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Die vorliegende Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Kathodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien (LIB) und betrifft insbesondere ein Herstellungsverfahren für einen Ni-reichen ternären Vorläufer und dessen Verwendung.
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HINTERGRUND
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In den letzten Jahren wurden mit der Verbreitung von Elektrofahrzeugen mit neuer Energie immer höhere Anforderungen an die Reichweite von Elektrofahrzeugen gestellt. Der Schlüssel zur Erhöhung der Reichweite liegt in der Erhöhung der Energiedichte einer von einem Fahrzeug mitgeführten Leistungsbatterie. In dem Moment, in dem es keinen wesentlichen Durchbruch für das Batteriesystem gibt, ist die Erhöhung der Batteriekapazität pro Volumeneinheit der Schwerpunkt der aktuellen Forschung und die Richtung der Entwicklung. Auf dieser Grundlage werden immer höhere Anforderungen an die Kompaktdichte (CD) eines Batteriekathodenaktivmaterials gestellt, und eine CD des Kathodenmaterials steht in direktem Zusammenhang mit einer CD eines Vorläufers. Daher muss der Vorläufer einen hohen CD-Wert aufweisen und die Partikel im Vorläufer müssen eine hohe strukturelle Festigkeit aufweisen, wenn sie einem hohen Druck standhalten müssen, um zu verhindern, dass die Partikel zerdrückt werden und an Aktivität verlieren. Darüber hinaus sind Ni-reiche Kathodenmaterialien im Vergleich zu herkömmlichen Materialien anfälliger für Bruch und Zersetzung während Walz- und Zyklenprozessen. Studien haben gezeigt, dass der Bruch von Materialpartikeln aufgrund physikalischer und chemischer Reaktionen auch mit der physikalischen Festigkeit eines Vorläufers zusammenhängt und daher eine Verbesserung der physikalischen Antirissleistung des Vorläufers auch dazu beitragen kann, das Bruchproblem solcher Materialien zu verbessern.
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Bisher fand eine CD eines Vorläufers in der Industrie keine große Beachtung und wurde auch nicht als Qualitätsindex für die Produktversorgung verwendet. Um das Ziel einer hohen Kapazität zu erreichen, werden derzeit immer höhere Anforderungen an die CD- und Antirissleistung eines Ni-reichen Vorläufers gestellt, während ein Ni-reiches ternäres Material verwendet wird. Mit herkömmlichen Methoden hergestellte Produkte können in dieser Hinsicht den Anforderungen von Ni-Rich-Vorläufern nicht mehr gerecht werden.
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Ein einzelnes ternäres Vorläuferpartikel kann als sekundäres kugelförmiges polykristallines Partikel betrachtet werden, das durch Stapeln mehrerer primärer Kristallkörner gebildet wird. Eine direkte Kontaktfläche zwischen den Primärkristallkörnern bildet eine Korngrenze und ein Nichtkontaktbereich bildet eine Pore. Wenn ein zunehmender Druck auf ein Vorläuferpartikel ausgeübt wird, nimmt die Spannung zu, nachdem das Partikel komprimiert wurde, und die Spannung konzentriert sich kontinuierlich an einem Gitterdefekt in einem Kristallkorn. bei Erreichen einer Spannungsgrenze entsteht eine Versetzung; und wenn der Druck kontinuierlich ausgeübt wird, gleitet die Versetzung im Kristallkorn, wodurch sich die Versetzung ausbreitet und wächst und ein Gleitband bildet. Eine Korngrenze ist eines der größten Hindernisse für die Bewegung einer Versetzung, und daher kann ein Gleitband eines Kristallkorns nicht über eine Korngrenze zu einem benachbarten Kristallkorn wandern. Um eine Versetzung auf ein benachbartes Kristallkorn zu übertragen, muss eine Versetzungsquelle in einem benachbarten