CN110282664B - 一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法及连续性生产设备 - Google Patents
一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法及连续性生产设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110282664B CN110282664B CN201910552561.5A CN201910552561A CN110282664B CN 110282664 B CN110282664 B CN 110282664B CN 201910552561 A CN201910552561 A CN 201910552561A CN 110282664 B CN110282664 B CN 110282664B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nickel cobalt
- lithium
- lithium manganate
- cobalt lithium
- furnace
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- HFCVPDYCRZVZDF-UHFFFAOYSA-N [Li+].[Co+2].[Ni+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O Chemical compound [Li+].[Co+2].[Ni+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O HFCVPDYCRZVZDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 58
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000010405 anode material Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 claims description 33
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 31
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 26
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 20
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 20
- SEVNKUSLDMZOTL-UHFFFAOYSA-H cobalt(2+);manganese(2+);nickel(2+);hexahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mn+2].[Co+2].[Ni+2] SEVNKUSLDMZOTL-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 15
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 15
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 5
- 229910000572 Lithium Nickel Cobalt Manganese Oxide (NCM) Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FBDMTTNVIIVBKI-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Mn+2].[Co+2].[Ni+2].[Li+] Chemical compound [O-2].[Mn+2].[Co+2].[Ni+2].[Li+] FBDMTTNVIIVBKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 25
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 13
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 238000005469 granulation Methods 0.000 abstract description 7
- 230000003179 granulation Effects 0.000 abstract description 7
- 239000002243 precursor Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010923 batch production Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Mn].[Co].[Ni] KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N lithium nickel Chemical compound [Li].[Ni] RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/16—Evaporating by spraying
