纳米氢氧化锶及其制备方法与流程

本发明涉及一种纳米氢氧化锶及其制备方法。

背景技术：

1、由于通过掺杂锶可以在三元锂电池材料颗粒外层和内层晶界形成锶层，提升三元锂电池材料的稳定性，从容明显提升三元锂电池的循环寿命。而要实现纳米级别的掺杂，需要使用纳米级的氢氧化锶。目前氢氧化锶采用氢氧化锶主要通过以下方法合成：

2、(1)将锶与水反应，产生氢氧化锶和氢气。

3、(2)氢氧化钠沉淀法：利用氢氧化钠与锶盐(如氯化锶)的反应生成氢氧化锶沉淀。首先将氯化锶与氢氧化钠反应，生成沉淀，然后通过过滤和洗涤等步骤得到氢氧化锶。

4、(3)碱沉淀法：利用氢氧化钠与锶盐(如硝酸锶)反应生成氢氧化锶沉淀。首先将硝酸锶与氢氧化钠反应，生成沉淀，然后通过过滤和洗涤等步骤得到氢氧化锶。

5、以上方法制备的氢氧化锶平均粒径约为50μm，因此，需要提供一种能制备粒径均匀的纳米级氢氧化锶的方法。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的制备的氢氧化锶的方法制得的氢氧化锶粒径大且粒径分布不均匀的问题，本发明提供了一种纳米氢氧化锶及其制备方法。采用本发明的纳米氢氧化锶的制备方法制得的纳米氢氧化锶粒径小，可达微米级，且粒径分布均匀。

2、本发明主要采用以下技术方案解决以上技术问题：

3、本发明提供了一种纳米氢氧化锶的制备方法，其包括如下步骤：采用微管道将溶液a和溶液b混合；

4、所述溶液a包括锶源和良溶剂；

5、所述溶液b包括聚乙烯吡咯烷酮和不良溶剂；

6、所述溶液b中聚乙烯吡咯烷酮的质量体积浓度与溶液a中的锶源的质量体积浓度的比值为0.1％-0.42％；

7、所述混合的过程中，所述溶液a与所述溶液b的流量比为1：(5-20)。

8、本发明中，所述锶源可为氢氧化锶、一水合氢氧化锶和八水合氢氧化锶中的一种或多种，例如八水合氢氧化锶。

9、本发明中，所述良溶剂的定义为：20℃下，氢氧化锶在该类溶剂中的溶解度大于100g/l。

10、本发明中，所述良溶剂例如为甲醇和/或乙醇，例如甲醇。

11、本发明中，所述不良溶剂的定义为：20℃下，氢氧化锶在该类溶剂中的溶解度小于1g/l。

12、本发明中，所述不良溶剂可为丙二醇甲醚醋酸酯、丙酮和n,n-二甲基甲酰胺中的一种或多种，例如丙二醇甲醚醋酸酯。

13、本发明中，所述溶液b中聚乙烯吡咯烷酮的质量体积浓度与溶液a中的八水合氢氧化锶的质量体积浓度比值较佳地为0.1％-0.4％，例如0.2％、0.26％、0.3％或0.39％。

14、本发明一可选实施方式中，所述溶液b中聚乙烯吡咯烷酮的浓度与溶液a中的锶源的质量体积浓度比值较佳地为0.1％-0.39％。

15、本发明中，所述溶液a中锶源的质量体积浓度可为20-150g/l，较佳地为30-130g/l，更佳地为50-130g/l。

16、本发明一具体实施方式中，所述溶液a中八水合氢氧化锶的质量体积浓度为20g/l、30g/l、33g/l、40g/l、48.72g/l、50g/l、93g/l、100g/l、115g/l、130g/l或150g/l。

17、本发明中，所述溶液b中聚乙烯吡咯烷酮的质量体积浓度可为0.04-0.46g/l，较佳地为0.05-0.39g/l，更佳地为0.09-0.125g/l。

18、本发明一具体实施方式中，所述溶液b中聚乙烯吡咯烷酮的质量体积浓度为0.04g/l、0.05g/l、0.06g/l、0.08g/l、0.099g/l、0.125g/l、0.26g/l、0.3g/l、0.39g/l或0.46g/l。

19、本发明中，所述聚乙烯吡咯烷酮可为聚乙烯吡咯烷酮k30。

20、本发明中，所述聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量(mw)可为44000-54000。

