[发明专利]一种粒度稳定的镍钴锰三元前驱体及其制备方法与制备装置

说明书

本发明公开了一种粒度稳定的镍钴锰三元前驱体及其制备方法与制备装置，所述制备方法包括如下步骤：(1)向反应釜通入去离子水；(2)通入碱液；未完全稀释前的碱液形成高pH环境，完全稀释后的碱液形成低pH环境；(3)向低pH环境通入主料流及络合剂，生成镍钴锰三元前驱体颗粒；(4)当镍钴锰三元前驱体颗粒的粒度达到合格范围时，向高pH环境通入辅料流，维持低pH环境pH基本不变，若镍钴锰三元前驱体的粒度持续减小，则减少辅料流的流速，反之，则增大辅料流的流速，最终制备得到粒度稳定的镍钴锰三元前驱体。本发明是在控制反应釜内的pH稳定的前提下，使反应过程中小颗粒的成核和长大同时稳定地进行，从而达到粒度稳定控制的目的。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种粒度稳定的镍钴锰三元前驱体及其制备方法与制备装置。

背景技术

锂离子电池由于高电压、比容量高、环保等优点而被广泛应用。锂离子电池主要由正极材料、负极材料和电解液组成，其中正极材料对锂离子电池性能起着至关重要的作用。而正极材料前驱体对正极材料的性能又极为重要。目前国内主要采用共沉淀法来生产前驱体，包括连续法及间歇法，前驱体的粒度影响正极材料的振实密度、压实密度和循环性能等关键指标。

现有连续法工艺中，大多采用升降pH的方式来改变粒度大小。在pH较高时，沉淀反应以成核为主，会产生大量的小颗粒细粉，在pH较低时，沉淀反应以生长为主，会形成生大颗粒粗粉；而且，在升降pH过程中，反应体系会有较大波动，成核与长大的过程是不稳定的，粒度难以稳定控制，对产品性能造成负面影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服锂电池正极材料前驱体生产中粒度波动大、控制不稳定的技术缺陷，提供一种粒度稳定的镍钴锰三元前驱体及其制备方法与制备装置。本发明是在控制反应釜内的pH稳定的前提下，使反应过程中小颗粒的成核和长大同时稳定地进行，从而达到粒度稳定控制的目的。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种粒度稳定的镍钴锰三元前驱体制备方法，包括如下步骤：

(1)向反应釜通入去离子水；

(2)向所述去离子水中通入碱液；所述碱液在所述反应釜内的水溶液中逐渐扩散，浓度逐渐稀释，未完全稀释前的所述碱液形成高pH环境，完全稀释后的所述碱液形成低pH环境，所述高pH环境的pH大于所述低pH环境的pH；

(3)向所述低pH环境持续通入主料流及络合剂，控制所述反应釜的搅拌速度，进行共沉淀反应，生成镍钴锰三元前驱体颗粒；

(4)间隔一定时间测定所述镍钴锰三元前驱体颗粒的粒度大小，当所述镍钴锰三元前驱体颗粒的粒度达到所述预设的D50粒度的合格范围时，向所述高pH环境通入辅料流，维持所述低pH环境pH基本不变，间隔一定时间测定所述镍钴锰三元前驱体的粒度大小，若所述镍钴锰三元前驱体的粒度持续减小，则减少所述辅料流的流速，反之，则增大所述辅料流的流速；当所述镍钴锰三元前驱体的粒度基本不变时，维持所述辅料流的流速，最终制备得到粒度稳定的镍钴锰三元前驱体；

上述技术方案中，所述主料流及所述辅料流的成分为可溶性镍盐溶液、可溶性钴盐溶液和可溶性锰盐溶液；所述主料流的流速＞所述辅料流的流速。

上述技术方案中，所述预设的D50粒度为预设的终产物镍钴锰三元前驱体的D50粒度的理论值。

优选地，所述步骤(1)中，所述反应釜的体积为5m³。

优选地，所述步骤(1)中，所述去离子水加至所述反应釜的溢流口以下20cm。

优选地，所述步骤(1)中，向所述反应釜通入惰性气体。

更选地，所述步骤(1)中，所述惰性气体为氮气。