[发明专利]一种单晶三元正极材料、连续制备方法和装置以及应用

权利要求书

1.一种单晶三元正极材料的连续制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)将过量的锂源及助熔盐混合，升高温度使其熔融为液态，得到混合熔盐；所述助熔盐为硫酸锂、氯化锂、硝酸锂、醋酸锂、氢氧化锂、氯化钠、硫酸钠、硝酸钠、醋酸钠、氯化钾、氢氧化钾、醋酸锰、醋酸钴或醋酸镍；

(2)在所得混合熔盐中加入前驱体，在含氧气氛中烧结，得到粒径为0.5~10 μm的固体材料；所述前驱体的化学式为Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，其中x≥0.6，x+y+z=1；

(3)在混合熔盐仍为液态状态下，使用筛网将所述固体材料从混合熔盐中分离，进入步骤(4)；将剩余混合熔盐回收，进入步骤(5)；

(4)将分离出的固体材料水洗、烘干、复烧，获得单晶镍钴锰三元正极材料，化学式为LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中x≥0.5，x+y+z=1；

(5)将回收的混合熔盐回到步骤(2)中循环利用，随着烧结次数的增加补充锂源及助熔盐；

所述连续制备方法采用的连续制备装置包括锂源破碎机、助熔盐破碎机、加热反应器、筛网、混合熔盐回收通道和粉碎器；

所述锂源破碎机、助熔盐破碎机与加热反应器连接；所述加热反应器设有反应腔，以及与反应腔连通的原料进口和产物出口；所述筛网设置于反应腔与混合熔盐回收通道之间，用于分离反应后的混合熔盐和产物；所述混合熔盐回收通道的两端与反应腔连通，用于将筛网分离的混合熔盐回收至反应腔内再次参与反应；所述粉碎器与产物出口连接。

2.根据权利要求1所述的一种单晶三元正极材料的连续制备方法，其特征在于：所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂、氯化锂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种单晶三元正极材料的连续制备方法，其特征在于：所述前驱体为球形颗粒，粒径1~15 μm。

4.根据权利要求1所述的一种单晶三元正极材料的连续制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，烧结温度为400~1000℃，烧结时间为10~30 h，烧结气氛为氧气或空气。

5.根据权利要求1所述的一种单晶三元正极材料的连续制备方法，其特征在于：所述筛网的材质包括铂丝、铑丝、钛丝、镉镍不锈钢、铁铬铝丝或蒙尔乃丝。

6.根据权利要求1所述的一种单晶三元正极材料的连续制备方法，其特征在于：步骤(4)为：将分离出的固体材料水洗除去材料表面残余盐；然后于烘箱中80~180℃下烘干12h~48h；最后将烘干后的固体材料复烧，复烧温度为300~800℃，时间2~15h，煅烧气氛为空气、氧气、氩气、氮气中一种，获得单晶镍钴锰三元正极材料。