[实用新型]一种高镍正极前驱体材料的制备装置

说明书

本实用新型公开了一种高镍正极前驱体材料的制备装置，通过优选的搅拌桨及搅拌、反应工艺，改善了物料在反应釜内部的整体轴向循环，以及因搅拌转速降低后的局部饱和度过高和过低问题，并尽可能的保证前驱体颗粒的生长速率一致，加强反应均一性，降低大颗粒高镍前驱体材料内部的残余应力、应变；反应釜底部通过喷嘴通入的保护气，形成毫米级的气泡，在搅拌的作用下均匀的分布在反应釜内部，可以减少大颗粒前驱体相互之间的碰撞，进一步提高反应均一性，解决大颗粒开裂等问题。

技术领域

本实用新型涉及锂电池材料领域，具体涉及一种高镍正极前驱体材料的制备装置。

背景技术

随着锂离子电池向无钴、高镍方向发展，采用价格较为低廉的锰和镍取代资源缺乏和价格较高的钴，在降低成本的同时，更好的满足电子产品日益小型化和多功能化的要求。高镍前驱体材料是正极材料的关键，很大程度上决定了正极材料的结构及性能，大颗粒高镍前驱体材料在共沉淀法制备过程中，受工艺及材料特性影响，局部过饱和度偏高或者偏低，在反应中后期材料内部的残余应力、应变增大以及颗粒碰撞等原因，容易出现裂纹甚至开裂问题。一般通过缩短反应时间可以改善材料的开裂现象，公布号为CN 110611097 A的专利，采用有机絮凝剂添加的方式，通过形成絮凝形成的网状保护结构，在颗粒之间形成保护网，金属离子可顺利通过保护网，而颗粒与颗粒之间的碰撞由之前的刚性碰撞转变为柔性碰撞，从而杜绝颗粒开裂现象。

缩短反应时间虽然可以改善材料的开裂现象，但是反应时间短，材料的球形度及振实密度较低，进而影响正极材料的性能，且前驱体材料的生产效率降低。采用有机絮凝剂添加的方式，通过形成絮凝形成的网状保护结构，杜绝颗粒开裂现象，但是有机絮凝剂添加会加大洗涤及后处理成本，并且容易造成杂质引进及碳含量增大等问题，影响材料性能。

发明内容

针对上述已有技术存在的不足，本实用新型提供一种高镍正极前驱体材料的制备装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的。

一种高镍正极前驱体材料的制备装置，其特征在于，所述装置包括：反应釜、搅拌装置、进气管、第一进料管、第二进料管、第三进料管；所述搅拌装置包括搅拌轴、搅拌桨，所述搅拌轴的下端从反应釜的上端伸入釜内，所述搅拌轴的上端连接有电机；所述搅拌桨包括套装在搅拌轴上的上层桨叶和下层桨叶，所述上层桨叶包括折叶式叶片以及套装在折叶式叶片外部的圆环，所述下层浆叶为折叶式叶片或者圆盘式叶片；所述进气管从反应釜的上端伸入釜底，并且所述进气管的出气端对准下层浆叶；所述第一进料管、第二进料管、第三进料管均从反应釜的上端伸入釜内，所述第一进料管、第二进料管、第三进料管均匀分布在以搅拌桨为中心的圆周上，并且，所述第一进料管、第二进料管、第三进料管的下端与下层浆叶平齐。

进一步地，所述进气管包括管体、喷嘴，所述管体包括竖直管段和弧形管段，所述竖直管段的下端与弧形管段的一端连接，所述弧形管段的另一端与喷嘴连接，所述喷嘴上设有多个圆形喷孔。

进一步地，所述喷孔的直径小于等于0.5mm。

进一步地，所述第一进料管、第二进料管、第三进料管的下端与下层浆叶的水平距离均为50-150mm。

进一步地，所述折叶式叶片的边角圆滑。

一种采用上述装置制备高镍正极前驱体材料的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)配制混合硫酸盐溶液，所述混合硫酸盐溶液中Ni、Co、Mn离子摩尔比为x:y:(100-x-y)，其中80≤x≤98，0≤y≤10，且总金属离子浓度为1-3mol/L；

(2)向含有底液的反应釜中通过进气管通入氮气作为保护气，氮气通过进气管的喷嘴喷出后形成直径小于等于1mm的气泡；