CN208928123U - 一种锂电三元前驱体反应设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种锂电三元前驱体反应设备，它包括釜体、电动机、减速机、联轴器、双支点轴承座、机架、机械密封、导流筒、扰流板、搅拌轴、推进式搅拌器、泵吸式搅拌器、环形底氮管。釜体上设有人孔、测温口、溢流出料口、氮气口、3个进料口、循环水进出口、通气口、带灯视孔、在线PH计口、排污出料口、视孔等功能孔。本实用新型优化了搅拌器结构设计，使物料在釜体内形成理想液流状态。本实用新型优化了釜体内部结构，可达到优化晶核形态，形成球形度好、分布均匀、状态稳定的三元前驱体反应液的目的。本实用新型设置了在线PH计检测和釜内温度检测，可实时监测酸碱度和温度指标，以达到最佳反应效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种锂电三元前驱体反应设备，主要适用Ni-Co-Mn三元前驱体的合成生产。
背景技术
Ni-Co-Mn三元素锂离子正极材料因其良好的安全性能、较低的成本和较高的电容量等优点，近年已成为锂离子电池最具发展前景的锂电材料。由于Ni-Co-Mn三元素锂离子正极材料是由三元前驱体混合锂烧结而成，三元前驱体的各项指标、性能的好坏会对锂离子正极材料产生重要影响，因此三元前驱体的制作变得至关重要，制作三元前驱体的反应设备必须要满足一定的条件。
现有的锂电三元前驱体反应设备存在很多问题，一是搅拌器结构形式不理想，混合能力较差，流体状态不如意，导致反应过程中晶核生长无规律。二是釜体内部结构简单，前驱体成核形态不理想，难以形成均匀的球体形态。三是没有形成连续化、自动化的生产过程，生产效率较低
实用新型内容
本实用新型是一种锂电三元前驱体反应设备，包括釜体、电动机、减速机、联轴器、双支点轴承座、机架、机械密封、导流筒、扰流板、搅拌轴、推进式搅拌器、泵吸式搅拌器、环形底氮管。本实用新型的目的在于通过设计合理的釜体结构和搅拌器形式，形成理想的流体形态，制作出球形度良好，分布均匀，状态稳定，能达到较高振实密度的三元前驱体，并容易实现自动化的高效生产。
本实用新型的目的通过以下措施达到：
1.釜体由内胆和夹套以及椭圆封头焊接而成，夹套内有导流板，釜体上设有人孔、测温口、溢流出料口、氮气口、3个进料口、循环水进出口、通气口、带灯视孔、在线PH计口、排污出料口、视孔等功能孔。
2.釜体内部顶端装有导流筒，导流筒侧壁密布小圆孔，圆孔直径6mm。釜体底部安装有环形底氮管，釜体侧壁安装有4个直立的扰流板，排污出料口下面安装有上展式出料阀。
3.釜体顶部中心安装有搅拌***，包括电动机、减速机、联轴器、双支点轴承座、机架、机械密封、搅拌轴、三组推进式搅拌器、泵吸式搅拌器，三组推进式搅拌器的位置在导流筒内，泵吸式搅拌器的位置在导流筒外。
4.电动机带动减速机经联轴器、双支点轴承座、机架等连接部件驱动搅拌轴旋转，从而带动三组推进式搅拌器和一组泵吸式搅拌器旋转，转速0-500rpm可调。搅拌轴通过机械密封与釜体密封。生产过程中，在离心力作用下，物料被泵吸式搅拌器甩向四周，并沿罐壁翻滚向上，穿过导流筒侧面的小孔进入导流筒内，在三组推进式搅拌器的旋转作用下大部分沿导流筒向下再次进入泵吸式搅拌器甩出物料后形成的真空区域，小部分穿过导流筒侧面的小孔与翻滚向上的物料汇合，扰流板有效改善了沿罐壁向上物料的涡流状态，促使物料穿过导流筒，如此循环往复，泵吸式搅拌器下部会形成局部涡流，可以使注入的不同原料迅速混合均匀。
5.生产过程中，配置好的Ni-Co-Mn盐溶液、一定浓度的碱溶液、一定浓度的氨水溶液分别从釜顶3个进料口经接管注入釜体内，注入位置在泵吸式搅拌器的中部上方10公分左右，混合溶液被迅速吸入搅拌器中再甩出参与到搅拌液流中，注入反应液的同时由氮气口通入惰性气体经接管到釜体底部环形底氮管排出以对反应液进行防氧化保护。通过向釜体夹套内注入循环水可以控制釜内温度在要求范围内，导流板对循环水起导向作用，可以增强温控效果。
