CN111960467A - 一种多元素材料的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多元素材料的制备工艺，包括以下步骤：(1)准备所需原料，将原料混合均匀，得到混合料，且原料的混合过程中不添加任何溶剂；(2)将混合料进行造粒并破碎，得到粉体；(3)将粉体在设定条件下进行烧结，得到多元素材料。本发明的工艺可实现多种元素间的紧密结合，降低烧结时各种元素的扩散距离，使各元素得以充分反应，得到符合预期的最终产品，经试验后发现，经本发明的工艺制备的多元素材料与采用传统湿法混料方案得到的物相基本一致，且多元素材料粉体颗粒间的及密度和分散程度均较好。

Description

一种多元素材料的制备工艺
技术领域
本发明涉及材料烧结处理领域，具体涉及一种多元素材料的制备工艺。
背景技术
多元素无机材料的全流程烧结工艺一般包括“配料-混料-(干燥)-烧结-收集”这几个步骤。在各步骤中，混料的均匀程度极大影响着后续的烧结料的纯度；除此之外，多种元素之间的结合力也是一个重要因素。一般混料是采用湿法混料，即采用液相溶剂作为助磨剂，实现多种物料的均匀混合；但是湿法混料带来的一大弊端就是液相溶剂的回收难问题，尤其是当此溶剂为易于燃爆、有毒的有机溶剂时，不仅会导致整体工序拉长、操作的复杂化，还会存在环保和安全方面的隐患及问题。相比之下，干法混料是在没有溶剂参与的情况下进行混料的，相对湿法混料具有一定的优势，但是干法混料由于混料均匀性、多种元素之间的结合力等问题，一般很难在后续的烧结步中得到预期的产物。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种多元素材料的制备工艺，该制备工艺无需液相溶剂作为助磨剂即可实现多种元素间的紧密结合，可降低烧结时各种元素的扩散距离，使各元素得以充分反应，得到与使用湿法混料时相同的、紧密度、分散程度均较好的最终产品。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种多元素材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)准备所需原料，将含锂原料和其他元素原料混合均匀，得到混合料，且所述原料的混合过程中不添加任何溶剂；
(2)将所述混合料进行造粒并破碎，得到粉体；
(3)将所述粉体在设定条件下进行烧结，得到所述多元素材料。
上述技术方案的设计思路在于，现有技术中一般使用湿法对原料进行混合后再进行烧结，但使用湿法混合存在液相溶液的回收、环保和安全问题，因此会导致工序的拉长，而使用干法对原料进行混合则无法达到烧结过程对各元素分散性和紧密性的要求；本发明则通过在原料的干法混合后对混合料进行造粒的操作，实现了多种元素的紧密结合，从而在烧结时降低了各元素的扩散距离，使得各元素得以充分反应，形成最终的目标物相，经试验后发现，经本发明的工艺制备的多元素材料与采用传统湿法混料方案得到的物相基本一致。
基于同一技术构思，本发明还提供一种多元素材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将所述其他元素原料混合均匀，得到混合料，且所述其他元素原料的混合过程中不添加任何溶剂；
(2)将所述混合料进行造粒和破碎，得到粉体；
(3)将所述粉体与含锂原料混合均匀并在设定条件下烧结，得到所述多元素材料。
上述技术方案的设计思路在于，本发明将含锂原料和其他元素原料分开混合，主要是基于以下几点考量：首先，在多元素材料的制备过程中对含锂原料的混合要求较低，因此将含锂原料和其他元素原料分开进行混合可以减少造粒操作的工作量，减小成本消耗；其次，其次，将含锂原料和其他元素原料分别进行混合还可以避免被包裹在颗粒内部的锂盐无法完全反应的现象出现，提高锂盐的反应性。
作为上述技术方案的优选，所述含锂原料和其他元素原料的粒度为0.01μm～10μm。将原料的粒度限定在上述范围内，可以保证各原料的混合效果，减少各原料颗粒之间的间隙，提升造粒后颗粒的紧实程度，有利于最终产品的紧实度和分散程度。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中所述粉体的粒度D50为1～100μm，D90为50～150μm。将粉体的粒度限定上述范围内，可以避免造粒后颗粒过大，导致烧结时颗粒内部物质无法完全反应的情况出现。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中所述造粒操作采用模压造粒或等静压造粒工艺。该两种造粒方法操作简便、设备简单，有利于本发明工艺的工业化。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中所述造粒操作的压强为2～200MPa。作为进一步优选，步骤(2)中所述造粒操作的压强为10～100MPa；作为更进一步的优选，步骤(2)中造粒操作的压强为50～100MPa。造粒压强过小会导致各元素之间的紧密度不达标，压强过大则会导致造粒后颗粒难以破碎，提高成本、降低效率。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中所述粉体的烧结条件为将所述粉体在500～1200℃下保温2～16h。
作为上述技术方案的优选，所述含锂原料和其他元素原料均为氧化物、硫化物、磷酸盐、草酸盐、碳酸盐、乙酸盐、氢氧化物和卤化物中的一种或几种。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中对所述原料混合操作通过倾斜式圆筒混合机、双螺旋锥形混合机和高速混料机中的一种或几种完成。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中对所述混合料的破碎操作通过颚式破碎机、锤式破碎机、辊式破碎机、气流粉碎机、高混机和机械粉碎机中的一种或几种完成。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的工艺可实现多种元素间的紧密结合，降低烧结时各种元素的扩散距离，使各元素得以充分反应，得到符合预期的最终产品，经试验后发现，经本发明的工艺制备的多元素材料与采用传统湿法混料方案得到的物相基本一致，且多元素材料粉体颗粒间的及密度和分散程度均较好。
