[0001] 本实用新型涉及锂离子电池正极材料技术领域，特别涉及一种适用于梯度型或核壳型三元前驱体的制备系统。

[0002] 三元前驱体即镍钴锰氢氧化物，化学式为NixCoyMn(1‑x‑y)(OH)2，是生产三元正极材料的重要上游材料，通过与锂源（NCM333、NCM523、NCM622用碳酸锂，NCM811、NCA用氢氧化锂）混合后烧结制得三元正极成品。三元正极材料是制作锂电池的关键性材料之一，其终端下游包括新能源汽车、储能、电动工具以及3C电子产品等。

[0003] 由于高温混锂烧结过程对三元材料前驱体结构影响很小，即三元材料对前驱体具有很好的继承性，因此三元前驱体的粒径、均一性、球型度、比表面积、振实密度等会直接影响三元材料结构性能，进而影响正极在锂电池中表现出的电化学性能。所以三元前驱体中镍钴锰的组分直接决定了正极材料的组分。镍钴锰组分的不同，将直接影响到正极材料的电化学性能。高镍三元正极通常具有较高的比容量，而低镍三元正极往往又具有较好的结构稳定性和循环性能。

[0004] 因此，为获得高比容量和高稳定性的三元正极材料，三元正极材料的元素组分的创新设计成为了研究的热点之一。主要分成两大类：1、梯度材料，即三元材料的二次球剖面上，某种元素由球内到球外呈现梯度分布，通常为从内核到表面镍含量逐渐降低，钴含量逐渐升高；2、核壳材料：即球体剖面上可看出，一种特定镍钴锰比例的三元材料包覆着另一种组分三元材料，甚至多层包覆。梯度结构和核壳结构的三元前驱体均能实现内高比容量、外层高稳定性。

[0005] 梯度型三元前驱体合成过程需要逐渐调整溶液流量或者逐渐改变溶液浓度，工艺不易稳定、操作复杂、前驱体合成过程无法连续，限制其工业化应用。且目前并没有既能适用于梯度型三元前驱体也能适用于核壳型三元前驱体的制备系统。

[0006] 有鉴于此，针对三元前驱体如何设计一种既能适用于梯度型三元前驱体又能适用于核壳型三元前驱体，且能实现工业化量产的制备系统是本实用新型研究的课题。

[0038] 下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

[0039] 实施例：一种适用于梯度型或核壳型三元前驱体的制备系统

[0040] 参见附图1所示，所述制备系统包括低镍配置槽1、高镍配置槽2、反应釜3和管路组。

[0041] 所述低镍配置槽1为一容器，该容器内置第一搅拌器4，且低镍配置槽1的顶部开设有第一转料入口5和低镍原料入口，低镍配置槽1的底部开设有低镍配料出口6和第一转料出口7。所述低镍原料入口包括第一镍液入口25、第一钴液入口26和第一锰液入口27。

[0042] 所述高镍配置槽2为一容器，该容器内置第二搅拌器8，且高镍配置槽2的顶部开设有第二转料入口9和高镍原料入口，高镍配置槽2的底部开设有高镍配料出口10和第二转料出口11。所述高镍原料入口包括第二镍液入口28、第二钴液入口29和第二锰液入口30。

[0043] 所述反应釜3内置第三搅拌器12，且反应釜3上开设有配料入口13和沉淀剂入口。所述沉淀剂入口包括碱液入口31和络合剂入口32。

[0044] 所述管路组包括低转高管路14、高转低管路15和进料管路16。

[0045] 所述低转高管路14的一端连接第一转料出口7，另一端连接第二转料入口9，所述低转高管路14上设有第一转料泵17，达成低镍配置槽1向高镍配置槽2转料。所述低转高管路14上设有第一控制阀33。所述低转高管路14上还设有第一流量计35。

[0046] 所述高转低管路15的一端连接第二转料出口11，另一端连接第一转料入口5，所述高转低管路15上设有第二转料泵18，达成高镍配置槽2向低镍配置槽1转料。所述高转低管路15上设有第二控制阀34。所述高转低管路15上还设有第二流量计36。

[0047] 所述进料管路16为三通式管路，包括主管19、低镍支管20和高镍支管21，所述主管19与配料入口13连接，主管19上设有进料泵22；所述低镍支管20与低镍配料出口6连接，低镍支管20上设有低镍控制阀23；所述高镍支管21与高镍配料出口10连接，高镍支管21上设有高镍控制阀24。所述主管19上还设有第三流量计37。

[0048] 利用本实施例制备系统制备梯度型三元前驱体时，首先将在低镍配置槽1中配置低镍高钴浓度的镍钴锰混合液，在高镍配置槽2中配置高镍低钴浓度的镍钴锰混合液，配置完成后，关闭镍钴锰溶液的进料。打开高镍支管21，将高镍低钴溶液以一定流量持续泵入反应釜3，再向反应釜3中添加沉淀剂，通过碱液入口31添加氢氧化钠溶液，通过络合剂入口32添加氨水。再打开低转高管路14，将低镍高钴溶液以一定流量持续泵入高镍低钴溶液，使镍浓度持续下降，钴浓度持续上升。使三元前驱体具有中心往外层呈镍的含量逐渐减小，钴的含量逐渐增大的连续性梯度结构。以上是合成梯度型三元前驱体的一种方式，本领域工作人员也可以根据需要利用本方案的制备系统制备其他类型梯度型三元前驱体。

[0049] 利用本实施例制备系统制备核壳型三元前驱体时，首先将在低镍配置槽1中配置低镍浓度的镍钴锰混合液，在高镍配置槽2中配置高镍浓度的镍钴锰混合液，配置完成后，关闭镍钴锰溶液的进料。打开高镍支管21，将高镍溶液以一定流量持续泵入反应釜3，再向反应釜3中添加沉淀剂，通过碱液入口31添加氢氧化钠溶液，通过络合剂入口32添加氨水。反应一段时间后，生成三元前驱体的核。再关闭高镍支管21，打开低镍支管20，将低镍溶液以一定流量持续泵入反应釜3，生成三元前驱体的壳，制备核壳型三元前驱体。以上是合成核壳型三元前驱体的一种方式，本领域工作人员也可以根据需要利用本方案的制备系统制备其他类型核壳型三元前驱体。如先向反应釜3泵入低镍溶液，再泵入高镍溶液；也可以在向反应釜3泵入高镍溶液时，打开低转高管路14，向高镍溶液泵入低镍溶液，使镍浓度递降，形成具有梯度的核壳型三元前驱体；也可以在向反应釜3泵入低镍溶液时，打开高转低管路
15，向低镍溶液泵入高镍溶液，使镍浓度递增，形成具有梯度的核壳型三元前驱体。

[0050] 上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。