- B01D1/18—Evaporating by spraying to obtain dry solids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G53/00—Compounds of nickel
- C01G53/006—Compounds containing, besides nickel, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G53/00—Compounds of nickel
- C01G53/40—Nickelates
- C01G53/42—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
- C01G53/44—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法及连续性生产设备，采用熔融金属锂渗锂方式烧结，锂和前驱体粉料实现原子级别的接触混匀，烧结的材料内部锂元素分布均匀，有利于提高材料内部的一致性，可改善材料的化学成分、结构和性能，有利于三元材料性能的发挥，能明显改善制成的锂电池电化学性能喷雾造粒的方式连续式生产，将进料、烧结、造粒、除杂、干燥工序集成在一套设备中，集成度高，人工干预少，有利于实现智能化生产，不同批次产品间一致性程度高；制备得到的材料球形度高，振实密度大，有利于提升材料的比容量，同时可实现快速、大批量、连续式生产，生产能耗低，效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法及连续性生产设备。
背景技术
据工信部数据，2018年，新能源汽车产销分别完成127万辆和 125.6万辆，同比分别增长59.9％和61.7％，在新能源汽车产业带动下，动力电池产业得到飞速发展。
锂离子电池因平台电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、绿色环保等优势被广泛应用于动力电池。镍钴锰酸锂具有高比容量、高能量密度和功率密度，性能稳定逐步成为动力电池的主流正极材料。
传统生产镍钴锰酸锂正极材料方法是将前驱体材料与锂源机械混匀后，以匣钵盛装后置于辊道窑中进行高温烧结使其反应生成镍钴锰酸锂正极材料。由于是静态盛装，位于匣钵内部的粉体烧结过程与氧气接触不充分，难以对内部粉体进行彻底氧化，对正极材料性能有较大影响，对于高镍材料尤为严重。同时，前驱体材料与锂源是通过机械混匀，难以对两者进行完全彻底的混匀，烧结过程中局部位置成分的差异导致烧结所得镍钴锰酸锂的成分不同，影响性能的发挥。因辊道窑内同一截面的温度在不同区域不完全相同，烧结过程中匣钵盛装的材料置于辊道窑中，材料在匣钵位置的差异会影响到烧结温度，最终导致烧结的材料在不同匣钵位置性能不同。匣钵典型尺寸为300 ×300×100mm，匣钵容积小，烧结的效率低，局限性明显。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法及连续性生产设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法，包括以下步骤：将镍钴锰氢氧化物先预热后恒温，再进入通有氩气的纯化炉中恒温纯化；加入渗锂池形成镍钴锰酸锂，再进入通有氩气的雾化造粒器中造粒；通入氧气氧化，再进入旋风分离器分离和收集，得到镍钴锰酸锂颗粒；将镍钴锰酸锂颗粒加入水中清洗搅拌，干燥，得到镍钴锰酸锂正极材料。
作为一个优选项，预热温度为850℃-950℃，停留时间为5h-10h；所述恒温段螺杆每正转10min后反转5min-8min，转速为 5r/min-10r/min。
作为一个优选项，纯化时氩气浓度不低于99.98％，恒温温度为850℃-950℃。
作为一个优选项，所述渗锂池中持续有熔融单质锂，渗锂池的温度为850℃-950℃，镍钴锰氢氧化物的停留时间为3h-15h。
作为一个优选项，所述雾化造粒器中氩气浓度不低于99.95％，温度800℃-900℃，颗粒停留时间为10s-20s；氧化前雾化造粒器中排空氩气并通入浓度不低于99％的氧气，氧化时温度为750℃-850℃，镍钴锰酸锂颗粒停留时间为10s-20s。
作为一个优选项，清洗槽的固液比为1:2-1:10，搅拌转速为 60r/min-300r/min，搅拌时长为20min-60min；通过干燥器干燥，干燥器内温度为105℃-120℃，镍钴锰酸锂颗粒停留时间为30s-120s，送入所述干燥器的镍钴锰酸锂溶液的pH＜9.5。
一种镍钴锰酸锂正极材料的连续性生产设备，依次包括预热炉、纯化炉、渗锂池、雾化造粒器、氧化炉、旋风分离器、缓冲罐、清洗槽、干燥器。
作为一个优选项，所述预热炉分为升温段和恒温段，所述升温段与所述恒温段长度比为1:(1-5)；所述预热炉内装有在所述升温段和所述恒温段独立转动的推进螺杆，所述推进螺杆在恒温段可正转和反转。
作为一个优选项，所述渗锂池外侧设置有加热装置，所述渗锂池内侧设置有陶瓷内衬。
作为一个优选项，所述雾化造粒器底部设有与所述渗锂池相连的返流管，所述雾化造粒器与所述氧化炉间设置有单向阀。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用熔融金属锂渗锂方式烧结，锂和前驱体粉料实现原子级别的接触混匀，烧结的材料内部锂元素分布均匀，有利于提高材料内部的一致性，可改善材料的化学成分、结构和性能，有利于三元材料性能的发挥，能明显改善制成的锂电池电化学性能。
