成果名称：	镍基正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池和应用
完成单位：	清远佳致新材料研究院有限公司,广东省稀有金属研究所
完成人员：	付海阔,王英,吴理觉,黄玲,文定强,汤依伟,郑世林,袁国龙,周茜,崔舒丽
研究起止日期：	2019-01-01至2022-06-30
主要应用行业：	制造业
高新技术领域：	新材料
评价单位：	清远市科学技术局
评价日期：	2022-08-09
成果简介：	一、研究内容 本项目以连续法生产镍钴锰三元前驱体技术为研究方向，主要的研究内容： 1、研究共沉淀连续合成反应釜结构对镍钴锰三元前驱体粒度、形貌等性能的影响，包括反应釜溢流口、料液进出口、浆体进出口、搅拌桨、导流筒、加热器、循环泵等关键部件； 2、研究共沉淀连续合成条件对镍钴锰三元前驱体粒度、形貌等性能的影响，包括料液浓度、料液（氨水、液碱、金属混合液、还原剂）流速、反应时间、反应 pH、气体流量等； 3、研究添加剂，包括络合剂、分散剂及表面活性剂对前驱体性能的影响； 4、以前驱体为原料制备三元正极材料，通过对材料的结构、形貌和电化学性能的研究，从而对前驱体的制备工艺进行优化； 5、通过前驱体产业化关键制备技术参数的调整和优化，批量获得性能稳定的目标产品。 二、解决的关键问题 本项目旨在针对现有技术存在的不足，提供一种产品性能稳定、产品批次间指标一致、过程连续的镍钴锰三元氢氧化物的生产系统及其工艺。 1、设计出共沉淀连续合成镍钴锰三元前驱体的反应釜，生产出类球形、粒度分布范围窄的镍钴锰三元前驱体。 2、开发出单个反应釜实现镍钴锰三元前驱体的连续生产工艺，三元氢氧化物的成核、长大、陈化等均在同一个反应釜内完成。 三、创新点 1、实现连续沉淀结晶，与现有单反应釜间歇沉淀工艺相比，实现了连续生产，反应釜体积可达到 12m3，在实施过程中具有能耗低、生产效率高、批次之间质量稳定等优点； 2、在单个反应釜内实现连续沉淀结晶，与现有单反应釜串联的连续沉淀工艺相比，在实施过程中仅需一个反应釜，具有操作控制参数少、引入杂质少等优点。 四、技术路线以及工艺流程 三元前驱体的生产原料是硫酸镍溶液、硫酸钴溶液和硫酸锰溶液，沉淀剂未氢氧化钠溶液，络合剂为氨水溶液。经过配料、共沉淀、陈化、离心、洗涤、烘干、除磁和包装等过程制备得到三元前驱体。 五、获得成果 通过镍钴锰三元材料前驱体的工艺与自主设计的反应釜匹配研究，实现了镍钴锰三元素连续沉淀结晶，与现有的单个反应爷间歇法工艺相比，在实施过程中具有能秏低、操作简单，对生产设备要求低、可大规模生产、生产效率高、批次之间质量稳定等优点，制得的三元材料前驱体具有微粉少、Dmin 大、球形度好、振实密度高、稳定性好等优点。客户反馈该种三元材料前驱体烧结出的正极材料组装的锂离子电池具有容量高、产品稳定性好、产品活性高、内阻小、循环寿命长等优点。 1、设计出一种可以实现镍钴锰三元前驱体连续合成的反应釜 通过研究镍钴锰三元前驱体合成过程关键设备反应釜结构对镍钴锰三元前驱体粒度、形貌等性能的影响，包括反应釜溢流口、料液进出口、浆体进出口、搅拌桨、导流筒、加热器、循环泵等关键部件。通过优化反应核心设备设计，可平衡镍钴锰的沉淀速率，实现了三者均相共沉淀，可有效提高镍钴锰三元前驱体系列产品的电化学性能。通过对反应釜的溢流设计和进料设计，结合对物料进料和出料速度控制，使小晶核生成和大颗粒生长同时进行，生产连续性好，并能生成具有一定粒度宽度的物料颗粒，得到广泛使用。通过设计搅拌结构挡板结构还能有效减少扰流板死角区域范围，避免物料在死角区域沉积造成晶体结垢和物料粒度部分过大问题；确保反应釜内的物料均匀反应，从而实现对生产产品粒度大小，以及结晶成熟度的有效控制，极大提高物料生产效率和产品合格率。 2 、开出一种高效率、高一致性镍钴锰三元前驱体工艺 通过研究镍钴锰三元前驱体合成过程工艺条件对镍钴锰三元前驱体粒度、形貌等性能的影响，包括料液浓度、料液流速、反应时间、反应 pH、气体流量等。开发了具有自主知识产权的均相共沉淀法制备连续法制备动力电池正极材料用镍钴锰三元前驱体生产装备系统技术，该技术具有成本低、效率高、工艺简单、可靠率高、可连续化和易于实现自动作连续化等技术优势。实现了镍钴锰三元前驱体产品的短流程、低成本、高效率、清洁化生产。