CN112174226A - 一种超高金属收率连续制备镍钴锰三元前驱体的方法 - Google Patents

一种超高金属收率连续制备镍钴锰三元前驱体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高金属收率连续制备镍钴锰三元前驱体的方法，包括以下步骤：配制含Ni,Co,Mn的金属混合盐溶液、液碱、氨水溶液；在反应釜中配制反应底液并通N2；将金属混合盐溶液、液碱、氨水溶液加入反应釜中反应，并用浓密机进行循环增稠，使共沉淀的镍钴锰三元前驱体不断结晶长大；当反应釜中的镍钴锰三元前驱体长到一定粒径时，停止浆料循环，并向浓密机中加入液碱，调节浆料pH值10.5‑12.5；反应釜连续反应，浆料溢流至浓密机，浓密机持续加碱，每浓密30min排料至成品浆料槽一次；将成品浆料槽的浆料进行洗涤，干燥，得到镍钴锰三元前驱体。本发明提高了金属收率，提高了洗涤效率，有效提高了产品品质。

Description

一种超高金属收率连续制备镍钴锰三元前驱体的方法
技术领域
本发明属于新能源电池材料前驱体制备领域，具体涉及一种超高金属收率连续制备镍钴锰三元前驱体的方法。
背景技术
镍钴锰三元前驱体是制备锂离子电池正极材料最重要的原材料。因应用领域与技术需求不同，三元前驱体的规格型号繁多。连续法生产镍钴锰三元前驱体是最常规的方法，通常连续法生产大颗粒(D50＞10μm)镍钴锰三元前驱体的浆料母液中会有一部分金属离子(Ni2+，Co2+，Mn2+，合计约600-1500mg/L)不能被共沉淀结晶，这些金属离子要么随母液被分离排掉，造成约1.5％的金属损失，要么在陈化工序中加碱沉淀形成微粉进入成品中，严重影响产品品质。本发明采用一种在主体设备中连续合成生产镍钴锰三元前驱体，在附属设备中使母液中的金属离子继续共沉淀结晶，既在保证合成的工艺条件下提高金属收率，又能避免母液中金属离子在浆料处理过程中形成微粉进入成品中。
发明内容
针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种超高金属收率连续制备镍钴锰三元前驱体的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种超高金属收率连续制备镍钴锰三元前驱体的方法，包括以下步骤：
(1)配制含Ni,Co,Mn的金属混合盐溶液、液碱、氨水溶液；
(2)在反应釜中配制反应底液并通N2；
(3)将步骤(1)中的金属混合盐溶液、液碱、氨水溶液加入含有底液的反应釜中反应，并启用反应釜配套的浓密机进行循环增稠，使共沉淀的镍钴锰三元前驱体不断结晶长大；
(4)当反应釜中的镍钴锰三元前驱体长到一定粒径时，停止浓密机向反应釜中的浆料循环，并向浓密机中加入液碱，调节浓密机中的浆料pH值10.5-12.5；
(5)反应釜连续反应，浆料溢流至浓密机，浓密机持续加碱，保持pH值10.5-12.5，每浓密30min排料至成品浆料槽一次；
(6)将成品浆料槽的浆料进行洗涤，干燥，得到镍钴锰三元前驱体。
本发明中的步骤(1)中，金属混合盐溶液中Ni离子浓度为50-70g/L，Co离子浓度为10-30g/L，Mn离子浓度为20-40g/L，液碱浓度为30-32％，氨水溶液浓度为16-20％。
本发明中的步骤(2)中，所述底液由液碱和氨水组成，其pH值为10.0-11.5，氨浓度为9.0-11.0g/L。
本发明中的步骤(4)中，粒径为11.0-12.5μm。
本发明的有益技术效果：
本发明使连续法生产大颗粒(D50＞10μm)镍钴锰三元前驱体浆料母液中的金属离子(Ni2+，Co2+，Mn2+)降至10mg/L(占比约0.013％)以下，大大提高了金属收率；
本方法避免了母液中的金属离子在后端工序中形成无定型微粉进入成品，有效提高了产品品质；
连续生产的溢流浆料在浓密机里浓缩后排料，提高了成品浆料浓度，减少了洗涤离心机的进料时间，提高了洗涤效率。
附图说明
图1为本发明的制备镍钴锰三元前驱体的方法采用的装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明的一种超高金属收率连续制备镍钴锰三元前驱体的方法，采用的设备包括反应釜1、浓密机2、成品浆料中转槽3，反应釜1的溢流口与浓密机2的进料口相连，浓密机2的出料口通过第一阀门4和第三阀门5与反应釜连接，浓密机2的出料口通过第一阀门4和第二阀门6与成品浆料中转槽3，浓密机2还设有清夜排出管7。
