[實(shí)用新型]三元正極材料前驅(qū)體制備用反應(yīng)釜

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201920244738.0
• 申請(qǐng)日: 2019-02-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209997613U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊學(xué)恒;劉勇;侯希明;黃伶俐;王曉非;羅忠源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): B01J19/18
• 分類號(hào): B01J19/18;B01J4/00
• 代理公司: 43211 長(zhǎng)沙智嶸專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 羅紅枚

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種三元正極材料前驅(qū)體制備用反應(yīng)釜，包括反應(yīng)釜體，反應(yīng)釜體內(nèi)設(shè)有循環(huán)筒和導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒和循環(huán)筒均呈空心筒狀，且循環(huán)筒套裝于導(dǎo)流筒外。反應(yīng)釜體上還連接有攪拌系統(tǒng)，攪拌系統(tǒng)包括攪拌桿件，攪拌桿件用于對(duì)反應(yīng)釜體內(nèi)的反應(yīng)溶液進(jìn)行攪拌，以使反應(yīng)溶液分散、混合產(chǎn)生晶核，并使晶核隨反應(yīng)溶液在導(dǎo)流筒和循環(huán)筒之間連續(xù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)以長(zhǎng)大為粗晶顆粒。反應(yīng)釜體的上端設(shè)有供反應(yīng)后的溶液向外溢流的溢流口，且反應(yīng)釜體的底部設(shè)有出料口，出料口用于供晶體向外排出。采用本實(shí)用新型的反應(yīng)釜，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)合成及陳化兩步工序的作用，在連續(xù)生產(chǎn)的條件下，減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及三元正極材料前驅(qū)體制備用裝置領(lǐng)域，特別地，涉及一種三元正極材料前驅(qū)體制備用反應(yīng)釜。

背景技術(shù)

三元正極材料前驅(qū)體的制備是鋰離子電池三元材料生產(chǎn)過(guò)程中最為關(guān)鍵的工序之一。目前，工業(yè)上主要的制備方法是將一定濃度的各種鹽溶液與一定濃度的堿溶液以及氨水按照一定的流速連續(xù)加入反應(yīng)釜中，并在合適的反應(yīng)溫度、攪拌速度及pH下生產(chǎn)三元前驅(qū)體。制備三元正極材料前驅(qū)體時(shí)在反應(yīng)釜中進(jìn)行，制備時(shí)，首先將多種溶液引入反應(yīng)釜中，并不斷攪拌，攪拌過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)小晶粒隨溶液再由反應(yīng)釜上部開(kāi)設(shè)的出口處流出，以進(jìn)入下一步序的陳化釜中陳化以最終得到粒徑大小合格的晶體。采用現(xiàn)有的反應(yīng)釜反應(yīng)時(shí)存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

1.由于多種溶液在攪拌作用下反應(yīng)產(chǎn)生細(xì)小晶粒后，再隨旋轉(zhuǎn)的溶液由反應(yīng)釜上部的出口處流出，物料沉淀速率快，溶液容易過(guò)飽和，并且晶體成核速率快，晶體的形貌不易控制；

2.溶液容易反應(yīng)不完全，產(chǎn)品產(chǎn)率低，顆粒粒徑小，需進(jìn)入到下一工序的陳化釜中繼續(xù)反應(yīng)；

3.外部環(huán)境、PH值、進(jìn)料速度等條件穩(wěn)定不變的情況下，產(chǎn)品粒徑難以有效控制；

4.單臺(tái)反應(yīng)釜在進(jìn)料結(jié)束后，需要停留在反應(yīng)器里一段時(shí)間，需繼續(xù)加熱、攪拌，生產(chǎn)不連續(xù)；

5.反應(yīng)釜內(nèi)成核區(qū)、晶體長(zhǎng)大區(qū)等功能分區(qū)不明顯，容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，產(chǎn)品均一性差。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種三元正極材料前驅(qū)體制備用反應(yīng)釜，以解決現(xiàn)有反應(yīng)釜溶液易反應(yīng)不完全、產(chǎn)品顆粒粒徑小、性能均一性差及需要進(jìn)一步陳化的技術(shù)問(wèn)題。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種三元正極材料前驅(qū)體制備用反應(yīng)釜，包括：用于進(jìn)行晶粒的合成反應(yīng)及陳化反應(yīng)的反應(yīng)釜體，反應(yīng)釜體內(nèi)設(shè)有用于使反應(yīng)溶液和晶粒形成循環(huán)流動(dòng)的循環(huán)筒，及用于對(duì)反應(yīng)溶液和晶粒的循環(huán)流動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)向的導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒和循環(huán)筒均呈空心筒狀，且循環(huán)筒套裝于導(dǎo)流筒外；反應(yīng)釜體上還連接有用于在反應(yīng)過(guò)程中進(jìn)行攪拌的攪拌系統(tǒng)，攪拌系統(tǒng)包括沿導(dǎo)流筒的軸向插入導(dǎo)流筒內(nèi)的攪拌桿件，攪拌桿件用于對(duì)反應(yīng)釜體內(nèi)的反應(yīng)溶液進(jìn)行攪拌，以使反應(yīng)溶液分散、混合產(chǎn)生晶核，并使晶核隨反應(yīng)溶液在導(dǎo)流筒和循環(huán)筒之間連續(xù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)以長(zhǎng)大為粗晶顆粒；反應(yīng)釜體的上端設(shè)有供反應(yīng)后的溶液向外溢流的溢流口，且反應(yīng)釜體的底部設(shè)有出料口，粗晶顆粒落入反應(yīng)釜體底部發(fā)生陳化反應(yīng)成為粒徑合格的晶體，出料口用于供晶體向外排出。

進(jìn)一步地，反應(yīng)釜體的內(nèi)腔包括上下依次布設(shè)的合成區(qū)和陳化區(qū)，合成區(qū)用于供反應(yīng)溶液分散、混合產(chǎn)生晶核，并在連續(xù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中長(zhǎng)大為粗晶顆粒，陳化區(qū)用于供粗晶顆粒進(jìn)行陳化作用長(zhǎng)大為粒徑合格的晶體；導(dǎo)流筒和循環(huán)筒均布設(shè)于合成區(qū)，且導(dǎo)流筒的底端向下伸入陳化區(qū)；出料口布設(shè)于陳化區(qū)。

進(jìn)一步地，導(dǎo)流筒和循環(huán)筒同軸設(shè)置，且導(dǎo)流筒的底端向下伸出循環(huán)筒；循環(huán)筒的外徑為反應(yīng)釜體內(nèi)徑的2/3～4/5，循環(huán)筒的高度為反應(yīng)釜體內(nèi)高的1/3～1/2；導(dǎo)流筒的外徑為循環(huán)筒內(nèi)徑的1/2～2/3，導(dǎo)流筒的高度為循環(huán)筒內(nèi)高的4/3～3/2。

進(jìn)一步地，導(dǎo)流筒通過(guò)第一安裝支架與循環(huán)筒和/或反應(yīng)釜體固定連接；循環(huán)筒通過(guò)第二安裝支架與反應(yīng)釜體固定連接。