Kristallkorn initiiert werden, um ein neues Gleitband zu erzeugen. Die Ausbreitung eines Gleitbandes zwischen Kristallkörnern führt schließlich zum Zerfall des polykristallinen Partikels. Es ist ersichtlich, dass die Erhöhung der Anzahl der Korngrenzen ein wichtiges Mittel zur Verbesserung der Antirissleistung eines Materials ist. Darüber hinaus bieten geeignete Poren im Inneren der Materialpartikel einen gegebenen Pufferraum, damit die Partikel unter Druck eine elastische Verformung erfahren. Wenn der Druck j edoch weiter ansteigt und eine Fließgrenze überschreitet, erfährt das Material eine plastische Verformung, bis es zu einer Versetzung kommt, die ebenfalls zum Zerfall der Partikel führt. Es ist ersichtlich, dass eine geeignete Porosität einen bestimmten Puffereffekt bieten kann, wenn ein Partikel unter Druck steht, aber nicht je mehr, desto besser. Einerseits nimmt mit zunehmender Porengröße das Gewicht eines Partikels ab, was direkt zu einer Verringerung der CD eines Materials führt. Andererseits ist das Innenvolumen eines Partikels begrenzt, und wenn die Poren zunehmen, nimmt die Anzahl der Korngrenzen entsprechend ab, was die Wahrscheinlichkeit einer Zersetzung des Partikels erhöht.
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Bei mehreren sekundären polykristallinen Partikeln ist die Partikelgrößenverteilung nicht so konzentriert wie möglich, da gleichmäßige Partikel nur schwer eine dicht gestapelte Form bilden können und die Partikel große Poren aufweisen. Einerseits wird das makroskopische Volumen eines Pulvers erhöht, was der Verbesserung einer CD nicht förderlich ist. Andererseits gibt es nach dem Komprimieren eines Pulvers nur wenige Kontaktpunkte zwischen den Partikeln, was leicht zu Spannungskonzentrationen führt und der Verbesserung der Kompressionsbeständigkeit der Partikel nicht förderlich ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Mit der vorliegenden Erfindung soll zumindest eines der im Stand der Technik bestehenden technischen Probleme gelöst werden. Vor diesem Hintergrund stellt die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen Ni-reichen ternären Vorläufer und dessen Verwendung bereit, das die Anforderungen eines Ni-reichen Vorläufers für eine CD erfüllen kann und außerdem die Antirissleistung von Vorläuferpartikeln erhöht.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für einen Ni-reichen ternären Vorläufer bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst:
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S1: Zubereiten eines Nickelsalzes, eines Kobaltsalzes und eines Mangansalzes zu einer Metallsalzlösung;
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S2: in einer inerten Atmosphäre, Erhitzen und Zuführen von Ammoniakwasser, Zuführen einer Alkalilauge zur Einstellung eines pH-Werts und gleichzeitiges Zuführen der Alkalilauge und der Metallsalzlösung für eine Fällungsreaktion, um Partikel mit einem D50 von 7,0 µm bis 15,0 µm zu erhalten;
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S3: kontinuierliches Zuführen eines Impfkristalls und Stoppen der Zufuhr des Impfkristalls, nachdem der D10-Wert der Partikel auf 2,0 µm bis 7,0 µm eingestellt ist; kontinuierliches Zuführen der Alkalilauge und der Metallsalzlösung und Sammeln eines Überlaufmaterials; und wenn die Partikelgröße auf D50 von 7,0 µm bis 15,0 µm anwächst, wird der obige Vorgang der Zugabe eines Impfkristalls und des kontinuierlichen Sammelns eines Überlaufmaterials erneut wiederholt;
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S4: Waschen, Trocknen und Sieben der gesammelten Materialien, um den Ni-reichen ternären Vorläufer zu erhalten.
