三元前驱体的工艺难点（三元材料前驱体工艺参数分析）
三元前驱体的工艺难点（三元材料前驱体工艺参数分析）但络合剂的用量也不是越多越好，当络合剂用量过多时，溶液中被络合的镍钴离子太多，会造成反应不完全，使前驱体的镍、钴、锰三元素的比例偏离设计值，且被络合的金属离子会随上清液排走，造成浪费，后续的废水处理工作量也会加大。在实际生产中，若想要制备振实密度高于2.0g·cm-3的前驱体，必须在反应过程中加入络合剂。硫酸盐体系下，络合剂如氨水的加入，会对产品的形貌产生很大的影响。不同氨水浓度产品的SEM图从图中可以看出，没有络合剂存在时，前驱体形貌较为疏松，振实密度较低。有络合剂存在时，前驱体变得致密，振实密度也相应提高。
前驱体对三元材料的生产至关重要，因为前驱体的品质(形貌、粒径、粒径分布、比表面积、杂质含量、振实密度等)直接决定了最后烧结产物的理化指标。可以这么说，三元材料60%的技术含量在前驱体工艺里面。
前驱体反应示意图
前驱体反应过程中是一个复杂的过程，需要控制的工艺参数有：盐和碱的浓度、氨水浓度、盐溶液和碱溶液加入反应缸的速率等。那么在制备前驱体的过程中，这些参数是如何影响其制备的，我们应该如何控制这些参数，保证前驱体的良好质量？
1、氨水浓度
硫酸盐体系下，络合剂如氨水的加入，会对产品的形貌产生很大的影响。
不同氨水浓度产品的SEM图
从图中可以看出，没有络合剂存在时，前驱体形貌较为疏松，振实密度较低。有络合剂存在时，前驱体变得致密，振实密度也相应提高。
在实际生产中，若想要制备振实密度高于2.0g·cm-3的前驱体，必须在反应过程中加入络合剂。
但络合剂的用量也不是越多越好，当络合剂用量过多时，溶液中被络合的镍钴离子太多，会造成反应不完全，使前驱体的镍、钴、锰三元素的比例偏离设计值，且被络合的金属离子会随上清液排走，造成浪费，后续的废水处理工作量也会加大。
2、pH值
反应过程的pH值直接影响前驱体的形貌和粒度分布。通过生产工业生产过程分析前驱体形貌和粒度分布与pH值的关系。
通过调节pH值，我们可以控制一次晶粒和二次颗粒的形貌。pH值偏低，利于晶核长大，一次晶粒偏厚偏大；pH值偏高，利于晶核形成，一次晶粒成薄片状，显得很细小。对于二次颗粒的影响是：pH值偏低，二次颗粒易发生团聚，导致二次球成异形；pH值偏高，二次颗粒多成圆球形。
不同pH值条件下制备的3个前驱体不同放大倍数的SEM图
pH值对前驱体的生长过程有重要影响，反应pH值的选择以及反应过程中pH值的稳定控制直接影响前驱体的粒度分布。若在反应过程中pH值失控，出现pH值过高或者过低的情况，会使产品品质急剧下降，形成不合格产品。
3、不同组分前驱体的反应控制
由于镍、钴、锰三元素的沉淀pH值不同，故不同组分三元材料前驱体的最佳反应pH值不同；而络合剂主要的作用是络合镍和钴，对锰的络合要低2个数量级，故不同组分三元材料前驱体的所需络合剂浓度也不相同。
当前驱体的振实密度和粒度接近时，不同组分前驱体的反应pH和氨水浓度需要稍作调整。
不同组分前驱体的适宜氨水浓度和反应pH
由于不同pH值下制备出来的前驱体形貌是不同的，所以品质接近而组分不同的前驱体，形貌也不同。
不同组分前驱体的SEM图
4、反应时间
在一定时间内，前驱体的粒度、振实密度和反应时间成正比关系。但反应时间也不能太长，过长的反应时间会使前驱体粒度过大，对前驱体的品质产生不良影响。
不同反应时间前驱体不同放大倍数的SEM图
5、反应气氛
反应气氛的控制对前驱体产品品质的影响较大，其中包括对前驱体的形貌、晶体结构、杂质含量的影响。
由于锰的化学性质很活泼，若前驱体反应使用的纯水中有溶解氧未除去，或反应过程中让反应浆料与空气直接接触，都会导致前驱体浆料严重氧化，其颜色为深棕或黑色。还有一种情况是，在反应后期或者反应快结束时，由于种种原因使氧进入反应体系而造成的轻微氧化。
6、固含量
固含量指在前驱体反应过程中，前驱体浆料的固体质量和液体质量的比值。目前大部分厂家反应釜中前驱体的固含量在5％～10％左右，不同的固含量对产品性能有一定影响。在生产实践中发现，适当提高固含量能优化产品形貌、提高产品的振实密度。
不同固含量下生产的Ni0.5Mn0.3Co0.2(OH)2的SEM图
7、反应温度
从化学动力学知道，温度主要是影响化学反应的反应速率。在实际生产过程中，希望在保证前驱体品质的前提下，化学反应速率越快越好，但温度不能过高，温度过高会造成前驱体氧化。反应温度过高对前驱体的氧化会造成反应过程无法控制、前驱体结构改变等问题。
在实际生产过程中，控制反应温度恒定、不波动也很关键。
8、流量
流量主要是指金属盐溶液的流量。流量直接和产量相关联。
不同盐流量对应产量
在保证前驱体品质的前提下，流量越大越好。一个反应釜所能达到的最大流量不仅和反应工艺有关，还和反应釜体积、反应釜内部结构、反应釜电机功率有关。合理设计反应釜，可以使其发挥最大产量。
9、杂质
在生产实践中发现，少量的有机溶剂就会对共沉淀反应造成很大干扰。
硫酸镍和硫酸钴的制备过程中会用到有机萃取剂如260#溶剂油、P204及P507等，若有机萃取剂残留其中，会带入到反应体系中。
有机杂质对前驱体形貌的影响
目前有部分厂家采用在前驱体中掺杂镁等元素的方法改进成品性能，这就需要对制备工艺及控制参数进行调整，才能反应出形貌、粒度、振实密度等指标合格的前驱体。
