中國粉體網(wǎng)訊  前驅體的反應是鹽堿中和的復雜反應，將一定濃度的鹽溶液和一定濃度的堿溶液按一定流速持續(xù)加入反應器中，在適當?shù)姆磻獪囟�、攪拌速率、pH下，生成氫氧化物沉淀。

前驅體反應過程中是一個復雜的過程，需要控制的工藝參數(shù)有：鹽和堿的濃度、氨水濃度、鹽溶液和堿溶液加入反應缸的速率等。那么在制備前驅體的過程中，這些參數(shù)是如何影響其制備的，我們應該如何控制這些參數(shù)，保證前驅體的良好質量？

1、氨水濃度

硫酸鹽體系下，絡合劑如氨水的加入，會對產品的形貌產生很大的影響。

從圖中可以看出，沒有絡合劑存在時，前驅體形貌較為疏松，振實密度較低。有絡合劑存在時，前驅體變得致密，振實密度也相應提高。

在實際生產中，若想要制備振實密度高于2.0g·cm-3的前驅體，必須在反應過程中加入絡合劑。

但絡合劑的用量也不是越多越好，當絡合劑用量過多時，溶液中被絡合的鎳鈷離子太多，會造成反應不完全，使前驅體的鎳、鈷、錳三元素的比例偏離設計值，且被絡合的金屬離子會隨上清液排走，造成浪費，后續(xù)的廢水處理工作量也會加大。

2、pH值

反應過程的pH值直接影響前驅體的形貌和粒度分布。通過生產工業(yè)生產過程分析前驅體形貌和粒度分布與pH值的關系。

通過調節(jié)pH值，我們可以控制一次晶粒和二次顆粒的形貌。pH值偏低，利于晶核長大，一次晶粒偏厚偏大；pH值偏高，利于晶核形成，一次晶粒成薄片狀，顯得很細小。對于二次顆粒的影響是：pH值偏低，二次顆粒易發(fā)生團聚，導致二次球成異形；pH值偏高，二次顆粒多成圓球形。

pH值對前驅體的生長過程有重要影響，反應pH值的選擇以及反應過程中pH值的穩(wěn)定控制直接影響前驅體的粒度分布。若在反應過程中pH值失控，出現(xiàn)pH值過高或者過低的情況，會使產品品質急劇下降，形成不合格產品。

3、不同組分前驅體的反應控制

由于鎳、鈷、錳三元素的沉淀pH值不同，故不同組分三元材料前驅體的最佳反應pH值不同；而絡合劑主要的作用是絡合鎳和鈷，對錳的絡合要低2個數(shù)量級，故不同組分三元材料前驅體的所需絡合劑濃度也不相同。

當前驅體的振實密度和粒度接近時，不同組分前驅體的反應pH和氨水濃度需要稍作調整。

由于不同pH值下制備出來的前驅體形貌是不同的，所以品質接近而組分不同的前驅體，形貌也不同。

4、反應時間

在一定時間內，前驅體的粒度、振實密度和反應時間成正比關系。但反應時間也不能太長，過長的反應時間會使前驅體粒度過大，對前驅體的品質產生不良影響。

5、反應氣氛

反應氣氛的控制對前驅體產品品質的影響較大，其中包括對前驅體的形貌、晶體結構、雜質含量的影響。

由于錳的化學性質很活潑，若前驅體反應使用的純水中有溶解氧未除去，或反應過程中讓反應漿料與空氣直接接觸，都會導致前驅體漿料嚴重氧化，其顏色為深棕或黑色。還有一種情況是，在反應后期或者反應快結束時，由于種種原因使氧進入反應體系而造成的輕微氧化。

6、固含量

固含量指在前驅體反應過程中，前驅體漿料的固體質量和液體質量的比值。目前大部分廠家反應釜中前驅體的固含量在5％～10％左右，不同的固含量對產品性能有一定影響。在生產實踐中發(fā)現(xiàn)，適當提高固含量能優(yōu)化產品形貌、提高產品的振實密度。

7、反應溫度

從化學動力學知道，溫度主要是影響化學反應的反應速率。在實際生產過程中，希望在保證前驅體品質的前提下，化學反應速率越快越好，但溫度不能過高，溫度過高會造成前驅體氧化。反應溫度過高對前驅體的氧化會造成反應過程無法控制、前驅體結構改變等問題。

在實際生產過程中，控制反應溫度恒定、不波動也很關鍵。

8、流量

流量主要是指金屬鹽溶液的流量。流量直接和產量相關聯(lián)。

在保證前驅體品質的前提下，流量越大越好。一個反應釜所能達到的最大流量不僅和反應工藝有關，還和反應釜體積、反應釜內部結構、反應釜電機功率有關。合理設計反應釜，可以使其發(fā)揮最大產量。

9、雜質

在生產實踐中發(fā)現(xiàn)，少量的有機溶劑就會對共沉淀反應造成很大干擾。

硫酸鎳和硫酸鈷的制備過程中會用到有機萃取劑如260#溶劑油、P204及P507等，若有機萃取劑殘留其中，會帶入到反應體系中。

目前有部分廠家采用在前驅體中摻雜鎂等元素的方法改進成品性能，這就需要對制備工藝及控制參數(shù)進行調整，才能反應出形貌、粒度、振實密度等指標合格的前驅體。