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In einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in S2 die erhaltenen Partikel eine Partikelgröße D50 von 8,0 µm bis 12,0 µm aufweisen; in S3 kann der Impfkristall zugeführt werden, um D10 der Partikel auf 2,0 µm bis 5,0 µm einzustellen; und in S3, wenn die Partikelgröße erneut auf D50 von 8,0 µm bis 12,0 µm anwächst, kann der obige Vorgang des Hinzufügens eines Impfkristalls wiederholt werden.
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In einigen Implementierungen der vorliegenden Erfindung kann das Herstellungsverfahren außerdem einen Herstellungsprozess des Impfkristalls umfassen: Zugabe von Wasser zu einem Impfkristallreaktor, Einleiten eines Inertgases und Beginn des Rührens und Erhitzens; Zuführen von Ammoniakwasser, Zuführen einer Alkalilauge zur Einstellung eines pH-Werts und gleichzeitiges Zuführen der Alkalilauge und der Metallsalzlösung für eine Fällungsreaktion; und Fortsetzung der Zufuhr, und nachdem eine Partikelgröße auf 2 µm bis 7 µm und vorzugsweise 2 µm bis 5 µm angewachsen ist, Stoppen der Zufuhr, um den Impfkristall zu erhalten, währenddessen ein Überstand im Impfkristallreaktor herausgefiltert wird, um eine konstante Menge aufrechtzuerhalten Auf dem Flüssigkeitsspiegel wird ein Material kontinuierlich konzentriert und die Partikel wachsen weiter.
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In einigen Implementierungen der vorliegenden Erfindung kann das Rühren während des Herstellungsprozesses des Impfkristalls mit einer Geschwindigkeit von 150 U/min bis 300 U/min durchgeführt werden; das Erhitzen kann bei 50°C bis 80°C durchgeführt werden; das Ammoniakwasser im Impfkristallreaktor kann eine Konzentration von 0 g/L bis 10 g/L haben; und der pH-Wert kann auf 11,0 bis 13,0 eingestellt werden.
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In einigen Implementierungen der vorliegenden Erfindung kann das Rühren während des Herstellungsprozesses des Impfkristalls mit einer Geschwindigkeit von 150 U/min bis 300 U/min durchgeführt werden; das Erhitzen kann bei 50°C bis 80°C durchgeführt werden; das Ammoniakwasser im Impfkristallreaktor kann eine Konzentration von 0 g/L bis 10 g/L haben; und der pH-Wert kann auf 11,0 bis 13,0 eingestellt werden.
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In einigen Implementierungen der vorliegenden Erfindung kann der Ni-reiche ternäre Vorläufer in S1 eine allgemeine Strukturformel von NixCoyMn1-x-y(OH)2 haben, wobei 0,6 < x < 1, 0<y<0,4undx+y< 1.
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In einigen Implementierungen der vorliegenden Erfindung kann in S4 der Ni-reiche ternäre Vorläufer eine Partikelgröße D10 von 2,0 µm bis 7,0 µm, eine Partikelgröße D50 von 7,0 µm bis 15,0 µm und eine Partikelgröße D90 von 12,0 µm bis 20,0 µm haben.
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In einigen bevorzugten Implementierungen der vorliegenden Erfindung kann der Ni-reiche ternäre Vorläufer eine Partikelgröße D10 von 2,0 µm bis 5,0 µm, eine Partikelgröße D50 von 8,0 µm bis 12,0 µm und eine Partikelgröße D90 von 18,0 µm bis 20,0 µm haben.
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In einigen Implementierungen der vorliegenden Erfindung kann in S2 ein kontinuierliches Rühren während des gesamten Prozesses der Fällungsreaktion mit einer Geschwindigkeit von 150 U/min bis 250 U/min durchgeführt werden.
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In einigen Implementierungen der vorliegenden Erfindung kann in S2 das Rühren mit einer Geschwindigkeit von 150 U/min bis 250 U/min durchgeführt werden.
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In einigen Implementierungen der vorliegenden Erfindung kann in S2 das Erhitzen bei 50 °C bis 80 °C durchgeführt werden.
