其前驱体颗粒的生长速度较快，其内部结构较为疏松。而连续法制备的前驱体中间品(未达到前驱体产品目标粒径)经过陈化、激活过程，然后经过小流量低速、匀速长大，即以前驱体中间品为晶种，镍钴锰三元素氢氧化物在晶种表面形成表面致密堆积结构，最终得到内部结构疏松、外面结构致密的前驱体颗粒。