21、本发明中，所述溶液a和溶液b的流量比例如为1：10。

22、本发明中，所述溶液a的流量可根据实际情况选择，较佳地为4-64ml/min，例如10ml/min、20ml/min或30ml/min。

23、本发明中，所述溶液b的流量可为80-320ml/min，较佳地为200-300ml/min。

24、本发明中，所述混合的温度可为20-30℃。

25、本发明中，所述微管道可使用本领域常规的微管道。其中，通入所述溶液b的管路的直径可为3mm；通入所述溶液a的管路的直径可为3mm；所述微管道的直径可为3mm；长度可为120cm。

26、本发明中，所述混合后还可包括离心、过滤、洗涤、烘干和气流破碎的步骤。

27、其中，所述离心、过滤和洗涤的目的为除去杂质，所述杂质例如为锶盐。

28、其中，所述离心的转速较佳地为1500-2000rpm/min，例如1500rpm/min。所述离心的时间较佳地为10min及以上。

29、其中，所述洗涤的对象是过滤的滤饼。所述洗涤可使用n,n-二甲基甲酰胺溶液进行洗涤；所述洗涤的次数较佳地为3-5次。

30、其中，所述烘干的温度较佳地为160-200℃。所述烘干的时间较佳地为8-12h。

31、其中，所述气流破碎的压力可为本领域常规的压力，以不改变纳米氢氧化锶颗粒的真实粒径为准，较佳地为0.6-0.8mpa。

32、其中，所述气流破碎的风量可为本领域常规的风量，以不改变纳米氢氧化锶颗粒的真实粒径为准，较佳地为2.6-3m3/min。

33、本领域均知晓，氢氧化锶是由许多一定形状的晶粒通过晶界连接而成的多晶体系，氢氧化锶的破坏通常也是由于晶界的滑移分离而产生的，当所述气流破碎的风量和压力在上述范围内，气流破碎的作用力没有达到可使晶界产生滑移分离的力，因此，所述气流破碎并不会改变纳米氢氧化锶颗粒的真实粒径，将团聚的氢氧化锶分散开。

34、其中，所述气流破碎可使用本领域常规设备，较佳地使用气流磨，例如型号为qlm-i型流化床式气流磨。

35、本发明一可选实施方式中，所述纳米氢氧化锶的制备方法包括如下步骤：采用微管道将溶液a和溶液b混合；

36、所述溶液a包括八水合氢氧化锶和甲醇；所述溶液b包括聚乙烯吡咯烷酮和丙二醇甲醚醋酸酯；

37、所述溶液b中聚乙烯吡咯烷酮的质量体积浓度与溶液a中的八水合氢氧化锶的质量体积浓度的比值为0.1％-0.39％；

38、所述混合的过程中，所述溶液a与所述溶液b的流量比为1：(5-20)。

39、本发明还提供了一种采用如前所述的纳米氢氧化锶的制备方法制得的纳米氢氧化锶。

40、本发明中，所述纳米氢氧化锶为球状和/或片状。

41、本发明中，所述纳米氢氧化锶的d10可为0.1-0.4μm，较佳地为0.1-0.2μm。

42、本发明一具体实施方式中，所述纳米氢氧化锶的d10为0.195μm、0.197μm、0.21μm、0.212μm、0.214μm、0.225μm、0.256μm、0.276μm、0.291μm、0.305μm、0.314μm、0.334μm或0.395μm。

43、本发明中，所述纳米氢氧化锶的d50可为0.30-0.55μm，较佳地为0.3-0.5μm。

44、本发明一具体实施方式中，所述纳米氢氧化锶的d50为0.314μm、0.348μm、0.374μm、0.375μm、0.395μm、0.416μm、0.442μm、0.465μm、0.474μm、0.515μm、0.517μm或0.537μm。

45、本发明中，所述纳米氢氧化锶的d90可为0.9-3.3μm，较佳地为0.9-3.0μm。

46、本发明一具体实施方式中，所述纳米氢氧化锶的d90为1.074μm、1.226μm、1.272μm、2.039μm、2.114μm、2.217μm、2.247μm、2.333μm、2.709μm、2.979μm、3.046μm、3.1μm或3.227μm。

47、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

48、本发明所用试剂和原料均市售可得。

49、本发明的积极进步效果在于：

50、采用本发明的纳米氢氧化锶的制备方法制得的纳米氢氧化锶不仅粒径小，粒径分布均匀，且还可制得呈球状和/或片状的氢氧化锶，便于下游利用。