附图说明
图1为实施例1中混合料A的电子显微镜图；
图2为实施例1中粉体的电子显微镜图；
图3为实施例1中混合料B的电子显微镜图；
图4为实施例1、对比例1和对比例2最终产品的X射线衍射光谱图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
本实施例的多元素材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)称取氧化镧1006.73g(粒径为500nm)、二氧化锆345.36g(粒径为100nm)、氧化钽265.40g(粒径为1μm)，采用高混机以30000rpm的转速混合30min，得到混合料A。
(2)将混合料转入等静压模具，在180MPa的压力下进行造粒，脱模，得到块体。将块体采用鄂式破机进行破碎得到粉体，随后过80目筛筛分。
(3)将粉体和522.8g碳酸锂一起，采用高混机继续混合30min，得到混合料B，然后将混合料B在900℃下保温6h，冷却，得到目标材料Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12。
对本实施例的混合料A、粉体以及混合料B使用电子显微镜进行表征，结果如图1-图3所示(各图中(b)均为(a)的放大图)，由图1(a)、(b)可见，简单混合的混合料A明显呈现疏松状态，多数粉末颗粒呈分散状，且颗粒之间的距离较大；由图2(a)、(b)可见，造粒后破碎的粉体颗粒出现棱角，且在大颗粒周围基本没有疏松粉体，均表明成块的颗粒更为紧实；由图3(a)可见，混合料B中，微米级的碳酸锂颗粒均匀分散在众多细小颗粒中，由图3(b)可见，混合料B中，众多细小粉体颗粒之间的结合力非常紧密。上述电镜图表明，采用本发明方案所得到的烧结粉体之间的紧密度、分散程度均较好。
实施例2：
本实施例的多元素材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)称取氧化镧1006.73g(粒径为500nm)、二氧化锆345.36g(粒径为500nm)、氧化钽265.40g(粒径为1μm)，采用高混机以30000rpm的转速混合30min，得到混合料A。
(2)将混合料转入冷压模具，在100MPa的压力下进行造粒，脱模，得到块体，将块体采用气流粉碎机进行破碎，得到粉体，随后过100目筛筛分。
(3)将粉体和522.8g草酸锂一起，采用高混机继续混合30min，得到混合料B，然后将混合料B在900℃下保温6h，冷却，得到目标材料Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12。
实施例3：
本实施例的多元素材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)称取氧化镍373.55g(粒径为5μm)、四氧化三钴160.5.g(粒径为500nm)、二氧化锰260.82g(粒径为1μm)，采用高混机以30000rpm的转速混合30min，得到混合料A。
(2)将混合料转入冷压模具，在50MPa的压力下进行造粒，脱模，得到块体，将块体采用颚式破碎机进行破碎，得到粉体，随后过200目筛筛分。
(3)将粉体和394.5碳酸锂一起，采用高混机继续混合30min，得到混合料B，然后将混合料B在900℃下保温16h，冷却，得到目标材料Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2。
实施例4：
本实施例的多元素材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)称取氧化镍373.55g(粒径为1μm)、四氧化三钴160.5.g(粒径为800nm)、二氧化锰260.82g(粒径为100nm)，采用双螺旋锥形混合机以30000rpm的转速混合30min，得到混合料A，随后过500目筛筛分。
(2)将混合料转入等静压腔体，在200MPa的压力下进行造粒，脱模，得到块体，将块体采用锤式破碎机进行破碎，得到粉体。
(3)将粉体和394.5g乙酸锂一起，采用高混机继续混合30min，得到混合料B，然后将混合料B在900℃下保温12h，冷却，得到目标材料Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2。
对比例1：
本对比例的多元素材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)称取氧化镧1006.73g(粒径为500nm)、二氧化锆345.36g(粒径为100nm)、氧化钽265.40g(粒径为1μm)、异丙醇750g，采用球磨机以300rpm的转速混合360min，得到混合料。
(2)将混合料在100℃下进行鼓风干燥12h，得到干料。
(3)将干料在900℃下保温6h，冷却，得到目标材料Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12。
对比例2：
本对比例的多元素材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)称取氧化镧1006.73g(粒径为500nm)、二氧化锆345.36g(粒径为100nm)、氧化钽265.40g(粒径为1μm)，采用高混机以30000rpm的转速混合30min，得到混合料。
(2)将混合料和522.8g碳酸锂一起，采用高混机继续混合30min，然后在900℃下保温6h，冷却，得到目标材料Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12。
