科技成果登記公示——一種小粒徑三元正極材料前驅(qū)體的制備方法

成果名稱：	一種小粒徑三元正極材料前驅(qū)體的制備方法
登記日期：	2020-05-06
完成單位：	廣東佳納能源科技有限公司,湖南佳納能源科技有限公司公司
完成人員：	鄭江峰,吳理覺,文定強(qiáng),梁偉華,湯依偉,張晨,楊娟,冉建軍
研究起止日期：	2017-08-31至2019-10-31
主要應(yīng)用行業(yè)：	制造業(yè)
高新技術(shù)領(lǐng)域：	新材料
評(píng)價(jià)單位：	國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局
評(píng)價(jià)日期：	2019-11-25
成果簡(jiǎn)介：	一、課題來源與背景近年來，財(cái)政部、科技部、工信部和發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于調(diào)整新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》的出臺(tái)，新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策對(duì)動(dòng)力電池能量密度要求的更高，企業(yè)為了能拿到更多補(bǔ)貼，必將更多的采用能量密度更高的三元電池體系，由于國(guó)家在年底放開了對(duì)三元電池的限制，明年三元?jiǎng)恿﹄姵貙⒂瓉肀l(fā)。日韓企業(yè)通過不斷推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步與開發(fā)新材料來提高鋰離子電池性能，始終保持著在鋰離子電池行業(yè)中與中國(guó)產(chǎn)品的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，占據(jù)著高端鋰離子電池行業(yè)的引領(lǐng)地位。我國(guó)與日韓等國(guó)家尚存在較大差距，不能生產(chǎn)高端電池產(chǎn)品，出口產(chǎn)品主要靠成本優(yōu)勢(shì)，特別是在動(dòng)力電池用鋰離子電池正極材料這一具有相當(dāng)難度的熱門與關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)展相對(duì)遲滯，缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)支撐且尚未形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。二、技術(shù)原理及性能指標(biāo) 本發(fā)明公開了一種小粒徑三元正極材料前驅(qū)體的制備方法，包括以下步驟：（1）選擇鎳鈷錳液為原料，配制成金屬混合鹽溶液，反應(yīng)釜提前加入特別的反應(yīng)底液，將金屬鹽溶液和絡(luò)合劑及沉淀劑溶液按照化學(xué)計(jì)量數(shù)比，并流加入反應(yīng)釜中；溫度控制在20～60℃；pH控制為11～12；轉(zhuǎn)速采用200～500r/min；整個(gè)反應(yīng)在N2保護(hù)下進(jìn)行；（2）第一次釜滿D50粒徑控在1～2μm，當(dāng)反應(yīng)釜滿后直接由溢流管向準(zhǔn)備好的陳化釜溢流，10～20h反應(yīng)釜中顆粒尺寸長(zhǎng)至3.5-4.0μm，立即停止進(jìn)料；（3）然后將反應(yīng)釜漿料與陳化釜漿料混合均勻，攪拌30min，經(jīng)離心機(jī)洗滌，甩干后，加入烘箱在150℃下烘干，200目過篩包裝，即可制備出3～4μm的小粒徑三元前驅(qū)體,形貌球形或類球形顆粒，外觀均勻無結(jié)塊粉末；（4）所述小粒徑三元前驅(qū)體化學(xué)通式為NixCoyMnz(OH)2，其中0.3≤x≤0.95，0.05≤y≤0.4，0.05≤z≤0.4，x+y+z=1。制備小粒徑三元前驅(qū)體技術(shù)指標(biāo)：制備出3～4μm的小粒徑三元前驅(qū)體。三、技術(shù)的創(chuàng)造性與先進(jìn)性本發(fā)明提供一種控制三元材料粒徑分布，減少材料表面殘堿含量，改善晶體結(jié)構(gòu)完整性，提高材料循環(huán)性能的連續(xù)進(jìn)料工藝。本發(fā)明提供通過獨(dú)特的連續(xù)進(jìn)料生產(chǎn)模式，利用可溶性銨和純水組成的底液，在高速攪拌的帶動(dòng)下連續(xù)進(jìn)料，體系采用在線pH控制來制備3～4μm的小粒徑前驅(qū)體，滿釜粒徑D50能控制在1～2μm，停釜粒徑能精確控制在3.5～4.0μm，這樣就保證了成品沒有過小顆粒，粒徑分布小于1.0，制備的晶核球形度較好，循環(huán)性較好，能滿足動(dòng)力電池要求，而且振實(shí)密度高，使用性能好，工藝操作簡(jiǎn)單可以連續(xù)化生產(chǎn)，廢水中氨氮回收處理容易，綠色節(jié)能。四、技術(shù)的成熟程度、適用范圍和安全性本發(fā)明的最主要目的在于提供了一種小粒徑三元正極材料前驅(qū)體的制備方法，具有晶體結(jié)構(gòu)完整性好、球形度較好、循環(huán)性較好、工藝操作簡(jiǎn)單、可以連續(xù)化生產(chǎn)、綠色節(jié)能的特點(diǎn)。通過“一種小粒徑三元正極材料前驅(qū)體的制備方法”該專利的研究及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，制備的三元前驅(qū)體適合于工業(yè)化生產(chǎn)，在便攜式電器和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，公司建設(shè)一條年產(chǎn)5000噸三元前驅(qū)體生產(chǎn)線，該專利的實(shí)施，大大減少能耗，節(jié)約用電，采用自動(dòng)化生產(chǎn)減少人工操作，提高產(chǎn)品生產(chǎn)安全性。五、應(yīng)用情況及存在問題本項(xiàng)目制備得到三元前驅(qū)體符合國(guó)家新能源產(chǎn)業(yè)政策的發(fā)展方向，提升了鋰離子電池和汽車行業(yè)的配套產(chǎn)品生產(chǎn)能力，具有較好的社會(huì)效益。市場(chǎng)廣闊，符合國(guó)家政策和產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向，滿足廣東佳納能源科技有限公司發(fā)展需求，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)相關(guān)配套材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，形成新的鋰離子電池材料產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展增加動(dòng)力，具有較好發(fā)展空間，對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有推動(dòng)作用，促進(jìn)行業(yè)整體發(fā)展，具有積極的經(jīng)濟(jì)意義。實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目三元前驅(qū)體產(chǎn)業(yè)化后，不僅可以增加企業(yè)自身經(jīng)濟(jì)效益，還能拉動(dòng)周圍產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增加政府財(cái)政收入，解決社會(huì)勞動(dòng)力就業(yè)等一些影響深遠(yuǎn)的社會(huì)問題，本項(xiàng)目建成后預(yù)計(jì)可提供100多個(gè)就業(yè)崗位。該技術(shù)應(yīng)用存在對(duì)原料溶液濃度、PH值要求嚴(yán)格的問題。六、歷年獲獎(jiǎng)情況本技術(shù)成果共申請(qǐng)發(fā)明專利1項(xiàng)并獲得授權(quán)。