6.生产过程可实现连续化、自动化控制。物料反应进行时，通过在线PH计口可对料液PH值进行实时监测，监测数据反馈到外部PLC控制***，***通过外部自动控制阀门调节各种原料注入量来调整PH值在要求范围内，以达到最佳反应效果；通过测温口可对料液进行温度实时监测，监测数据反馈到外部PLC控制***，***通过外部自动控制阀门调节循环水注入量来调整釜内温度在最佳反应温度范围内；经过充分反应混合好的料液经溢流出料口溢流到陈化釜内进入下一道工序，从而实现连续生产。
7.通过带灯视孔射入光线，通过设在人孔上的视孔可随时观察釜内搅拌及反应情况。
本实用新型在设计上针对现有技术的不足做了改进，它的优点体现在：
1.优化了搅拌器结构设计，采用了三层推进式搅拌器和泵吸式搅拌器结合的搅拌形式，使物料在釜体内形成底部涡流然后沿罐壁翻滚向上而后穿进导流筒内再旋进泵吸式搅拌器内往复循环的理想液流状态。
2.优化了釜体内部结构，设置了扰流板和带小孔的导流筒，既起到控制液流导向的作用，又达到优化晶核形态，形成球形度好、分布均匀、状态稳定的三元前驱体反应液的目的。
3.设置了在线PH计检测和釜内温度检测，可实时监测酸碱度和温度指标，并反馈到外部PLC控制***来调节，以达到三元前驱体反应液所要求的范围。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。
附图有五个：
图1是主视剖面图。其中：1.电动机 2.减速机 3.联轴器 4.双支点轴承座 5.机架6.机械密封 7.导流筒 8.扰流板 9.釜体 10.搅拌轴 11.推进式搅拌器 12.泵吸式搅拌器13.环形底氮管 14.上展式出料阀 9-1.釜体上封头 9-2.釜体内胆 9-3.釜体支耳 9-4.釜体夹套 9-5.导流板 9-6.釜体下封头 9-7.夹套下封头
图2是俯视图。其中：9-11.人孔 9-12.测温口 9-13.溢流出料口 9-14.氮气口 9-15.进料口一 9-16.进料口二 9-17.循环水出口 9-18.通气口 9-19.带灯视孔 9-110.进料口三 9-111.循环水入口 9-112.在线PH计口 9-113.排污出料口
9-11-1.视孔
图3是流体状态示意图。
图4是导流筒示意图
图5是环形底氮管示意图
具体实施方式
1.如图1，釜体9由釜体上封头9-1、釜体内胆9-2、釜体支耳9-3、釜体夹套9-4、导流板9-5、釜体下封头9-6、夹套下封头9-7组合焊接而成。
2.如图2，釜体9顶部设有人孔9-11、测温口9-12、氮气口9-14、进料口一9-15、进料口二9-16、带灯视孔9-19、进料口三9-110、在线PH计口9-112，釜体9侧面设有溢流出料口9-13、循环水出口9-17、通气口9-18，釜体9底部设有循环水入口9-111、排污出料口9-113，人孔9-11上设有视孔9-11-1
3.釜体9内部顶端安装有导流筒7，导流筒侧壁密布小圆孔，圆孔直径6mm，如图4所示。
4.釜体9底部安装有环形底氮管13，如图5所示。
5.釜体9侧壁安装有4个直立的扰流板8
6.排污出料口9-113下面安装有上展式出料阀14
7.釜体9顶部中心安装有搅拌***，包括电动机1、减速机2、联轴器3、双支点轴承座4、机架5、机械密封6、搅拌轴10、三组推进式搅拌器11、泵吸式搅拌器12。
8.三组推进式搅拌器11的位置在导流筒7内，泵吸式搅拌器12的位置在导流筒外。
9.电动机1带动减速机2经联轴器3、双支点轴承座4、机架5等连接部件驱动搅拌轴10旋转，从而带动三组推进式搅拌器11和一组泵吸式搅拌器12旋转，转速0-500rpm可调。搅拌轴10通过机械密封6与釜体9密封。
10.如图3，生产过程中，在离心力作用下，物料被泵吸式搅拌器12甩向四周，并沿罐壁翻滚向上，穿过导流筒7侧面的小孔进入导流筒7内，在三组推进式搅拌器11的旋转作用下大部分沿导流筒7向下再次进入泵吸式搅拌器12甩出物料后形成的真空区域，小部分穿过导流筒7侧面的小孔与翻滚向上的物料汇合，扰流板8有效改善了沿罐壁向上物料的涡流状态，促使物料穿过导流筒7，如此循环往复，泵吸式搅拌器12下部会形成局部涡流，可以使注入的不同原料迅速混合均匀。
