[发明专利]一种球形氢氧化亚镍系粉末的制造设备

说明书

本发明涉及材料的制备技术，特别提供了一种球形或类球形氢氧化亚镍系粉末的制造设备。

氢氧化亚镍系粉末主要用作镍镉和镍氢二次电池及碱蓄电池等的正极活性材料，目前通用的氢氧化亚镍制造设备是：在一个反应容器中或多个独立的反应容器中加入苛性碱溶液作用于镍盐水溶液产生沉淀，在反应容器中带有搅拌，然后经过固液分离、水洗、干燥等工序得到氢氧化亚镍。由于氢氧化亚镍生成是在一个反应釜中或多个独立的反应容器中进行，这样得到的氢氧化亚镍产品粒度分布不合理，敲实密度低，制成电极材料前调成糊状时其填充密度低。或者由于在各反应釜的反应过程中不断生成籽粒，导致氢氧化亚镍产品的敲实密度不稳定，从而产品质量不稳定。这是电池生产厂家所不希望得到的氢氧化亚镍材料。

日本公开特许特开平3-252318号公报记载的设备，如图1所示。将镍盐溶液和苛性碱水溶液同时导入反应釜1、反应釜2中，反应釜1和反应釜2中的镍盐溶液及苛性碱水溶液的摩尔浓度比为1∶2，两反应釜反应溶液加入速度比也为1∶2，两反应釜中生成的氢氧化亚镍和其它产物的悬浊液同时溢流到反应釜3中，在反应釜3中将上述反应釜1和2的产物进行机械搅拌，连续得到氢氧化亚镍。在反应过程中通过间断改变反应釜1和2的pH值或氨水加入量而间断产生籽晶。该反应体系得到的氢氧化亚镍产品敲实密度可达2.00g/ml以上。但是该反应体系存在以下缺点：在间断产生籽晶时，其氢氧化亚镍产品的敲实密度低，产品质量不稳定，不能满足连续生产的要求，而且由于产品是由两种粒径范围的产品机械搅拌，制造的氢氧化亚镍产品颗粒分布不均匀。

日本最新公开特许特开平9-283135公布了氢氧化亚镍的制造设备。该反应装置有连续结晶析出氢氧化亚镍的反应釜和镍氨络合物的合成槽、用纯水调整镍盐溶液和添加物金属盐溶液的供给装置，如图2所示。该反应装置能够将反应用镍盐溶液等均匀混合，但其反应釜也仅是一个反应釜，不能解决氢氧化亚镍产品敲实密度不稳定的问题。

本发明的目的在于提供一种球形氢氧化亚镍系粉末的制造设备，该制造设备的反应体系稳定所需时间短，操作工艺简单，所生产出的氢氧化亚镍系粉末粒度分布合理，因而性能和敲实密度稳定，作为电极活性物质与导电剂混合后制成的糊状物流动性好，填充密度高。

本发明提供了一种球形氢氧化亚镍系粉末的制造设备，其特征在于：该设备由2～4个带搅拌器(7)的反应釜顺序连接而成；各反应釜(10)的容积和形状基本一致，内容物液面依顺序梯度分布，液面高度相差20～500mm，其中第一个反应釜设有一个溢流口(11)，二个固定流量加料口，即镍盐溶液定量供料口(1)、苛性碱溶液定量供料口(2)、氨水溶液定量供料口(3)，和一个微调加料口即苛性碱溶液微调供料口(4)；除第一个反应釜外的其他反应釜增加一进料口(13)，前一个反应釜的溢流口(11)与后一个反应釜的进料口(13)依次相连，使前一个反应釜中的氢氧化亚镍和其它产物的悬浊液进入后一个反应釜。

此外，本发明中反应釜(10)的内径和溢流口(11)的高度比为1∶1.0～1.5。

本发明中搅拌器(7)的转速为300～1500转/分。

本发明的操作过程是这样的，整个过程是在强力搅拌下的连续反应釜中进行的，即前一个反应釜生成的氢氧化亚镍和其它产物的悬浊液连续溢出供给后一个反应釜，各反应釜中反应物溶液的供给流量不一致，其每个反应釜和下一个反应釜的反应溶液流量比例为1∶0.5～0.8，三个反应釜中的其它反应条件控制完全一致；反应物为1.5～2.2mol/l硫酸镍盐溶液和含有镍摩尔数30～100％氨的6.0～10.0mol/l苛性碱溶液，或者1.5～2.2mol/l硫酸镍盐溶液和浓度为25～28％的浓氨水和6.0～10.0mol/l的苛性碱溶液；反应物硫酸镍盐溶液和碱氨混合溶液按M²⁺与OH^-的摩尔比1∶2.5～3.0或硫酸镍盐溶液和碱溶液和浓氨水溶液按1∶2.0～2.5∶0.3～1.0的摩尔比例加入；反应物在反应器中平均停留时间在5～15小时之间选定；反应温度为40～80℃之间的某一固定值并控制在±2℃；反应液的pH值在10.5～11.5某一固定值，通过调整碱溶液或碱氨混合溶液的供给量而达到控制溶液的pH值振幅为±0.1；各釜搅拌强度为300～1500转/分。在上述范围内通过调整这些参数，改变反应液的固液比，从而控制氢氧化亚镍系粉末的松装密度、敲实密度、粒度梯度等。

本发明的主要优点是：

1)本发明的反应条件易于控制，能生产出性能稳定的氢氧化亚镍系球形或类球形粉末产品。反应体系稳定只需10天左右时间。