專利名稱：一種球形氫氧化亞鎳系粉末的制造設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料的制備技術(shù)，特別提供了一種球形或類球形氫氧化亞鎳系粉末的制造設(shè)備。
氫氧化亞鎳系粉末主要用作鎳鎘和鎳氫二次電池及堿蓄電池等的正極活性材料，目前通用的氫氧化亞鎳制造設(shè)備是在一個反應(yīng)容器中或多個獨(dú)立的反應(yīng)容器中加入苛性堿溶液作用于鎳鹽水溶液產(chǎn)生沉淀，在反應(yīng)容器中帶有攪拌，然后經(jīng)過固液分離、水洗、干燥等工序得到氫氧化亞鎳。由于氫氧化亞鎳生成是在一個反應(yīng)釜中或多個獨(dú)立的反應(yīng)容器中進(jìn)行，這樣得到的氫氧化亞鎳產(chǎn)品粒度分布不合理，敲實(shí)密度低，制成電極材料前調(diào)成糊狀時(shí)其填充密度低。或者由于在各反應(yīng)釜的反應(yīng)過程中不斷生成籽粒，導(dǎo)致氫氧化亞鎳產(chǎn)品的敲實(shí)密度不穩(wěn)定，從而產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。這是電池生產(chǎn)廠家所不希望得到的氫氧化亞鎳材料。
日本公開特許特開平3-252318號公報(bào)記載的設(shè)備，如

圖1所示。將鎳鹽溶液和苛性堿水溶液同時(shí)導(dǎo)入反應(yīng)釜1、反應(yīng)釜2中，反應(yīng)釜1和反應(yīng)釜2中的鎳鹽溶液及苛性堿水溶液的摩爾濃度比為1∶2，兩反應(yīng)釜反應(yīng)溶液加入速度比也為1∶2，兩反應(yīng)釜中生成的氫氧化亞鎳和其它產(chǎn)物的懸濁液同時(shí)溢流到反應(yīng)釜3中，在反應(yīng)釜3中將上述反應(yīng)釜1和2的產(chǎn)物進(jìn)行機(jī)械攪拌，連續(xù)得到氫氧化亞鎳。在反應(yīng)過程中通過間斷改變反應(yīng)釜1和2的pH值或氨水加入量而間斷產(chǎn)生籽晶。該反應(yīng)體系得到的氫氧化亞鎳產(chǎn)品敲實(shí)密度可達(dá)2.00g/ml以上。但是該反應(yīng)體系存在以下缺點(diǎn)在間斷產(chǎn)生籽晶時(shí)，其氫氧化亞鎳產(chǎn)品的敲實(shí)密度低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，不能滿足連續(xù)生產(chǎn)的要求，而且由于產(chǎn)品是由兩種粒徑范圍的產(chǎn)品機(jī)械攪拌，制造的氫氧化亞鎳產(chǎn)品顆粒分布不均勻。
日本最新公開特許特開平9-283135公布了氫氧化亞鎳的制造設(shè)備。該反應(yīng)裝置有連續(xù)結(jié)晶析出氫氧化亞鎳的反應(yīng)釜和鎳氨絡(luò)合物的合成槽、用純水調(diào)整鎳鹽溶液和添加物金屬鹽溶液的供給裝置，如圖2所示。該反應(yīng)裝置能夠?qū)⒎磻?yīng)用鎳鹽溶液等均勻混合，但其反應(yīng)釜也僅是一個反應(yīng)釜，不能解決氫氧化亞鎳產(chǎn)品敲實(shí)密度不穩(wěn)定的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種球形氫氧化亞鎳系粉末的制造設(shè)備，該制造設(shè)備的反應(yīng)體系穩(wěn)定所需時(shí)間短，操作工藝簡單，所生產(chǎn)出的氫氧化亞鎳系粉末粒度分布合理，因而性能和敲實(shí)密度穩(wěn)定，作為電極活性物質(zhì)與導(dǎo)電劑混合后制成的糊狀物流動性好，填充密度高。
本發(fā)明提供了一種球形氫氧化亞鎳系粉末的制造設(shè)備，其特征在于該設(shè)備由2～4個帶攪拌器(7)的反應(yīng)釜順序連接而成；各反應(yīng)釜(10)的容積和形狀基本一致，內(nèi)容物液面依順序梯度分布，液面高度相差20～500mm，其中第一個反應(yīng)釜設(shè)有一個溢流口(11)，二個固定流量加料口，即鎳鹽溶液定量供料口(1)、苛性堿溶液定量供料口(2)、氨水溶液定量供料口(3)，和一個微調(diào)加料口即苛性堿溶液微調(diào)供料口(4)；除第一個反應(yīng)釜外的其他反應(yīng)釜增加一進(jìn)料口(13)，前一個反應(yīng)釜的溢流口(11)與后一個反應(yīng)釜的進(jìn)料口(13)依次相連，使前一個反應(yīng)釜中的氫氧化亞鎳和其它產(chǎn)物的懸濁液進(jìn)入后一個反應(yīng)釜。