实施例1：
配制Ni2+，Co2+，Mn2+浓度分别为65g/L、22g/L、32g/L的金属盐溶液、质量分数为32％的液碱、质量分数为18％的氨水溶液；在8m3的反应釜中配制pH＝11.0，氨浓度＝10.8，体积为5m3的反应釜底液，将上述金属盐溶液、液碱、氨水溶液通过相对应的进液管加入反应釜中反应；当反应釜中前驱体颗粒D50＞11μm时，停止浓密机循环，关闭第三阀门，开启第二阀门，在浓密机的加碱管道中加入液碱，调节浓密机里浆料pH＝11.2-11.8，浓密机的上下液位分别设定0.5-1.1m，在浓密机的清液出口取样测试Ni2+，Co2+，Mn2+浓度分别为2.5mg/L，0.1mg/L，0.1mg/L，浓密机每半个小时排一次料进成品浆料中转槽，成品浆料经过洗涤，干燥，得到镍钴锰三元前驱体。
实施例2：
配制Ni2+，Co2+，Mn2+浓度分别为58g/L、23g/L、29g/L的金属盐溶液、质量分数为31.5％的液碱、质量分数为16％的氨水溶液；在8m3的反应釜中配制pH＝10.8，氨浓度＝10.5，体积为5m3的反应釜底液，将上述金属盐溶液、液碱、氨水溶液通过相对应的进液管加入反应釜中反应；当反应釜中前驱体颗粒D50＞11.5μm时，停止浓密机循环，关闭第三阀门，开启第二阀门，在浓密机的加碱管道中加入液碱，调节浓密机里浆料pH＝11.5-12.0，浓密机的上下液位分别设定0.5-1.0m，在浓密机的清液出口取样测试Ni2+，Co2+，Mn2+浓度分别为4.9mg/L，0.7mg/L，0.1mg/L，浓密机每半个小时排一次料进成品浆料中转槽，成品浆料经过洗涤，干燥，得到镍钴锰三元前驱体。
实施例3：
配制Ni2+，Co2+，Mn2+浓度分别为61g/L、24g/L、30g/L的金属盐溶液、质量分数为31.0％的液碱、质量分数为19％的氨水溶液；在8m3的反应釜中配制pH＝11.2，氨浓度＝10.6，体积为5m3的反应釜底液，将上述金属盐溶液、液碱、氨水溶液通过相对应的进液管加入反应釜中反应；当反应釜中前驱体颗粒D50＞12.0μm时，停止浓密机循环，关闭第三阀门，开启第二阀门，在浓密机的加碱管道中加入液碱，调节浓密机里浆料pH＝11.4-11.9，浓密机的上下液位分别设定0.4-1.0m，在浓密机的清液出口取样测试Ni2+，Co2+，Mn2+浓度分别为3.5mg/L，1.2mg/L，0.2mg/L，浓密机每半个小时排一次料进成品浆料中转槽，成品浆料经过洗涤，干燥，得到镍钴锰三元前驱体。
以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种超高金属收率连续制备镍钴锰三元前驱体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配制含Ni,Co,Mn的金属混合盐溶液、液碱、氨水溶液；
(2)在反应釜中配制反应底液并通N2；
(3)将步骤(1)中的金属混合盐溶液、液碱、氨水溶液加入含有底液的反应釜中反应，并启用反应釜配套的浓密机进行循环增稠，使共沉淀的镍钴锰三元前驱体不断结晶长大；
(4)当反应釜中的镍钴锰三元前驱体长到一定粒径时，停止浓密机向反应釜中的浆料循环，并向浓密机中加入液碱，调节浓密机中的浆料pH值10.5-12.5；
(5)反应釜连续反应，浆料溢流至浓密机，浓密机持续加碱，保持pH值10.5-12.5，每浓密30min排料至成品浆料槽一次；
(6)将成品浆料槽的浆料进行洗涤，干燥，得到镍钴锰三元前驱体。
2.根据权利要求1所述的超高金属收率连续制备镍钴锰三元前驱体的方法，其特征在于，步骤(1)中，金属混合盐溶液中Ni离子浓度为50-70g/L，Co离子浓度为10-30g/L，Mn离子浓度为20-40g/L，液碱浓度为30-32％，氨水溶液浓度为16-20％。
3.根据权利要求1所述的超高金属收率连续制备镍钴锰三元前驱体的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述底液由液碱和氨水组成，其pH值为10.0-11.5，氨浓度为9.0-11.0g/L。
4.根据权利要求1所述的超高金属收率连续制备镍钴锰三元前驱体的方法，其特征在于，步骤(4)中，粒径为11.0-12.5μm。
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