2、本发明采用喷雾造粒的方式连续式生产，将进料、烧结、造粒、除杂、干燥工序集成在一套设备中，集成度高，人工干预少，有利于实现智能化生产，不同批次产品间一致性程度高。
3、制备得到的材料球形度高，振实密度大，有利于提升材料的比容量。同时可实现快速、大批量、连续式生产，生产能耗低，效率高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的连续性生产设备示意图；
图2是本发明的预热炉示意图；
图3是本发明的渗锂池示意图。
具体实施方式
参照图1-图3，一种镍钴锰酸锂正极材料的连续性生产设备，依次包括预热炉1、纯化炉2、渗锂池3、雾化造粒器4、氧化炉5、旋风分离器6、缓冲罐7、清洗槽8、干燥器9。
预热炉1设置有由电机驱动的第一推进螺杆13，预热炉1分为升温段11和恒温段12，第一推进螺杆13分为相互独立旋转的升温推进螺杆131、恒温推进螺杆132，升温段11与恒温段12长度比为1:(1-5)，升温段11内的升温推进螺杆131与恒温段内的恒温推进螺杆132分别由第一驱动电机101、第二驱动电机102驱动，第一驱动电机101与第二驱动电机102相互独立，使升温推进螺杆131与恒温推进螺杆132间相互独立旋转，驱动恒温推进螺杆132的第二驱动电机102可选用伺服电机，使恒温推进螺杆132实现正转和反转。
纯化炉2的进料口与预热炉1的出料口相连，纯化炉2的出料口与渗锂池3的进料口相连，纯化炉2内装有由电机驱动的第二推进螺杆14，纯化炉2上设有用于通入氩气的进气口和排出氩气的排气口。
渗锂池3为耐高温密闭容器，渗锂池3的进液管口低于液面，渗锂池3外侧设置有加热装置31，渗锂池3内侧设置有陶瓷内衬32。
雾化造粒器4顶部设置有由大管401套小管402的方式构成的雾化造粒喷头41，大管401用于通入氩气，小管402与渗锂池3相连，用于送入镍钴锰酸锂溶液；雾化造粒喷头41的下方设有反冲喷头42，雾化造粒器4底部侧边设有回流气管Ⅰ43，雾化造粒喷头41的大管401、反冲喷头42、回流气管Ⅰ43通过气管与进气管44通过相互连接，回流气管Ⅰ43与反冲喷头42间设置有第一鼓风机45；雾化造粒器4底部设置有返流管45，返流管45与渗锂池3的返流口相接；雾化造粒器4顶部的出料口与氧化炉5的进料口连接。
氧化炉5的进料口与雾化造粒器4出料口之间设置有单向阀404；氧化炉5侧壁上从上至下依次设有出气管51、回流气管Ⅱ52，出气管51、回流气管Ⅱ52通过气管与氧气管连接，出气管51、回流气管Ⅱ52之间设置有第二鼓风机53；氧化炉5顶部的出料口与旋风分离器6的的进料口连接。
旋风分离器6外侧设置有换热器Ⅰ61，旋风分离器6得到的固体物料由提升机10输送至缓冲罐7，缓冲罐7收集的物料通过提升机 10输送至清洗槽8内。
清洗槽8内设置有由电机带动的搅拌桨81，清洗槽8顶部侧壁上从上至下依次设有进气口83、进液口84，在清洗槽8底部设置有排液口85，排液口85上方设置有滤布82，清洗槽8的出料口与干燥器9顶部的喷头91相连。
干燥器9外侧设置有换热器Ⅱ92，该换热器Ⅱ92与换热器Ⅰ61 管路并设置有泵(93)，干燥器9的出料口设置在干燥器9底部。
以下结合实施例对一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法作进一步的详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法，其采用上述所提供的一种镍钴锰酸锂正极材料的连续性生产设备，包括以下步骤：
(1)将粒径D50为8μm的镍钴锰氢氧化物投入预热炉的进料口中，预热至850℃，停留时间为5h，预热炉1中预热段的推进螺杆带动物料至恒温段中，恒温段的推进螺杆每正转10min后反转8min，转速为5r/min，完成预热后的镍钴锰氢氧化物进入纯化炉2中。
(2)开启纯化炉2的进料阀门，关闭进气口、排气口、出料口阀门，预热炉1恒温段推进螺杆以60r/min的转速推动镍钴锰氢氧化物进入纯化炉2，关闭纯化炉2的进料口阀门；纯化炉2的推进螺杆以10r/min推动镍钴锰氢氧化物向出料口方向运动，开启进气口和排气口阀门，通入氩气，使纯化炉2中氩气浓度不低于99.95％后，关闭进气口和排气口进行纯化；完成纯化后，开启出料口，控制纯化炉 2推进螺杆以60r/min推动物料向出料口方向运动，控制炉内温度保持为850℃。
(3)镍钴锰氢氧化物进入渗锂池3中，渗锂池3中持续有熔融单质锂，渗锂池3温度为850℃中，控制镍钴锰氢氧化物停留时间为 15h，得到镍钴锰酸锂溶液。
(4)在雾化造粒器4中通入氩气，控制雾化造粒器4中氩气浓度不低于99.95％，关闭氩气，开启雾化造粒器4的鼓风机，镍钴锰酸锂溶液通过雾化颗粒喷头91的小管402进入，并由通过雾化颗粒喷头91的大管401和反冲喷头42同时喷出高压气流进行雾化造粒，控制雾化造粒器4温度为800℃，镍钴锰酸锂颗粒停留时间为20s。
(5)镍钴锰酸锂颗粒进入氧化炉5氧气，控制氧化炉5中氧气浓度不低于99.9％，控制氧化炉5温度为750℃，颗粒停留时间为20s。
(6)氧化后的镍钴锰酸锂颗粒进入旋风分离器6冷却分离，固体镍钴锰酸锂颗粒收集到旋风分离器6底部，经提升机输送至缓冲罐 7中。
(7)缓冲罐7中的固体镍钴锰酸锂颗粒累积到预设值时，关闭清洗槽8进料口阀门，开启进液口阀门，在清洗槽8中加入75％容积的水，开启提升机，将缓冲罐7的固体镍钴锰酸锂颗粒加入到清洗槽 8中，固液比为1:2，开启搅拌桨81，控制转速为300r/min，搅拌20min，开启排液口和进气口阀门，利用压缩空气的压力排空清洗槽 8中的水，反复清洗多次至排出的水的pH＜9.5。