此外，本發(fā)明中反應(yīng)釜(10)的內(nèi)徑和溢流口(11)的高度比為1∶1.0～1.5。
本發(fā)明中攪拌器(7)的轉(zhuǎn)速為300～1500轉(zhuǎn)/分。
本發(fā)明的操作過程是這樣的，整個過程是在強(qiáng)力攪拌下的連續(xù)反應(yīng)釜中進(jìn)行的，即前一個反應(yīng)釜生成的氫氧化亞鎳和其它產(chǎn)物的懸濁液連續(xù)溢出供給后一個反應(yīng)釜，各反應(yīng)釜中反應(yīng)物溶液的供給流量不一致，其每個反應(yīng)釜和下一個反應(yīng)釜的反應(yīng)溶液流量比例為1∶0.5～0.8，三個反應(yīng)釜中的其它反應(yīng)條件控制完全一致；反應(yīng)物為1.5～2.2mol/l硫酸鎳鹽溶液和含有鎳摩爾數(shù)30～100％氨的6.0～10.0mol/l苛性堿溶液，或者1.5～2.2mol/l硫酸鎳鹽溶液和濃度為25～28％的濃氨水和6.0～10.0mol/l的苛性堿溶液；反應(yīng)物硫酸鎳鹽溶液和堿氨混合溶液按M2+與OH-的摩爾比1∶2.5～3.0或硫酸鎳鹽溶液和堿溶液和濃氨水溶液按1∶2.0～2.5∶0.3～1.0的摩爾比例加入；反應(yīng)物在反應(yīng)器中平均停留時(shí)間在5～15小時(shí)之間選定；反應(yīng)溫度為40～80℃之間的某一固定值并控制在±2℃；反應(yīng)液的pH值在10.5～11.5某一固定值，通過調(diào)整堿溶液或堿氨混合溶液的供給量而達(dá)到控制溶液的pH值振幅為±0.1；各釜攪拌強(qiáng)度為300～1500轉(zhuǎn)/分。在上述范圍內(nèi)通過調(diào)整這些參數(shù)，改變反應(yīng)液的固液比，從而控制氫氧化亞鎳系粉末的松裝密度、敲實(shí)密度、粒度梯度等。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是1)本發(fā)明的反應(yīng)條件易于控制，能生產(chǎn)出性能穩(wěn)定的氫氧化亞鎳系球形或類球形粉末產(chǎn)品。反應(yīng)體系穩(wěn)定只需10天左右時(shí)間。
2)本發(fā)明所生產(chǎn)的氫氧化亞鎳系粉末為球形或類球形，洗滌極為方便，其松裝密度和振實(shí)密度高，分別可達(dá)1.5～1.8g/ml、2.00～2.3g/ml。該粉末在制成電極前調(diào)成糊狀時(shí)，流動性好，填充密度高。
3)本發(fā)明生產(chǎn)條件所生產(chǎn)的氫氧化亞鎳系產(chǎn)品料度分布易于控制，其顆粒直徑范圍為2～50μm，平均顆粒直徑范圍為8～20μm。
下面通過實(shí)施例詳述本發(fā)明。
附圖1為日本公開特許特開平3-252318號公報(bào)記載的球形氫氧化亞鎳系粉末制造設(shè)備示意圖。
附圖2為日本公開特許特開平9-283135公布的球形氫氧化亞鎳系粉末制造設(shè)備示意圖。
附圖3為本發(fā)明提供的設(shè)備示意圖。
實(shí)施例1如圖3所示，球形氫氧化亞鎳系粉末的制造設(shè)備，由3個帶攪拌器(7)的反應(yīng)釜順序連接而成；各反應(yīng)釜(10)的容積和形狀基本一致，均為1m3，反應(yīng)器直徑和高度比為1∶1.2，內(nèi)容物液面依順序梯度分布，液面高度相差20～500mm，其中第一個反應(yīng)釜上部、液面下設(shè)有一個溢流口(11)，二個固定流量加料口，即鎳鹽溶液定量供料口(1)、苛性堿溶液定量供料口(2)、氨水溶液定量供料口(3)，和一個微調(diào)加料口即苛性堿溶液微設(shè)供料口(4)；除第一個反應(yīng)釜外的其他反應(yīng)釜增加一進(jìn)料口(13)，前一個反應(yīng)釜的溢流口(11)與后一個反應(yīng)釜的進(jìn)料口(13)依次相連，使前一個反應(yīng)釜中的氫氧化亞鎳和其它產(chǎn)物的懸濁液進(jìn)入后一個反應(yīng)釜。每個反應(yīng)釜中插入有pH計(jì)(5)和溫度計(jì)(6)，由反應(yīng)釜密封蓋(8)封閉。