对实施例1和对比例1、2使用X射线光谱仪进行最终产品物相的测试，并以PDF#40-0159为标准卡片进行对比，结果如图4所示，由图4可见，采用本方案和传统的湿法混料方案(对比例1)所得到的物相基本一致；而简单的进行原料混合时(对比例2)，目标材料的杂相非常多，说明烧结产物中存在大量的杂相。这充分说明了本发明方案大大优于简单的高混料，可以达到和湿法混料烧结工艺相同基本一致的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多元素材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备所需原料，将原料混合均匀得到混合料，且所述原料的混合过程中不添加任何溶剂；
(2)将所述混合料进行造粒并破碎，得到粉体；
(3)将所述粉体在设定条件下进行烧结，得到所述多元素材料。
2.一种多元素材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备所需原料，所述原料包括含锂原料和其他元素原料；将其他元素原料混合均匀，得到混合料，且所述其他元素原料的混合过程中不添加任何溶剂；
(2)将所述混合料进行造粒和破碎，得到粉体；
(3)将所述粉体与含锂原料混合均匀并在设定条件下烧结，得到所述多元素材料。
3.根据权利要求1或2所述的多元素材料的制备工艺，其特征在于，所述含锂原料和其他元素原料的粒度均为0.01μm～10μm。
4.根据权利要求1或2所述的多元素材料的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中所述粉体的粒度D50为1～100μm，D90为50～150μm。
5.根据权利要求1或2所述的多元素材料的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中所述造粒操作采用模压造粒或等静压造粒工艺。
6.根据权利要求5所述的多元素材料的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中所述造粒操作的压强为2～200MPa。
7.根据权利要求1或2所述的多元素材料的制备工艺，其特征在于，步骤(3)中所述粉体的烧结条件为将所述粉体在500～1200℃下保温2～16h。
8.根据权利要求1或2所述的多元素材料的制备工艺，其特征在于，所述原料、含锂原料或其他元素原料为氧化物、硫化物、磷酸盐、草酸盐、碳酸盐、乙酸盐、氢氧化物和卤化物中的一种或几种。
9.根据权利要求1或2所述的多元素材料的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中对所述原料混合操作通过倾斜式圆筒混合机、双螺旋锥形混合机和高速混料机中的一种或几种完成。
10.根据权利要求1或2所述的多元素材料的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中对所述混合料的破碎操作通过颚式破碎机、锤式破碎机、辊式破碎机、气流粉碎机、高混机和机械粉碎机中的一种或几种完成。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101597048A (zh) * 2009-04-16 2009-12-09 丁建民 一种正极材料磷酸铁锂的制备方法
CN102169990A (zh) * 2011-04-07 2011-08-31 先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司 一种三元正极材料及其生产方法
CN102709542A (zh) * 2012-05-25 2012-10-03 青岛乾运高科新材料股份有限公司 锂离子正极材料尖晶石型锰酸锂制备过程中氧缺陷的修复方法
CN103050686A (zh) * 2013-01-24 2013-04-17 湖南桑顿新能源有限公司 一种高密度锂离子电池正极材料镍钴铝酸锂及其制备方法
CN104016421A (zh) * 2014-06-24 2014-09-03 南通瑞翔新材料有限公司 一种锂离子正极材料的制备方法
CN106784739A (zh) * 2017-02-15 2017-05-31 湖南瑞翔新材料股份有限公司 一种钴酸锂材料及其制备方法、正极材料
CN109326781A (zh) * 2018-09-29 2019-02-12 湖南长远锂科有限公司 一种高电压钴酸锂正极材料的制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101597048A (zh) * 2009-04-16 2009-12-09 丁建民 一种正极材料磷酸铁锂的制备方法
CN102169990A (zh) * 2011-04-07 2011-08-31 先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司 一种三元正极材料及其生产方法
CN102709542A (zh) * 2012-05-25 2012-10-03 青岛乾运高科新材料股份有限公司 锂离子正极材料尖晶石型锰酸锂制备过程中氧缺陷的修复方法
CN103050686A (zh) * 2013-01-24 2013-04-17 湖南桑顿新能源有限公司 一种高密度锂离子电池正极材料镍钴铝酸锂及其制备方法
CN104016421A (zh) * 2014-06-24 2014-09-03 南通瑞翔新材料有限公司 一种锂离子正极材料的制备方法
CN106784739A (zh) * 2017-02-15 2017-05-31 湖南瑞翔新材料股份有限公司 一种钴酸锂材料及其制备方法、正极材料
CN109326781A (zh) * 2018-09-29 2019-02-12 湖南长远锂科有限公司 一种高电压钴酸锂正极材料的制备方法

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