11.生产过程中，配置好的Ni-Co-Mn盐溶液、一定浓度的碱溶液、一定浓度的氨水溶液分别从釜顶进料口一9-15、进料口二9-16、进料口三9-110经接管注入釜体9内，注入位置在泵吸式搅拌器12的中部上方10公分左右，混合溶液被迅速吸入搅拌器中再甩出参与到搅拌液流中，注入反应液的同时由氮气口9-14通入惰性气体经接管到釜体9底部环形底氮管13排出以对反应液进行防氧化保护。通过向釜体9夹套内注入循环水经循环水入口9-111到循环水出口9-13排出可以控制釜内温度在要求范围内，导流板9-5对循环水起导向作用，可以增强温控效果。
12.生产过程可实现连续化、自动化控制。物料反应进行时，通过在线PH计口9-112可对料液PH值进行实时监测，监测数据反馈到外部PLC控制***，***通过外部自动控制阀门调节各种原料注入量来调整PH值在要求范围内，以达到最佳反应效果；通过测温口9-12可对料液进行温度实时监测，监测数据反馈到外部PLC控制***，***通过外部自动控制阀门调节循环水注入量来调整釜内温度在最佳反应温度范围内；经过充分反应混合好的料液经溢流出料口9-13溢流到陈化釜内进入下一道工序，从而实现连续生产。
13.通过带灯视孔9-19射入光线，通过设在人孔9-11上的视孔9-11-1可随时观察釜内搅拌及反应情况。
Claims (6)
1.一种锂电三元前驱体反应设备，其特征在于它包括釜体，所述釜体顶部中心装有机架，所述机架上装有电机和减速机，所述釜体内设有搅拌轴，所述搅拌轴通过双支点轴承座及联轴器与减速机相连，所述搅拌轴通过机械密封与釜体达到密封要求，所述搅拌轴中部安装有推进式搅拌器，所述搅拌轴底部安装有泵吸式搅拌器。
2.根据权利要求1所述一种锂电三元前驱体反应设备，其特征在于：所述釜体由釜体上封头、釜体内胆、釜体下封头、釜体夹套、夹套下封头、导流板、釜体支耳组合焊接而成。
3.根据权利要求1所述一种锂电三元前驱体反应设备，其特征在于：所述釜体内部顶端装有导流筒，所述导流筒侧壁密布小圆孔，圆孔直径6mm，所述釜体底部安装有环形底氮管，所述釜体侧壁安装有4个直立的扰流板。
4.根据权利要求1所述一种锂电三元前驱体反应设备，其特征在于：所述釜体上设有人孔、测温口、溢流出料口、氮气口、3个进料口、循环水进出口、通气口、带灯视孔、在线PH计口、排污出料口、视孔。
5.根据权利要求4所述一种锂电三元前驱体反应设备，其特征在于：所述排污出料口下面安装有上展式出料阀。
6.根据权利要求1所述一种锂电三元前驱体反应设备，其特征在于：所述推进式搅拌器有三组，安装在搅拌轴中部，位置在导流筒内，所述泵吸式搅拌器有一组，安装在搅拌轴底部，位置在导流筒外。
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|---|---|---|---|---|
| CN110756140A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-02-07 | 华友新能源科技（衢州）有限公司 | 一种三元前驱体合成反应中物料浓缩的方法 |
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| CN115282908A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-11-04 | 恒丰泰精密机械股份有限公司 | 锂电多功能反应搅拌设备 |
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2018
- 2018-07-19 CN CN201821201391.3U patent/CN208928123U/zh active Active
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