[发明专利]一种三元前驱体及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种三元前驱体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将第一碱液、第一络合剂和溶剂混合得到底液，将所述底液置于反应器A，在反应器A底部通气使底液循环流动；

(2)持续通气，将金属盐溶液、第二碱液和第二络合剂加入反应器A，得到反应物浆料；

(3)持续通气，将步骤(2)得到的反应物浆料从反应器A排入浓缩器B，排出部分清液后重新打入反应器A，实现颗粒的稳定生长，颗粒生长至目标粒径得到所述三元前驱体；

其中，所述通气的方法包括通过气体分布器将气体通入反应器A，使反应器内液体实现上下循环流动。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一碱液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液，优选为氢氧化钠溶液；

优选地，所述第一络合剂包括氨水、尿素、乙酸铵、硫酸铵、碳酸铵、氯化铵或硝酸铵中的任意一种或至少两种的组合，优选为氨水；

优选地，所述溶剂包括纯水；

优选地，所述反应器A包括反应釜；

优选地，所述反应釜包括一种无桨叶反应设备；

优选地，所述反应釜靠气体升力和釜内浆料密度差实现浆料上下循环；

优选地，所述通气的气体包括空气、氮气或氧气中的任意一种或至少两种的组合。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述金属盐溶液包括镍、钴和锰的水溶性盐溶液；

优选地，所述第二碱液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液，优选为氢氧化钠溶液；

优选地，所述第二络合剂包括氨水、尿素、乙酸铵、硫酸铵、碳酸铵、氯化铵或硝酸铵中的任意一种或至少两种的组合，优选为氨水；

优选地，所述反应物浆料中颗粒的中值粒径D50为2～4μm。

4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)所述通气的气流速度为前驱体颗粒沉降速度的3～1000倍；

优选地，所述前驱体合成釜内流体雷诺数500＜Re_p＜2×10⁵，为湍流区，所述前驱体颗粒沉降速度的计算公式为其中u为颗粒沉降速度，单位为m/s，ρ_s为颗粒的密度，单位为kg/m³，ρ为反应器内浆料的密度，单位为kg/m³，g为重力加速度，单位为m/s²，d为颗粒的直径，单位为m。

5.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述浓缩器B包括浓缩釜；

优选地，所述浓缩釜包括一种可以将清液排出，固体颗粒留在釜内的设备。

6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将第一碱液、第一络合剂和溶剂混合得到底液，将所述底液置于反应器A，在反应器A底部通气4～10h使底液循环流动；

(2)持续通气，将金属盐溶液、第二碱液和第二络合剂加入反应器A，得到颗粒的中值粒径D50为2～4μm反应物浆料；

(3)前驱体颗粒沉降速度为持续按照气流速度为前驱体颗粒沉降速度的3～1000倍通气，将步骤(2)得到的反应物浆料从反应器A排入浓缩器B，排出部分清液后重新打入反应器A，实现颗粒的稳定生长，颗粒生长至目标粒径得到所述三元前驱体；

其中，所述通气的方法包括通过气体分布器将气体通入反应器A，使反应器内液体实现上下循环流动。

7.一种三元前驱体，其特征在于，所述三元前驱体通过如权利要求1-6任一项所述方法制得；

优选地，所述三元前驱体的分子式为Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，其中0.33≤x≤0.9，0.05≤y≤0.33，0.05≤z≤0.33，且x+y+z＝1；

优选地，所述三元前驱体的中值粒径D50为3～20μm；

优选地，所述三元前驱体的比表面积为3～50m²/g。