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In einigen Implementierungen der vorliegenden Erfindung kann das Ammoniakwasser in S2 eine Konzentration von 0 g/L bis 10 g/L haben.
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In einigen Implementierungen der vorliegenden Erfindung kann in S2 der pH-Wert auf 11,0 bis 13,0 eingestellt werden.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch die Verwendung des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens bei der Herstellung von LIBs bereit.
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Gemäß einer bevorzugten Implementierung der vorliegenden Erfindung hat die vorliegende Erfindung zumindest die folgenden vorteilhaften Wirkungen:
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1. Die vorliegende Erfindung verwendet einen Impfkristall, um die Partikelgröße so einzustellen, dass die Partikelgröße in einer geeigneten breiten Verteilung gehalten wird, was die Schüttdichte eines Vorläufers verbessert und die Antirissleistung erhöht. Darüber hinaus vermeidet ein Impfkristall mit gleichmäßiger Partikelgröße auch die Bildung eines Mikropulvers aufgrund der Partikelgrößenanpassung im herkömmlichen kontinuierlichen Produktionsprozess.
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2. Die vorliegende Erfindung verwendet einen diskontinuierlichen Produktionsprozess mit diskontinuierlicher Zufuhr von Impfkristallen und kontinuierlicher Entladung, um eine äußerst konstante Wachstumsumgebung für Partikel in einem Produktionsprozess sicherzustellen und durch Umgebungsschwankungen verursachte Defekte innerhalb der Kristallkörner zu reduzieren.
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3. Die vorliegende Erfindung verwendet einen pH-Bereich, der höher als der herkömmliche ist, um Primärkristallkörner eines Vorläufers zu verfeinern, was die Anzahl der Korngrenzen erhöht und die Antirissleistung der Vorläuferpartikel verbessert.
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4. Die vorliegende Erfindung verwendet Hochgeschwindigkeitsrühren, um weniger Poren im Inneren der Partikel zu erzeugen und die Dichte der Partikel zu erhöhen. Darüber hinaus verbessert das Hochgeschwindigkeitsrühren die Sphärizität der Partikel, und eine hohe Sphärizität trägt auch dazu bei, die Kontaktfläche zwischen Partikeln unter Druck zu vergrößern und die Spannungskonzentration zu verringern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und Beispiele näher beschrieben.
- ist ein Flussdiagramm des Prozesses gemäß der vorliegenden Erfindung;
- ist ein Diagramm, das die CD der Vorläufer in den Beispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 veranschaulicht;
- ist ein Rasterelektronenmikroskopbild (REM) des Vorläufers in Beispiel 1; Und
- ist ein REM-Bild eines Querschnitts des Vorläufers in Beispiel 1.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die Konzepte und technischen Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden in Verbindung mit Beispielen klar und vollständig beschrieben, um ein vollständiges Verständnis der Ziele, Merkmale und Wirkungen der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Offenbar handelt es sich bei den beschriebenen Beispielen lediglich um einige und nicht um alle Beispiele der vorliegenden Erfindung. Alle anderen Beispiele, die der Fachmann auf der Grundlage der Beispiele der vorliegenden Erfindung ohne kreative Anstrengungen erhält, sollten in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
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Beispiel 1
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In diesem Beispiel wurde ein Ni-reicher ternärer Vorläufer hergestellt und ein spezifischer Herstellungsprozess war wie folgt:
- S1: Gemäß einem Metallmolverhältnis von 0,82:0,12:0,06 wurden Nickelsulfat, Kobaltsulfat und Mangansulfat zu einer 1,6 mol/L Metallsalzlösung für die spätere Verwendung zubereitet.
