CN112495762A - 一种锂离子电池三元正极材料前驱体的筛分方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池三元正极材料前驱体的筛分方法，将干燥后的三元正极材料前驱体采用超声波振动筛进行筛分，当D≥7μm时，超声波振动频率为0.228～0.760KHz，振幅为300～500μm，物料在筛网面上向中心成卷状运动；当4μm≤D＜7μm时，超声波振动频率为0.228～0.760KHz，振幅为300～500μm，物料在筛网面上形成圆周状运动；当3μm≤D时，超声波振动频率为0.076KHz，振幅为200μm，物料在筛网面上运动加长；其中D为所述三元正极材料前驱体的粒径。本发明通过根据三元正极材料前驱体的粒径和三元比例，调整了振动频率和物料在网面上的运动轨迹，大大提高了筛分效率、延长了筛网的寿命。

Description

一种锂离子电池三元正极材料前驱体的筛分方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是一种锂离子电池三元正极材料前驱体的筛分方法。
背景技术
在锂离子电池三元正极材料制备工艺中，前驱体的制备工艺占60％，前驱体的优劣直接影响正极材料的性能。一般正极材料为由镍钴锰氢氧化物细小晶粒团聚而成的二次球形颗粒和氢氧化锂混合后煅烧而成。目前生产前驱体主要采用的是共沉淀法，即镍盐、钴盐、锰盐或铝盐按照一定的比例配成盐溶液，在碱液、络合剂存在的条件下形成氢氧化镍钴锰\铝沉淀，再通过离心洗涤、浆化、干燥、筛分等步骤得到合格的产品。正极材料前驱体的振实密度、尺寸、形貌、粒径大小、杂质含量等对三元电池材料的技术指标有直接影响，正极材料前驱体的品质及物理化学性能很大程度上决定了电池材料的性能。
三元前驱体生产的每个环节的控制以及设备的性能都会对最终产品产生直接或间接的影响。筛分是三元前驱体重要的一个环节。超声波振动筛是将220v、50HZ或110v、60HZ电能转化为38KHz的高频电能，输入超声换能器，将其变成38KHz机械振动，从而达到高效筛分和清网的目的。该系统在传统的振动筛基础上再筛网上引入一个低振幅、高频率的超声波振动波(机械波)在筛网上面叠加一个高频率低振幅的超声振动仪，超微细粉体接受巨大的超声加速度，使筛面上的物料始终保持悬浮状态，从而抑制粘附、摩擦、平降、等堵网因素。发明人发现将超声波振动筛应用于三元材料前驱体材料的筛分，无论是提高还是降低振动频率，筛分效果均不理想，振动频率较大时，可以提高筛分效率、防止堵网，但是筛网损失严重，寿命短；振动频率小时，筛分效率低，容易堵网。因此，亟需寻找一种锂离子电池三元正极材料前驱体的筛分方法，可以大幅度提高筛分效率，同时延长筛网寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种锂离子电池三元正极材料前驱体的筛分方法，可以大幅度提高筛分效率，同时延长筛网寿命。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锂离子电池三元正极材料前驱体的筛分方法，将干燥后的三元正极材料前驱体采用超声波振动筛进行筛分，
对粒径D≥7μm的三元正极材料前驱体进行筛分时，超声波振动频率为0.228～0.760KHz，振幅为300～500μm，物料在筛网面上的运动轨迹为向中心成卷状运动；
对粒径4μm≤D＜7μm的三元正极材料前驱体进行筛分时，超声波振动频率为0.228～0.760KHz，振幅为300～500μm，物料在筛网面上的运动轨迹为在筛网面上形成圆周状运动；
对粒径3μm≤D的三元正极材料前驱体进行筛分时，超声波振动频率为0.076KHz，振幅为200μm，物料在筛网面上的运动轨迹为在筛面运动加长；
其中D为所述三元正极材料前驱体的粒径。
进一步的，所述三元正极材料前驱体为镍钴锰氢氧化物。
进一步的，对粒径D≥7μm的三元正极材料前驱体进行筛分时，调整超声波振动筛的上部重锤与下部重锤的相位角为90°，使物料在筛网面上向中心成卷状运动。
进一步的，对粒径4μm≤D＜7μm的三元正极材料前驱体进行筛分时，调整超声波振动筛的上部重锤与下部重锤的相位角为45°，使物料在筛网面上形成圆周状运动。
进一步的，对粒径3μm≤D的三元正极材料前驱体进行筛分时，调整超声波振动筛的上部重锤与下部重锤的相位角为15°，使物料在筛网面上运动加长。
超声波振动筛是以立式振动电机或激振器为振动源，立式振动电机或激振器上、下端装有偏心重锤，可产生水平、垂直、倾斜的三次元运动，通过调节上、下偏心重锤的相位角，改变物料在筛面上的运动轨迹以达到筛分各种物料的目的，振动筛的主要组成部分有箱体、振动电机、减震弹簧，其中减震弹簧在振动筛的设计中占着十分重要的作用。
本发明的有益效果是：本发明通过根据三元正极材料前驱体的粒径和三元比例，调整了振动频率和物料在网面上的运动轨迹，在保证筛分效率的同时，延长了筛网的寿命。
附图说明
图1是本发明实施例1中物料在筛网面上的运动轨迹；
图2是本发明实施例2中物料在筛网面上的运动轨迹；
图3是本发明实施例3中物料在筛网面上的运动轨迹。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明实施例及对比例所采用的的振动超声波振动筛为新乡市东振机械制造有限公司制造的超声波振动频率为38KHz、振幅0-500μm、筛分效率固定值为500kg/h的超声波振动筛，滤网为316L不锈钢。
实施例1：
取共沉淀法制得的分子式为Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2、粒径为10μm的三元前驱体，干燥后采用超声波振动频率为38KHz、振幅0-500μm、筛分效率固定值为500kg/h的超声波振动筛进行筛分，具体筛分时的频率为0.760KHz、振幅500μm，调整超声波振动筛的上部重锤与下部重锤的相位角为90°，使物料在筛网面上向中心成卷状运动。筛分效率为475kg/h，每批次3吨，筛分30批次后筛网仍然完好。
实施例2：
取共沉淀法制得的分子式为Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2、粒径为6μm的三元前驱体，干燥后采用超声波振动频率为38KHz、振幅0-500μm、筛分效率固定值为500kg/h的超声波振动筛进行筛分，具体筛分时的频率为0.304KHz、振幅400μm，调整超声波振动筛的上部重锤与下部重锤的相位角为45°，使物料在筛网面上形成圆周状运动。筛分效率为455kg/h，每批次3吨，筛分30批次后筛网仍然完好。
实施例3：
取共沉淀法制得的分子式为Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2、粒径为3μm的三元前驱体，干燥后采用超声波振动频率为38KHz、振幅0-500μm、筛分效率固定值为500kg/h的超声波振动筛进行筛分，具体筛分时的频率为0.076KHz、振幅200μm，调整超声波振动筛的上部重锤与下部重锤的相位角为15°，使物料在筛网面上运动加长。筛分效率为475kg/h，每批次3吨，筛分20批次后筛网仍然完好。
对比例1：(物料在筛网面上形成圆周状运动，其余同实施例1)
取共沉淀法制得的分子式为Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2、粒径为10μm的三元前驱体，干燥后采用超声波振动频率为38KHz、振幅0-500μm、筛分效率固定值为500kg/h的超声波振动筛进行筛分，具体筛分时的频率为频率0.760KHz、振幅500μm，调整超声波振动筛的上部重锤与下部重锤的相位角为45°，使物料在筛网面上形成圆周状运动。按照每批次3吨，筛分一批次后筛网已经破损。
对比例2：(具体筛分时的频率为0.076KHz、振幅200um，其余同实施例1)
取共沉淀法制得的分子式为Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2、粒径为10μm的三元前驱体，干燥后采用超声波振动频率为38KHz、振幅0-500μm、筛分效率固定值为500kg/h的超声波振动筛进行筛分，具体筛分时的频率为0.076KHz、振幅200μm，调整超声波振动筛的上部重锤与下部重锤的相位角为90°，使物料在筛网面上向中心成卷状运动。筛分效率为245kg/h，每批次3吨，筛分20批次后筛网仍然完好。
对比例3：(使物料在筛网面上运动加长，其余同实施例1)
取共沉淀法制得的分子式为Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2、粒径为10μm的三元前驱体，干燥后采用超声波振动频率为38KHz、振幅0-500μm、筛分效率固定值为500kg/h的超声波振动筛进行筛分，具体筛分时的频率为频率0.760KHz、振幅500μm，调整超声波振动筛的上部重锤与下部重锤的相位角为15°，使物料在筛网面上运动加长。按照每批次3吨，筛分一批次后筛网已经破损。

