流化床反应器以及利用该流化床反应器的锂前驱体的再生方法与流程

本发明涉及一种流化床反应器以及利用该流化床反应器的锂前驱体再生方法。更详细地，涉及一种流化床反应器以及利用该流化床反应器从含有废锂的化合物再生锂前驱体的方法。

背景技术：

1、二次电池是可以重复充电和放电的电池，随着信息通信和显示器产业的发展，二次电池被广泛应用于便携式电子通信设备，例如便携式摄像机、手机、笔记本电脑等。作为二次电池，例如可以列举锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等，其中，锂二次电池具有高的工作电压和每单位重量的能量密度，并且有利于充电速度和轻量化，因此积极地开发并应用锂二次电池。

2、锂二次电池可以包括电极组件和浸渍所述电极组件的电解质，所述电极组件包括正极、负极和分离膜(隔膜)。所述锂二次电池例如还可以包括容纳所述电极组件和电解质的软包型外装材料。

3、作为所述锂二次电池的正极活性物质可以使用锂金属氧化物。所述锂金属氧化物可以进一步含有镍、钴及锰等过渡金属。

4、作为所述正极活性物质的锂金属氧化物可以通过使锂前驱体和含有镍、钴和锰的镍-钴-锰(ncm)前驱体反应而制备。

5、由于所述正极活性物质中使用上述高成本的有价金属，因此制备正极材料时需要制造成本的20％以上。此外，由于近年来环保问题日渐突出，正在对回收利用正极活性物质的方法进行研究。为了回收利用所述正极活性物质，需要以高效率和高纯度从废正极再生所述锂前驱体。

技术实现思路

1、要解决的技术问题

2、本发明的一个技术问题是提供一种以高纯度和高收率从含锂化合物回收锂前驱体的流化床反应器以及利用该流化床反应器的锂前驱体再生方法。

3、技术方案

4、根据本发明的实施方案的锂前驱体再生方法可以包括准备包含锂复合氧化物颗粒且具有彼此不同的粒度的正极活性物质粉末的步骤。在流化床反应器中将所述正极活性物质粉末进行还原处理以制备初步前驱体混合物，所述流化床反应器包括直径从上部到下部逐步或逐渐减小的反应器主体。并且，从所述初步前驱体混合物回收锂前驱体。

5、在示例性的实施方案中，所述正极活性物质混合物可以包含粒度彼此不同的第一活性物质粉末、第二活性物质粉末和第三活性物质粉末，所述反应器主体可以包括使所述第一活性物质粉末流化的第一区域、使所述第二活性物质粉末流化的第二区域和使第三活性物质粉末流化的第三区域。

6、在示例性的实施方案中，所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域是可以从所述反应器主体的所述上部依次设置。

7、在示例性的实施方案中，所述第一区域的直径可以大于所述第二区域的直径，所述第二区域的直径可以大于所述第三区域的直径。

8、在示例性的实施方案中，所述第一区域的直径与所述第三区域的直径之比可以为4至16。

9、在示例性的实施方案中，所述第二区域的直径与所述第三区域的直径之比可以为2至4。

10、在示例性的实施方案中，所述第一活性物质粉末的粒度可以小于所述第二活性物质粉末的粒度，所述第二活性物质粉末的粒度可以小于所述第三活性物质粉末的粒度。

11、在示例性的实施方案中，所述第一活性物质粉末的粒度可以小于10μm，所述第二活性物质粉末的粒度可以为10-100μm，所述第三活性物质粉末的粒度可以为100μm以上。

12、在示例性的实施方案中，所述初步前驱体混合物的制备可以包括向所述流化床反应器中注入还原性气体。

13、在示例性的实施方案中，所述还原性气体在所述第一区域中的最小流速可以为所述第一活性物质粉末的终端速度以下。

14、在示例性的实施方案中，所述还原性气体在所述第二区域中的最大流速可以为所述第二活性物质粉末的最小流化速度以上，所述还原性气体在所述第三区域中的最大流速可以为所述第三活性物质粉末的最小流化速度以上。

15、在示例性的实施方案中，所述还原性气体可以以8-18cm/秒的流速注入到所述流化床反应器的内部。

16、在示例性的实施方案中，可以包括：第一连接部，所述第一连接部连接所述第一区域和所述第二区域，并且直径从所述第一区域到所述第二区域逐渐减小；以及第二连接部，所述第二连接部连接所述第二区域和所述第三区域，并且直径从所述第二区域到所述第三区域逐渐减小。

17、在示例性的实施方案中，所述第一连接部和所述第二连接部可以进一步包括位于侧面的气体喷射口。

18、在示例性的实施方案中，所述气体喷射口可以朝向所述反应器主体的所述上方且倾斜地设置在所述侧面。

19、在示例性的实施方案中，所述第一连接部和所述第二连接部的侧面和所述气体喷射口之间形成的角度可以为45-90°。

20、根据本发明的实施方案的用于还原正极活性物质的流化床反应器可以包括：反应器主体，所述反应器主体的直径从上部到下部逐步或逐渐减小；活性物质注入口，通过所述活性物质注入口向所述反应器主体的内部注入包含锂复合氧化物颗粒且粒度彼此不同的多个活性物质粉末；以及气体注入口，所述气体注入口位于所述反应器主体的下部，并且通过所述气体注入口注入流化所述活性物质粉末的还原性气体。

21、在示例性的实施方案中，本发明的用于还原正极活性物质的流化床反应器可以包括：第一连接部，所述第一连接部连接所述第一区域和所述第二区域，并且直径从所述第一区域到所述第二区域逐渐减小；以及第二连接部，所述第二连接部连接所述第二区域和所述第三区域，并且直径从所述第二区域到所述第三区域逐渐减小。