- S2: Herstellung eines Impfkristalls: Reines Wasser wurde in einen Impfkristallreaktor gegeben, Stickstoff wurde eingeleitet und das Rühren und Erhitzen wurde mit einer Geschwindigkeit von 220 U/min und einer Temperatur von 65°C begonnen; Ammoniakwasser wurde eingespeist, um eine Ammoniakkonzentration von 7,0 g/L im Reaktor zu ermöglichen, eine Alkalilauge wurde eingespeist, um einen pH-Wert auf 11,6 einzustellen, und die Alkalilauge und die Metallsalzlösung wurden gleichzeitig für eine Fällungsreaktion in einer Umgebung eingespeist im Reaktor wurde während der Zufuhr konstant gehalten und ein Überstand im Reaktor wurde durch eine mikroporöse Filtervorrichtung herausgefiltert, um den Flüssigkeitsstand im Reaktor hochkonstant zu halten; die Zufuhr wurde fortgesetzt, bis die Partikelgröße auf 3,0 µm angewachsen war, um den Impfkristall zu erhalten, wobei ein Material im Reaktor kontinuierlich konzentriert wurde und die Partikel kontinuierlich wuchsen; und der vorbereitete Vorläufer-Impfkristall wurde zur späteren Verwendung in einen Impfkristalltank gegeben.
- S3: Vorläuferwachstum (Hinzufügen eines Impfkristalls für das Wachstum): Reines Wasser wurde in einem Volumen von zwei Dritteln des Reaktorvolumens in einen Reaktor gegeben, Stickstoff wurde eingeleitet und das Rühren und Erhitzen wurde mit einer Geschwindigkeit von 180 gestartet U/min und eine Temperatur von 65°C; Ammoniakwasser wurde eingespeist, um eine Ammoniakkonzentration im Reaktor auf 6,0 g/L zu bringen, und dann wurde die Alkalilauge eingespeist, um einen pH-Wert im Reaktor auf 11,5 einzustellen; Der Impfkristall wurde in einem Volumen von einem Drittel des Reaktorvolumens in den Reaktor eingespeist, und dann wurden die Alkalilauge und die Metallsalzlösung gleichzeitig eingespeist, wobei durch die Fällungsreaktion von Metallionen auf dem Impfkristall die Impfkristallpartikel entstanden wachsen; die Zufuhr wurde fortgesetzt, wobei ein pH-Wert im Reaktor, eine Ammoniakkonzentration, eine Rührgeschwindigkeit und eine Temperatur im Reaktor konstant gehalten wurden; und nach dem Füllen des Reaktors floss das Material durch eine Überlauföffnung heraus, wo das überlaufende Material als unqualifiziertes Produkt verworfen wurde und die Partikel im Reaktor weiter wuchsen.
- S4: Einstellung der Partikelgröße und Materialsammlung: Als die Partikel im Reaktor auf eine Partikelgröße D50 von 10,5 µm angewachsen waren, wurde mit der Zufuhr des Impfkristalls begonnen; Nachdem die Partikelgröße des Materials im Reaktor auf D10 von 4,0 gesunken war, wurde die Zufuhr des Impfkristalls gestoppt; Da die Alkalilauge und die Metallsalzlösung kontinuierlich zugeführt wurden, wuchsen der Impfkristall und die vorherigen Partikel weiter und überschüssige Materialien wurden in einem Alterungstank gesammelt. als die Partikelgröße D50 der Partikel im Reaktor erneut auf 10,5 µm anwuchs, wurde der Impfkristall erneut zugeführt, um die Partikelgröße zu verringern; Der obige Vorgang wurde ständig wiederholt und Überlaufmaterialien wurden kontinuierlich gesammelt, gewaschen, getrocknet und gesiebt, um das endgültige Ni-reiche ternäre Vorläuferprodukt Ni0,82Co0,12Mn0,06(OH)2 zu erhalten. Die Partikelgröße der Partikel im Reaktor wurde durch die diskontinuierliche Zufuhr von Impfkristallen in einem dynamischen Gleichgewicht gehalten und die Partikelgröße wurde stets innerhalb eines Zielbereichs gehalten. Die Partikelgröße D50 wurde in diesem Beispiel bei etwa 10,0 µm gehalten.