(8)关闭清洗槽8的进料口、排液口、进液口阀门，开启清洗槽8的出料口，将溶液压送至干燥器9中，经干燥器9雾化喷头91 喷出，控制干燥器9温度为120℃，颗粒停留时间为30s，干燥器9 热量来源为冷却旋风分离换热器61所得，干燥后得到镍钴锰酸锂正极材料。
实施例2：
本实施例提供一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法，其采用上述所提供的一种镍钴锰酸锂正极材料的连续性生产设备，包括以下步骤：
(1)将粒径D50为15μm的镍钴锰氢氧化物投入预热炉1的进料口中，预热至950℃，停留时间为10h，预热炉1中预热段的推进螺杆带动物料至恒温段中，恒温段的推进螺杆每正转10min后反转 5min，转速为10r/min，完成预热后的镍钴锰氢氧化物进入纯化炉2 中。
(2)开启纯化炉2的进料阀门，关闭进气口、排气口、出料口阀门，预热炉1恒温段推进螺杆以300r/min的转速推动镍钴锰氢氧化物进入纯化炉2，关闭纯化炉2的进料口阀门；纯化炉2的推进螺杆以300r/min推动镍钴锰氢氧化物向出料口方向运动，开启进气口和排气口阀门，通入氩气，使纯化炉2中氩气浓度不低于99.98％后，关闭进气口和排气口进行纯化；完成纯化后，开启出料口，控制纯化炉2推进螺杆以300r/min推动物料向出料口方向运动，控制炉内温度保持为950℃。
(3)镍钴锰氢氧化物进入渗锂池3中，渗锂池3中持续有熔融单质锂，渗锂池3温度为950℃中，控制镍钴锰氢氧化物停留时间为 3h，得到镍钴锰酸锂溶液。
(4)在雾化造粒器4中通入氩气，控制雾化造粒器4中氩气浓度不低于99.98％，关闭氩气，开启雾化造粒器4鼓风机，镍钴锰酸锂溶液通过雾化颗粒喷头91的小管402进入，并由通过雾化颗粒喷头91的大管401和反冲喷头42同时喷出高压气流进行雾化造粒，控制雾化造粒器4温度为900℃，镍钴锰酸锂颗粒停留时间为10s。
(5)镍钴锰酸锂颗粒进入氧化炉5氧气，控制氧化炉5中氧气浓度不低于99％，控制氧化炉5温度为850℃，颗粒停留时间为10s。
(6)氧化后的镍钴锰酸锂颗粒进入旋风分离器6冷却分离，固体镍钴锰酸锂颗粒收集到旋风分离器6底部，经提升机输送至缓冲罐 7中。
(7)缓冲罐7中的固体镍钴锰酸锂颗粒累积到预设值时，关闭清洗槽8进料口阀门，开启进液口阀门，在清洗槽8中加入50％容积的水，开启提升机，将缓冲罐7的固体镍钴锰酸锂颗粒加入到清洗槽 8中，固液比为1:10，开启搅拌桨81，控制转速为60r/min，搅拌60min，开启排液口和进气口阀门，利用压缩空气的压力排空清洗槽 8中的水，反复清洗多次至排出的水的pH＜8。
(8)关闭清洗槽8的进料口、排液口、进液口阀门，开启清洗槽8的出料口，将溶液压送至干燥器9中，经干燥器9雾化喷头91 喷出，控制干燥器9温度为105℃，颗粒停留时间为120s，干燥器9 热量来源为冷却旋风分离换热器61所得，干燥后得到镍钴锰酸锂正极材料。
对比例
称取1000g镍钴锰氢氧化物(镍钴锰元素比例与应用实施例1相同)，加入442g碳酸锂，球磨5h，混合后的粉料盛装于匣钵中，将匣钵输送至传统辊道窑中，以850℃烧结15h，得到固相法制备的镍钴锰酸锂。
性能检测：分别以上述应用实施例1和对比例制得的镍钴酸锂为正极，以金属锂为负极，组装成电池，以1C倍率进行首次放电测试。结果显示，在1C倍率下，本实施例的镍钴锰酸锂正极材料的首次放电比容量比传统匣钵辊道窑烧结方法的高，对比实施例1的比容量为 182.5mAh/g，而对比例的比容量只有168.7mAh/g。
以1C倍率进行500次充放电循环测试。结果显示，本实施例的动力型镍钴锰酸锂正极材料的比容量经过500次循环后，比传统匣钵辊道窑烧结方法的高，实施例1的容量保持率为85.6％，而对比例的容量保持率只有74.7％。
根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：将镍钴锰氢氧化物先预热后恒温，再进入通有氩气的纯化炉中恒温纯化；加入渗锂池形成镍钴锰酸锂，再进入通有氩气的雾化造粒器中造粒；通入氧气氧化，再进入旋风分离器分离和收集，得到镍钴锰酸锂颗粒；将镍钴锰酸锂颗粒加入水中清洗搅拌，干燥，得到镍钴锰酸锂正极材料；
所述预热的温度为850℃-950℃；
所述渗锂池中持续有熔融单质锂，渗锂池的温度为850℃-950℃，镍钴锰氢氧化物的停留时间为3h-15h。
2.根据权利要求1所述的一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法，其特征在于，预热的停留时间为5h-10h；所述恒温段螺杆每正转10min后反转5min-8min，转速为5r/min-10r/min。
3.根据权利要求1所述的一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法，其特征在于，纯化时氩气浓度不低于99.95％，恒温温度为850℃-950℃。
4.根据权利要求1所述的一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法，其特征在于，所述雾化造粒器中氩气浓度不低于99.95％，温度800℃-900℃，颗粒停留时间为10s-20s；氧化前雾化造粒器中排空氩气并通入浓度不低于99％的氧气，氧化时温度为750℃-850℃，镍钴锰酸锂颗粒停留时间为10s-20s。