22、在示例性的实施方案中，所述第一连接部和所述第二连接部可以进一步包括位于侧面的气体喷射口。

23、有益效果

24、根据上述示例性的实施方案，本发明的锂前驱体再生方法可以在流化床反应器中将具有彼此不同的粒度的活性物质粉末进行还原处理，所述流化床反应器包括直径从上部到下部逐步或逐渐减小的反应器主体。因此，可以更容易获得高收率且高纯度的锂前驱体。

25、此外，随着反应器的直径发生变化，可以减小根据反应器内的位置的温度偏差。因此，正极活性物质颗粒的流化顺利进行，从而可以实现整个反应器的均匀的混合/还原。

26、此外，在所述流化床反应器的侧面可以进一步包括气体喷射口。所述气体喷射口可以防止所述活性物质粉末沉积在所述流化床反应器的侧面的问题。因此，可以进一步提高锂前驱体的回收效率。

技术特征：

1.一种锂前驱体再生方法，其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的锂前驱体再生方法，其中，所述正极活性物质粉末包含粒度彼此不同的第一活性物质粉末、第二活性物质粉末和第三活性物质粉末，所述反应器主体包括使所述第一活性物质粉末流化的第一区域、使所述第二活性物质粉末流化的第二区域和使第三活性物质粉末流化的第三区域。

3.根据权利要求2所述的锂前驱体再生方法，其中，所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域是从所述反应器主体的所述上部依次设置。

4.根据权利要求3所述的锂前驱体再生方法，其中，所述第一区域的直径大于所述第二区域的直径，所述第二区域的直径大于所述第三区域的直径。

5.根据权利要求4所述的锂前驱体再生方法，其中，所述第一区域的直径与所述第三区域的直径之比为4至16。

6.根据权利要求4所述的锂前驱体再生方法，其中，所述第二区域的直径与所述第三区域的直径之比为2至4。

7.根据权利要求3所述的锂前驱体再生方法，其中，所述第一活性物质粉末的粒度小于所述第二活性物质粉末的粒度，所述第二活性物质粉末的粒度小于所述第三活性物质粉末的粒度。

8.根据权利要求7所述的锂前驱体再生方法，其中，所述第一活性物质粉末的粒度小于10μm，所述第二活性物质粉末的粒度为10-100μm，所述第三活性物质粉末的粒度为100μm以上。

9.根据权利要求2所述的锂前驱体再生方法，其中，制备所述初步前驱体混合物的步骤进一步包括向所述流化床反应器中注入还原性气体。

10.根据权利要求9所述的锂前驱体再生方法，其中，所述还原性气体在所述第一区域中的最小流速为所述第一活性物质粉末的终端速度以下。

11.根据权利要求9所述的锂前驱体再生方法，其中，所述还原性气体在所述第二区域中的最大流速为所述第二活性物质粉末的最小流化速度以上，所述还原性气体在所述第三区域中的最大流速为所述第三活性物质粉末的最小流化速度以上。

12.根据权利要求9所述的锂前驱体再生方法，其中，所述还原性气体以8-18cm/秒的流速注入到所述流化床反应器的内部。

13.根据权利要求2所述的锂前驱体再生方法，其中，包括：第一连接部，所述第一连接部连接所述第一区域和所述第二区域，并且直径从所述第一区域到所述第二区域逐渐减小；以及第二连接部，所述第二连接部连接所述第二区域和所述第三区域，并且直径从所述第二区域到所述第三区域逐渐减小。

14.根据权利要求13所述的锂前驱体再生方法，其中，所述第一连接部和所述第二连接部进一步包括位于侧面的气体喷射口。

15.根据权利要求14所述的锂前驱体再生方法，其中，所述气体喷射口朝向所述反应器主体的上方且倾斜地设置在所述侧面。

16.根据权利要求14所述的用于还原正极活性物质的流化床反应器，其中，所述第一连接部和所述第二连接部的侧面和所述气体喷射口之间形成的角度为45-90°。

17.一种用于还原正极活性物质的流化床反应器，其包括：

18.根据权利要求17所述的用于还原正极活性物质的流化床反应器，其中，所述正极活性物质粉末包含粒度彼此不同的第一活性物质粉末、第二活性物质粉末和第三活性物质粉末，所述反应器主体包括使所述第一活性物质粉末流化的第一区域、使所述第二活性物质粉末流化的第二区域和使第三活性物质粉末流化的第三区域，并且所述反应器主体包括：第一连接部，所述第一连接部连接所述第一区域和所述第二区域，并且直径从所述第一区域到所述第二区域逐渐减小；以及第二连接部，所述第二连接部连接所述第二区域和所述第三区域，并且直径从所述第二区域到所述第三区域逐渐减小。

19.根据权利要求18所述的用于还原正极活性物质的流化床反应器，其中，所述第一连接部和所述第二连接部进一步包括位于侧面的气体喷射口。

技术总结
本发明的锂前驱体再生方法为准备包含锂复合氧化物颗粒且具有彼此不同的粒度的正极活性物质粉末。在流化床反应器中将所述正极活性物质粉末进行还原处理以制备初步前驱体混合物，其中所述流化床反应器包括直径从上部到下部逐步或逐渐减小的反应器主体。并且，从所述初步前驱体混合物回收锂前驱体。

技术研发人员：成珉志,车睿悧,孙成烈,金智玟,徐荣彬,河铉培
受保护的技术使用者：SK新技术株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15