反應(yīng)使用硫酸鎳鹽溶液為硫酸鎳摩爾濃度2.0mol/l、硫酸鈷摩爾濃度0.4mol/l、硫酸鋅摩爾濃度0.10mol/l的混合鹽，氫氧化鈉溶液摩爾濃度為6.0mol/l，25～28％濃氨水，氨堿體積比為23∶100。反應(yīng)體系的pH值控制在10.8±0.1，反應(yīng)溫度為50±2℃。反應(yīng)中攪拌速度為1400rpm，反應(yīng)液平均停留時(shí)間為9小時(shí)。第一、第二、第三反應(yīng)釜中相同反應(yīng)液流量加入比例為1∶0.8∶0.8。反應(yīng)后氫氧化亞鎳系顆粒為球形，松裝密度為1.68g/ml，振實(shí)密度為2.17g/ml，平均粒徑16.3μm，顆粒直徑范圍2～40μm。
實(shí)施例2與實(shí)施例1不同之處在于用二個反應(yīng)釜，反應(yīng)使用硫酸鎳鹽溶液為硫酸鎳摩爾濃度1.8mol/l、硫酸鈷摩爾濃度0.04mol/l、硫酸鋅摩爾濃度0.08mol/l，氫氧化鈉溶液摩爾濃度為6.0mol/l，氨水濃度為25～28％。反應(yīng)體系的pH值控制在11.0±0.1，反應(yīng)溫度為55+2℃。反應(yīng)中攪拌速度為1200rpm，反應(yīng)液平均停留時(shí)間為11小時(shí)。第一和第二反應(yīng)釜中相同反應(yīng)液流量加入比例為1∶0.7∶0.7。反應(yīng)后氫氧化亞鎳系顆粒為球形，松裝密度為1.58g/ml，振實(shí)密度為2.10g/ml，平均粒徑14.2μm，顆粒直徑范圍2～30μm。
權(quán)利要求
1.一種球形氫氧化亞鎳系粉末的制造設(shè)備，其特征在于該設(shè)備由2～4個帶攪拌器(7)的反應(yīng)釜順序連接而成；各反應(yīng)釜(10)的容積和形狀基本一致，內(nèi)容物液面依順序梯度分布，液面高度相差20～500mm，其中第一個反應(yīng)釜設(shè)有一個溢流口(11)，二個固定流量加料口，即鎳鹽溶液定量供料口(1)、苛性堿溶液定量供料口(2)、氨水溶液定量供料口(3)，和一個微調(diào)加料口即苛性堿溶液微調(diào)供料口(4)；除第一個反應(yīng)釜外的其他反應(yīng)釜增加一進(jìn)料口(13)，前一個反應(yīng)釜的溢流口(11)與后一個反應(yīng)釜的進(jìn)料口(13)依次相連，使前一個反應(yīng)釜中的氫氧化亞鎳和其它產(chǎn)物的懸濁液進(jìn)入后一個反應(yīng)釜。
2.按照權(quán)利要求1所述的球形氫氧化亞鎳系粉末的制造設(shè)備，其特征在于反應(yīng)釜(10)的內(nèi)徑和溢流口(11)的高度比為1∶1.0～1.5。
3.按照權(quán)利要求1所述的球形氫氧化亞鎳系粉末的制造設(shè)備，其特征在于攪拌器(7)的轉(zhuǎn)速為300～1500轉(zhuǎn)/分。
全文摘要
一種球形氫氧化亞鎳系粉末的制造設(shè)備,其特征在于:該設(shè)備由2～4個帶攪拌器的反應(yīng)釜順序連接而成;各反應(yīng)釜的容積和形狀基本一致,內(nèi)容物液面依順序梯度分布,液面高度相差20～500mm,其中第一個反應(yīng)釜設(shè)有一個溢流口,二個固定流量加料口,即鎳鹽溶液定量供料口、苛性堿溶液定量供料口、氨水溶液定量供料口,和一個微調(diào)加料口即苛性堿溶液微調(diào)供料口;除第一個反應(yīng)釜外的其他反應(yīng)釜增加一進(jìn)料口,前一個反應(yīng)釜的溢流口與后一個反應(yīng)釜的進(jìn)料口依次相連,使前一個反應(yīng)釜中的氫氧化亞鎳和其它產(chǎn)物的懸濁液進(jìn)入后一個反應(yīng)釜。本發(fā)明制造設(shè)備的反應(yīng)體系穩(wěn)定所需時(shí)間短,操作工藝簡單。
文檔編號C01G53/00GK1253118SQ9811441
公開日2000年5月17日 申請日期1998年10月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月29日
發(fā)明者常守文, 趙泉, 李許明, 趙健 申請人:中國科學(xué)院金屬腐蝕與防護(hù)研究所