5.根据权利要求1所述的一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法，其特征在于，清洗槽的固液比为1:2-1:10，搅拌转速为60r/min-300r/min，搅拌时长为20min-60min；通过干燥器干燥，干燥器内温度为105℃-120℃，镍钴锰酸锂颗粒停留时间为30s-120s，送入所述干燥器的镍钴锰酸锂溶液的pH＜9.5。
6.一种镍钴锰酸锂正极材料的连续性生产设备，用于执行权利要求1-5任一项所述的生产方法，其特征在于，依次包括预热炉、纯化炉、渗锂池、雾化造粒器、氧化炉、旋风分离器、缓冲罐、清洗槽、干燥器。
7.根据权利要求6所述的一种镍钴锰酸锂正极材料的连续性生产设备，其特征在于，所述预热炉分为升温段和恒温段，所述升温段与所述恒温段长度比为1:(1-5)；所述预热炉内装有在所述升温段和所述恒温段独立转动的推进螺杆，所述推进螺杆在恒温段可正转和反转。
8.根据权利要求6所述的一种镍钴锰酸锂正极材料的连续性生产设备，其特征在于，所述渗锂池外侧设置有加热装置，所述渗锂池内侧设置有陶瓷内衬。
9.根据权利要求6所述的一种镍钴锰酸锂正极材料的连续性生产设备，其特征在于，所述雾化造粒器底部设有与所述渗锂池相连的返流管，所述雾化造粒器与所述氧化炉间设置有单向阀。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910552561.5A CN110282664B (zh) | 2019-06-25 | 2019-06-25 | 一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法及连续性生产设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910552561.5A CN110282664B (zh) | 2019-06-25 | 2019-06-25 | 一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法及连续性生产设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110282664A CN110282664A (zh) | 2019-09-27 |
| CN110282664B true CN110282664B (zh) | 2024-05-10 |
Family
ID=68005644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910552561.5A Active CN110282664B (zh) | 2019-06-25 | 2019-06-25 | 一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法及连续性生产设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110282664B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113793935B (zh) * | 2021-08-03 | 2023-04-11 | 广东邦普循环科技有限公司 | 一种高性能镍55型改性镍钴锰酸锂材料的制备方法及应用 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101510603A (zh) * | 2009-03-20 | 2009-08-19 | 吉林吉恩镍业股份有限公司 | 一种锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的制备方法 |
| CN104134791A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-11-05 | 宁波金和新材料股份有限公司 | 一种高电压单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法 |
| CN106654222A (zh) * | 2017-01-16 | 2017-05-10 | 广州锂宝新材料有限公司 | 一种高镍正极材料及其制备方法以及锂离子电池 |
| CN108923043A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-11-30 | 湖南德景源科技有限公司 | 一种高镍多元正极材料的制备方法 |
| CN109037672A (zh) * | 2018-09-13 | 2018-12-18 | 广东邦普循环科技有限公司 | 一种动力电池用镍钴锰酸锂材料的制备方法 |
| CN109065880A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-12-21 | 彩虹集团新能源股份有限公司 | 一种高电压单晶三元材料及其制备方法 |
| CN109860590A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-06-07 | 广东邦普循环科技有限公司 | 一种镍55型镍钴锰酸锂材料的制备方法及应用 |
| CN210885340U (zh) * | 2019-06-25 | 2020-06-30 | 广东邦普循环科技有限公司 | 一种镍钴锰酸锂正极材料的连续性生产设备 |
-
2019
