共沉淀制備多元材料前驅(qū)體產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵設(shè)備淺析

張朋立 ， 宋順林 ， 劉亞飛 ， 陳彥彬

(北京礦冶研究總院 ， 北京當(dāng)升材料科技股份有限公司 ， 北京 100160)

0 前言

鋰離子電池正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、多元材料等。其中，多元正極材料通過Ni-Co-Mn多元素的協(xié)同作用，結(jié)合了LiCoO2良好的循環(huán)性能，LiNiO2的高比容量和LiMnO2的高安全性和低成本等優(yōu)點(diǎn)，成為最具發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料[1-2]。

多元材料前驅(qū)體作為多元材料制備的原料，對(duì)正極材料的元素比例、粒度、密度、雜質(zhì)含量等有傳承性的影響[3-4]。對(duì)多元材料前驅(qū)體關(guān)鍵設(shè)備的研究，對(duì)于提高多元材料前驅(qū)體的品質(zhì)有重要的意義。多元材料前驅(qū)體主流的制備方法是共沉淀法，即先配制成一定濃度的鹽溶液、堿溶液和氨溶液，再將原料同時(shí)泵入沉淀釜中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，沉淀反應(yīng)完成的物料進(jìn)行過濾洗滌、烘干、混料、篩分、包裝等，得到多元前驅(qū)體產(chǎn)品。在多元前驅(qū)體過程中最重要的工序是沉淀反應(yīng)、過濾洗滌和烘干，本文對(duì)這三個(gè)工序的常用設(shè)備進(jìn)行了介紹，為三元材料前驅(qū)體的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 沉淀反應(yīng)設(shè)備

反應(yīng)釜是共沉淀法制備多元前驅(qū)體的主要設(shè)備，其結(jié)構(gòu)形式和設(shè)備特點(diǎn)對(duì)前驅(qū)體的物化指標(biāo)有直接影響[5]。唐洲等[6]設(shè)計(jì)了一種鋰電池正極材料前驅(qū)體反應(yīng)，反應(yīng)釜的釜體采用碳鋼，釜內(nèi)設(shè)置有PE或PO材質(zhì)的內(nèi)膽，制造成本低，維修量小，使用壽命長。何文祥等[7]設(shè)計(jì)了一種多元材料前驅(qū)體的反應(yīng)裝置，包括投料機(jī)構(gòu)、供氣結(jié)構(gòu)、加熱機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)等，可以自動(dòng)控制反應(yīng)釜內(nèi)的溫度、pH值、壓力等，制備的產(chǎn)品形貌均勻可控，粒度分布均一，密度較高?！?br>