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Beispiel 2
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In diesem Beispiel wurde ein Ni-reicher ternärer Vorläufer hergestellt, und ein spezifischer Herstellungsprozess war wie folgt:
- S1: Gemäß einem Metallmolverhältnis von 0,90:0,07:0,03 wurden Nickelsulfat, Kobaltsulfat und Mangansulfat zu einer 1,8 mol/L Metallsalzlösung für die spätere Verwendung zubereitet.
- S2: Herstellung eines Impfkristalls: Reines Wasser wurde in einen Impfkristallreaktor gegeben, Stickstoff wurde eingeleitet und das Rühren und Erhitzen wurde mit einer Geschwindigkeit von 240 U/min und einer Temperatur von 70 °C begonnen; Ammoniakwasser wurde eingespeist, um eine Ammoniakkonzentration von 5,0 g/L im Reaktor zu ermöglichen, eine Alkalilauge wurde eingespeist, um einen pH-Wert auf 12,0 einzustellen, und die Alkalilauge und die Metallsalzlösung wurden gleichzeitig für eine Fällungsreaktion in einer Umgebung eingespeist im Reaktor wurde während der Zufuhr konstant gehalten und ein Überstand im Reaktor wurde durch eine mikroporöse Filtervorrichtung herausgefiltert, um den Flüssigkeitsstand im Reaktor hochkonstant zu halten; die Zufuhr wurde fortgesetzt, bis die Partikelgröße auf 4,0 µm angewachsen war, um den Impfkristall zu erhalten, wobei ein Material im Reaktor kontinuierlich konzentriert wurde und die Partikel kontinuierlich wuchsen; und der vorbereitete Vorläufer-Impfkristall wurde zur späteren Verwendung in einen Impfkristalltank gegeben.
- S3: Vorläuferwachstum (direktes Wachstum): Reines Wasser wurde in einem Volumen von zwei Dritteln des Reaktorvolumens in einen Reaktor gegeben, Stickstoff wurde eingeleitet und das Rühren und Erhitzen wurde mit einer Geschwindigkeit von 220 U/min und einer Temperatur begonnen von 70°C; Ammoniakwasser wurde eingespeist, um eine Ammoniakkonzentration im Reaktor auf 5,0 g/L zu bringen, und dann wurde die Alkalilauge eingespeist, um einen pH-Wert im Reaktor auf 12,2 einzustellen; dann wurden die Alkalilauge und die Metallsalzlösung gleichzeitig einer Fällungsreaktion zugeführt; die Zufuhr wurde fortgesetzt, wobei ein pH-Wert im Reaktor, eine Ammoniakkonzentration, eine Rührgeschwindigkeit und eine Temperatur im Reaktor konstant gehalten wurden; und nach dem Füllen des Reaktors floss das Material durch eine Überlauföffnung heraus, wo das überlaufende Material als unqualifiziertes Produkt verworfen wurde und die Partikel im Reaktor weiter wuchsen.
- S4: Einstellung der Partikelgröße und Materialsammlung: Als die Partikel im Reaktor auf eine Partikelgröße D50 von 10,0 µm anwuchsen, wurde mit der Zufuhr des Impfkristalls begonnen; Nachdem die Partikelgröße des Materials im Reaktor auf D10 von 4,0 gesunken war, wurde die Zufuhr des Impfkristalls gestoppt; Da die Alkalilauge und die Metallsalzlösung kontinuierlich zugeführt wurden, wuchsen der Impfkristall und die vorherigen Partikel weiter und überschüssige Materialien wurden in einem Alterungstank gesammelt. als die Partikelgröße D50 der Partikel im Reaktor erneut auf 10,0 µm anwuchs, wurde der Impfkristall erneut zugeführt, um die Partikelgröße zu verringern; Der obige Vorgang wurde ständig wiederholt und Überlaufmaterialien wurden kontinuierlich gesammelt, gewaschen, getrocknet und gesiebt, um das endgültige Ni-reiche ternäre Vorläuferprodukt Ni0,90Co0,07Mn0,03(OH)2 zu erhalten. Die Partikelgröße der Partikel im Reaktor wurde durch die diskontinuierliche Zufuhr von Impfkristallen in einem dynamischen Gleichgewicht gehalten und die Partikelgröße wurde stets innerhalb eines Zielbereichs gehalten. Die Partikelgröße D50 wurde in diesem Beispiel bei etwa 9,8 µm gehalten.
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Vergleichsbeispiel 1
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In diesem Vergleichsbeispiel wurde ein Ni-reicher ternärer Vorläufer hergestellt, der sich von Beispiel 2 darin unterschied, dass kein Impfkristall hinzugefügt wurde, um die Partikelgröße anzupassen. Ein spezifischer Vorbereitungsprozess war wie folgt:
- S1: Gemäß einem Metallmolverhältnis von 0,90:0,07:0,03 wurden Nickelsulfat, Kobaltsulfat und Mangansulfat zu einer 1,8 mol/L Metallsalzlösung für die spätere Verwendung zubereitet.
- S2: Reines Wasser wurde in einem Volumen von zwei Dritteln des Reaktorvolumens in einen Reaktor gegeben, Stickstoff wurde eingeleitet und das Rühren und Erhitzen wurde mit einer Geschwindigkeit von 220 U/min und einer Temperatur von 70 °C begonnen; Ammoniakwasser wurde eingespeist, um eine Ammoniakkonzentration im Reaktor auf 5,0 g/L zu bringen, und dann wurde die Alkalilauge eingespeist, um einen pH-Wert im Reaktor auf 12,2 einzustellen; dann wurden die Alkalilauge und die Metallsalzlösung gleichzeitig einer Fällungsreaktion zugeführt; die Zufuhr wurde fortgesetzt, wobei ein pH-Wert im Reaktor, eine Ammoniakkonzentration, eine Rührgeschwindigkeit und eine Temperatur im Reaktor konstant gehalten wurden; und nach dem Füllen des Reaktors floss das Material durch eine Überlauföffnung heraus, wo das überlaufende Material als unqualifiziertes Produkt verworfen wurde und die Partikel im Reaktor weiter wuchsen.
- S3: Als die Partikelgröße der Partikel im Reaktor auf D50 von 10,0 µm anstieg, wurde ein pH-Wert oder eine Rührgeschwindigkeit erhöht, um kleine Partikel aus dem Material im Reaktor zu erzeugen und die Partikelgröße zu verringern, wodurch D50 auf etwa 10,0 µm gesteuert wurde 10,0 µm; und das Material im Reaktor lief in einen Alterungstank und wurde dann gewaschen, getrocknet und gesiebt, um das endgültige Ni-reiche ternäre Vorläuferprodukt Ni0,90Co0,07Mn0,03(OH)2 zu erhalten.
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Vergleichsbeispiel 2
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Dieses Vergleichsbeispiel war der kommerzielle 811-Vorläufer, hergestellt von Guangdong Brunp Recycling Technology Co., Ltd.
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Testbeispiel
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In diesem Testbeispiel wurden die Partikelgröße, Klopfdichte (TD) und CD für die Vorläufer der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 getestet und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt. Table 1
Probe | D10 (µm) | D50 (µm) | D90 (µm) | TD (g/cm3) | CD (g/cm3) |
Beispiel 1 | 4.35 | 10.05 | 18.57 | 2.12 | 3.46 |
Beispiel 2 | 4.23 | 9.86 | 19.02 | 2.15 | 3.49 |
Vergleichsbeispiel 1 | 6.33 | 10.10 | 16.52 | 1.98 | 3.12 |
Vergleichsbeispiel 2 | 5.85 | 10.28 | 16.02 | 2.07 | 3.18 |
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Gemäß den Daten in Tabelle 1 beträgt eine durchschnittliche Partikelgröße D50 der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 etwa 10 µm; der D10-Wert jedes der Beispiele 1 und 2 ist kleiner als der der Vergleichsbeispiele 1 bis 2 und D90 ist größer als der der Vergleichsbeispiele 1 bis 2; und die Partikelgrößenverteilungen der Beispiele sind breiter als die der Vergleichsbeispiele. Die TD und CD des Beispiels sind beide deutlich größer als die des Vergleichsbeispiels, was darauf hinweist, dass die Partikelgrößenverteilung und die Partikelfestigkeit des Vorläufers des Beispiels der vorliegenden Erfindung die TD und CD der Partikel erheblich verbessern können.
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ist ein Flussdiagramm des Prozesses der vorliegenden Erfindung, bei dem ein Vorläufer-Impfkristall in einem Impfkristallreaktor hergestellt und dann zur späteren Verwendung in einen Impfkristalltank gegeben wird; Der Vorläuferkeimkristall wird hauptsächlich zum Einstellen der Partikelgröße eines Vorläufers in einem Reaktor verwendet. der Vorläufer wächst im Reaktor und seine Partikelgröße wird durch den Impfkristall eingestellt; und nachdem eine Zielpartikelgröße erreicht ist, wird ein Überlaufmaterial in einem Alterungstank gesammelt, dann filtriert, gewaschen, getrocknet und gesiebt, um das endgültige Vorprodukt zu erhalten.
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ist ein Diagramm, das die CD der Vorläufer in den Beispielen 1 und 2 und Vergleichsbeispielen veranschaulicht. Um die Antirissleistung der Materialien zu überprüfen, wurden die Vorläufer einem Druckrisstest auf einer CD-Messmaschine unterzogen, wobei die maximale Streckgrenze auf 380 MPa eingestellt wurde. Es ist aus FIG. ersichtlich. Aus 2 geht hervor, dass die in den Beispielen 1 und 2 erhaltenen Vorläufer unter dem gleichen Druck eine höhere CD aufweisen als die herkömmliche Vorläuferprobe, was darauf hinweist, dass die Vorläuferpartikel der Beispiele 1 und 2 eine höhere Schüttdichte und eine bessere Druckbeständigkeit aufweisen. Die Verdichtungsübergangspunkte der Beispiele 1 und 2 liegen bei 18,04 MPa und 16,08 MPa, was weit über dem Verdichtungsübergangspunkt des Vergleichsbeispiels (13,20 MPa) liegt, was darauf hinweist, dass die Anti-Druck-Crackleistung der Beispiele 1 und 2 viel ist höher als die des Vorläufers des Vergleichsbeispiels.
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ist ein SEM-Bild des Vorläufers von Beispiel 1, und aus der Abbildung ist ersichtlich, dass die Vorläuferpartikel regelmäßige kugelförmige Partikel sind und plättchenförmige Kristalle gleichmäßig und dicht auf einer Oberfläche der Partikel verteilt sind.
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ist ein SEM-Bild eines Querschnitts des Vorläufers in Beispiel 1, und aus der Abbildung ist ersichtlich, dass das Innere des Partikels aus feinen Primärkristallkörnern mit vielen und gleichmäßig verteilten Korngrenzen und entsprechenden Poren besteht. Diese innere Struktur mit vielen Korngrenzen und entsprechenden Poren sowie die breite Partikelgrößenverteilung sind der Hauptgrund für die herausragende Antirissleistung.
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Die Beispiele der vorliegenden Erfindung werden ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die obigen Beispiele beschränkt. Im Rahmen des Wissensstandes des Durchschnittsfachmanns auf dem technischen Gebiet können auch verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Zweck der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Beispiele in der vorliegenden Erfindung oder Merkmale in den Beispielen in einer nicht widersprüchlichen Situation miteinander kombiniert werden.