Claims (5)

1.一种锂离子电池三元正极材料前驱体的筛分方法，将干燥后的三元正极材料前驱体采用超声波振动筛进行筛分，其特征在于：
对粒径D≥7μm的三元正极材料前驱体进行筛分时，超声波振动频率为0.228～0.760KHz，振幅为300～500μm，物料在筛网面上的运动轨迹为向中心成卷状运动；
对粒径4μm≤D＜7μm的三元正极材料前驱体进行筛分时，超声波振动频率为0.228～0.760KHz，振幅为300～500μm，物料在筛网面上的运动轨迹为在筛网面上形成圆周状运动；
对粒径3μm≤D的三元正极材料前驱体进行筛分时，超声波振动频率为0.076KHz，振幅为200μm，物料在筛网面上的运动轨迹为在筛面运动加长；
其中D为所述三元正极材料前驱体的粒径。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池三元正极材料前驱体的筛分方法，其特征在于：所述三元正极材料前驱体为镍钴锰氢氧化物。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池三元正极材料前驱体的筛分方法，其特征在于：对粒径D≥7μm的三元正极材料前驱体进行筛分时，调整超声波振动筛的上部重锤与下部重锤的相位角为90°，使物料在筛网面上向中心成卷状运动。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池三元正极材料前驱体的筛分方法，其特征在于：对粒径4μm≤D＜7μm的三元正极材料前驱体进行筛分时，调整超声波振动筛的上部重锤与下部重锤的相位角为45°，使物料在筛网面上形成圆周状运动。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池三元正极材料前驱体的筛分方法，其特征在于：对粒径3μm≤D的三元正极材料前驱体进行筛分时，调整超声波振动筛的上部重锤与下部重锤的相位角为15°，使物料在筛网面上运动加长。
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