- 2019-06-25 CN CN201910552561.5A patent/CN110282664B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101510603A (zh) * | 2009-03-20 | 2009-08-19 | 吉林吉恩镍业股份有限公司 | 一种锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的制备方法 |
| CN104134791A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-11-05 | 宁波金和新材料股份有限公司 | 一种高电压单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法 |
| CN106654222A (zh) * | 2017-01-16 | 2017-05-10 | 广州锂宝新材料有限公司 | 一种高镍正极材料及其制备方法以及锂离子电池 |
| CN109065880A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-12-21 | 彩虹集团新能源股份有限公司 | 一种高电压单晶三元材料及其制备方法 |
| CN108923043A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-11-30 | 湖南德景源科技有限公司 | 一种高镍多元正极材料的制备方法 |
| CN109037672A (zh) * | 2018-09-13 | 2018-12-18 | 广东邦普循环科技有限公司 | 一种动力电池用镍钴锰酸锂材料的制备方法 |
| CN109860590A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-06-07 | 广东邦普循环科技有限公司 | 一种镍55型镍钴锰酸锂材料的制备方法及应用 |
| CN210885340U (zh) * | 2019-06-25 | 2020-06-30 | 广东邦普循环科技有限公司 | 一种镍钴锰酸锂正极材料的连续性生产设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110282664A (zh) | 2019-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2022193781A1 (zh) | 一种废旧三元正极材料的再生方法和应用 | |
| CN111129487B (zh) | 一种废旧三元正极材料的水热补锂-喷雾重塑再生方法 | |
| CN112952049A (zh) | 一种修复高镍正极材料表面结构的方法、由其得到的高镍正极材料以及锂离子电池 | |
| CN1191994C (zh) | 制备锂过渡金属酸盐的方法 | |
| CN108539127B (zh) | 一种连续制备三元材料的设备及方法 | |
| CN113072052B (zh) | 一种废磷酸铁锂补锂修复方法和应用 | |
| CN112142029A (zh) | 废旧磷酸铁锂电池正极材料的修复再生方法 | |
| CN110282664B (zh) | 一种镍钴锰酸锂正极材料的生产方法及连续性生产设备 | |
| CN111180724A (zh) | 一种三元单晶正极材料的制备方法 | |
| CN112794371A (zh) | 低成本高镍三元锂离子电池正极材料及其制备方法 | |
| CN113328161A (zh) | 一种由废旧锂离子电池正极材料再生制备类单晶三元正极材料的方法 | |
| CN111554868B (zh) | 一种核壳结构的动力电池材料及其制备方法 | |
| AU2021105816A4 (en) | A Reclaiming Method For Cathode Materials Of Retired Lithium-Ion Batteries | |
| CN115663128A (zh) | 一种气液双相洗涤降低高镍三元电极材料表面残碱的方法 | |
| Chen et al. | Hydrometallurgical processes for valuable metals recycling from spent lithium-ion batteries | |
| CN210885340U (zh) | 一种镍钴锰酸锂正极材料的连续性生产设备 | |
| CN105742748A (zh) | 锂离子电池正极材料钴酸锂废料中回收钴锂的方法 | |
| WO2024060547A1 (zh) | 一种废旧三元正极材料的再生方法 | |
| CN117096486A (zh) | 一种废旧锂离子电池正极材料的修复再生方法 | |
| CN112786987B (zh) | 一种退役锂离子电池正极材料的再生方法 | |
| CN105886777A (zh) | 制酸尾气与废钴酸锂协同治理并回收钴锂的方法 | |
| CN115084697A (zh) | 一种三元锂电池正极材料再生方法及三元锂电池正极材料 | |
| CN115477334A (zh) | 湿法包覆锂电池正极材料的方法、复合材料及锂电池 | |
| CN110767907B (zh) | 一种锂离子电池正极材料普适性表面包覆改性方法 | |
| CN111943279A (zh) | 用于制备大单晶形貌镍钴锰三元正极材料及其前驱体的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |