CN111530406A - 一种用于制备镍钴锰三元氢氧化物的反应釜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及镍钴锰三元氢氧化物生产设备技术领域，具体是一种用于制备镍钴锰三元氢氧化物的反应釜，包括釜体、釜盖、进料管及排料口，所述排料口设于釜体的底部，所述釜盖通过螺丝与釜体相连接，所述釜盖上设有用于进料的进料管及电机，电机通过减速机带动转轴进行转动，所述转轴上可拆卸安装有组合式桨叶，所述釜盖上设有用于抬升釜盖的液压伸缩杆，所述釜体的内壁上可拆卸连接有T型侧挡板；本发明提供的用于制备镍钴锰三元氢氧化物的反应釜不仅具有较好的混合效果，反应釜内的桨叶及挡板还可根据实际使用情况进行调节、更换；此外，该反应釜还便于后期的清理工作，具有较强的适用性，适宜进一步推广应用。

Description

一种用于制备镍钴锰三元氢氧化物的反应釜

技术领域

本发明涉及镍钴锰三元氢氧化物生产设备技术领域，具体是一种用于制备镍钴锰三元氢氧化物的反应釜。

背景技术

锂离子电池因其高能量密度、无记忆效应、低自放电率等特点，在3C、动力和储能领域得到广泛的应用。其中镍钴锰三元正极材料相对于传统的磷酸铁锂来说，具有放电容量高、振实密度高等有点，具有广泛的应用前景。

镍钴锰三元正极材料由镍钴锰三元氢氧化物混锂高温烧结而成，而镍钴锰三元氢氧化物的物化指标、形貌特征都具有遗传性，氢氧化物指标好坏将直接影响到镍钴锰三元正极材料的性能。反应釜是制备镍钴锰三元氢氧化物的主要设备，其结构设计和反应釜的功能多样化，对镍钴锰三元氢氧化物的物化指标具有重要的影响。

通过对挡板进行设计、桨叶间距的合理分配是控制镍钴锰三元氢氧化物的一种重要方式。目前，反应釜的挡板宽度固定，桨叶间距固定，使得反应釜内部的流体形式单一，限制了镍钴锰三元氢氧化物合成制备的工艺调整，不利于多样化氢氧化物产品的合成和控制。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于制备镍钴锰三元氢氧化物的反应釜。

本发明过以下技术方案予以实现：

一种用于制备镍钴锰三元氢氧化物的反应釜，包括釜体、釜盖、进料管及排料口，所述排料口设于釜体的底部，所述釜盖通过螺丝与釜体相连接，所述釜盖上设有用于进料的进料管及电机，电机通过减速机带动转轴进行转动，所述转轴上可拆卸安装有组合式桨叶，所述釜盖上设有用于抬升釜盖的液压伸缩杆，所述釜体的内壁上可拆卸连接有T型侧挡板；

所述T型侧挡板设置多组，其沿圆周均匀安装于釜体的内壁上，T型侧挡板的宽度为釜径的1/15～1/9；所述组合式桨叶中桨叶的直径为釜径的1/2～3/5。

进一步的，所述液压伸缩杆的上端与釜盖固定连接，所述液压伸缩杆的下端固定于地面或通过连接件固定于釜体的侧壁上。

进一步的，所述釜体的内壁上均匀设置有多组与T型侧挡板相配合的T型卡槽，T型卡槽长度为釜高的1/2～4/5，所述T型侧挡板插接于T型卡槽内。

进一步的，所述组合式桨叶由多组桨叶组成，所述转轴上均匀开设有通孔，桨叶通过螺栓螺母固定安装于转轴上。

进一步的，所述进料管的出料口延伸至最下一层桨叶位置。

进一步的，所述釜体的侧壁上设置有两组溢流口，第一组溢流口与釜盖的距离为釜高的1/12～1/13；第二组溢流口与釜盖的距离为釜高的1/5。

本发明的有益效果是：

本发明提供的用于制备镍钴锰三元氢氧化物的反应釜不仅具有较好的混合效果，反应釜内的桨叶及挡板还可根据实际使用情况进行调节、更换；此外，该反应釜还便于后期的清理工作，具有较强的适用性，适宜进一步推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明的中釜体的俯视图；

附图3是本发明中a部位的放大图；

附图4是本发明中组合式桨叶与转轴的连接示意图。

主要元件符号说明

釜体-1；釜盖-2；液压伸缩杆-3；T型侧挡板-4；进料管-5；电机-6；减速机-7；T型卡槽-8；溢流口-9；排料口-10；转轴-11；组合式桨叶-12。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参照图1-4，一种用于制备镍钴锰三元氢氧化物的反应釜，包括釜体1、釜盖2、进料管5及排料口10，其中釜体顶部为平封头，底部为椭圆封头，釜体径高比为1/2～1/3；排料口10设于釜体1的底部，釜盖2通过螺丝与釜体1相连接，釜盖2上的螺丝对称分布，对数为4-8对；釜盖2上设有用于进料的进料管5及电机6，电机6通过减速机7带动转轴11进行转动，转轴11上可拆卸安装有组合式桨叶12，釜盖2上设有用于抬升釜盖2的液压伸缩杆3，釜体1的内壁上可拆卸连接有T型侧挡板4；

上述组合式桨叶由直叶涡轮式桨叶和斜叶涡轮式桨叶组成；桨叶组合方式为三组混合式桨叶(即两组直叶涡轮式桨叶、一组斜叶涡轮式桨叶或两组斜叶涡轮式桨叶、一组直叶涡轮式桨叶)、三组同类桨叶(即三组斜叶涡轮式桨叶或三组直叶涡轮式桨叶)、二组同类(即两组斜叶涡轮式桨叶或两组直叶涡轮式桨叶)、二组混合式桨叶等桨叶(即一组斜叶涡轮式桨叶、一组直叶涡轮式桨叶)组合中的一种；桨叶组合中各桨叶的间距为釜高的1/3～2/3；组合式桨叶的安装量根据实际使用需求进行调整。

T型侧挡板4设置多组，其沿圆周均匀安装于釜体1的内壁上，T型侧挡板4的宽度为釜径的1/15～1/9，组合式桨叶中桨叶的直径为釜径的1/2～3/5；桨叶旋转使反应釜内部的液体形成漩涡，在T型侧挡板4的阻挡下内部的液体能够实现涡流，进而提升物料的混合效果。优选的，T型侧挡板4的数量为4组，当T型侧挡板4设置过多时，会对液体的流动造成过大的阻力不利于液体的混合；当T型侧挡板4设置过少时，反应釜内形成涡流的比例较低不利于物料的混合，因此优选T型侧挡板4为四组。

另，T型侧挡板4的宽度为釜径的1/15～1/9，组合式桨叶中桨叶的直径为釜径的1/2～3/5；桨叶直径过小无法实现物料的充分混合，桨叶直径过大虽能提升其混合效果但却会增加电机的能耗，因此选用桨叶的直径为釜径的1/2～3/5。作为进一步改进的，其中T型侧挡板4至桨叶直径所成圆的间距为釜径的3/10～2/5，分别对各间距下溶液混合情况进行测试，测试结果如下：

测试方法：将电机频率调至20-45Hz，向反应釜中加入V₀体积1mol/L的氢氧化钠溶液(pH＝14)，接着以0.3V₀/min的流速向反应釜中加入去离子水使反应釜中溶液体积增至10V₀(10V₀体积约占反应釜体积的2/3)，待去离子水加完后每隔15s对反应釜中溶液的pH进行检测，待检测到反应釜内溶液的pH＝13时，记下相应时间。测试结果如下表所示：

由上表可知当T型侧挡板4至桨叶直径所成圆的间距为釜径的3/10～2/5时，反应釜的混合效果更佳；导致上述情况的主要原因是由于当T型侧挡板4与桨叶的间距大于釜径的4/10，此时由于间距较大桨叶旋转形成的液体漩涡在T型侧挡板4处的流速较低，且由于T型侧挡板4的宽度较小，溶液形成的漩涡于T型侧挡板4处不易形成涡流，因此溶液混合效率较低；但当间距小于釜径的3/10，此时T型侧挡板4的宽度变大，增大了液体漩涡的流动阻力，因此也不利于液体的混合。

进一步的，液压伸缩杆3的上端与釜盖2固定连接，液压伸缩杆3的下端固定于地面或通过连接件固定于釜体1的侧壁上，液压伸缩杆3与外部的液压系统相连接，用于驱动液压伸缩杆3进行伸缩运动，此常规的现有技术，液压伸缩杆3的升高高度为釜高的9/10～11/10；当液压伸缩杆3伸长时，会将釜盖2顶起便于釜内清洗和配件更换。

进一步的，釜体1的内壁上均匀设置有多组与T型侧挡板4相配合的T型卡槽8，T型卡槽8长度为釜高的1/2～4/5，卡槽深度为2～7mm，T型侧挡板4插接于T型卡槽8内；以便于T型侧挡板4的更换及清理。

进一步的，组合式桨叶12由多组桨叶组成，转轴11上均匀开设有通孔，桨叶通过螺栓螺母固定安装于转轴11上；以便于组合式桨叶12的更换与清理。

进一步的，进料管5的出料口延伸至最下一层桨叶位置；最下层桨叶处搅拌时剪切力最强，因此将进料管5的出料口延伸至最下一层桨叶位置有利于物料的混合。

进一步的，釜体1的侧壁上设置有两组溢流口9，两组溢流口9倾斜向下设置，浆料溢流口与釜体之间的夹角为75°，利于物料的排出；第一组溢流口9与釜盖的距离为釜高的1/12～1/13；第二组溢流口9与釜盖的距离为釜高的1/5，其中第二组溢流口9上设有阀门；第一组溢流口主要用于反应釜内液面高度的控制，当反应釜内部溶液较多时，溶液会从第一组溢流口流出；第二组溢流口9主要用于镍钴锰三元氢氧化物反应过程中多余母液的静置排出，当溶液到达反应釜的最大有效体积时，静置反应釜内的溶液，接着打开第二组溢流口上的阀门将上清液排出，以提高溶液的固含，利于镍钴锰三元氢氧化物晶核的生长。

工作原理：

使用时，物料从进料管5通入釜体1中，电机6通过减速机7带动转轴11进行转动，转轴11转动带动组合式桨叶12转动对物料进行搅拌混合，反应后的物料从排料口10排出；

当需对釜体1的内部进行清洗及配件更换时，先将釜盖2上的螺丝松开后，通过液压伸缩杆3将釜盖2向上顶起，以便于用户对釜体1内部进行清洗及配件更换；组合式桨叶12与转轴11通过螺栓螺母固定连接，便于组合式桨叶12后期的更换清理，T型卡槽挡板插接于釜体1内壁的T型卡槽8内，便于T型卡槽挡板8的更换及清理。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于制备镍钴锰三元氢氧化物的反应釜，包括釜体(1)、釜盖(2)、进料管(5)及排料口(10)，所述排料口(10)设于釜体(1)的底部，所述釜盖(2)通过螺丝与釜体(1)相连接，所述釜盖(2)上设有用于进料的进料管(5)及电机(6)，电机(6)通过减速机(7)带动转轴(11)进行转动，其特征在于，所述转轴(11)上可拆卸安装有组合式桨叶(12)，所述釜盖(2)上设有用于抬升釜盖(2)的液压伸缩杆(3)，所述釜体(1)的内壁上可拆卸连接有T型侧挡板(4)；

所述T型侧挡板(4)设置多组，其沿圆周均匀安装于釜体(1)的内壁上，T型侧挡板(4)的宽度为釜径的1/15～1/9；所述组合式桨叶(12)中桨叶的直径为釜径的1/2～3/5。

2.根据权利要求1所述的一种用于制备镍钴锰三元氢氧化物的反应釜，其特征在于，所述液压伸缩杆(3)的上端与釜盖(2)固定连接，所述液压伸缩杆(3)的下端固定于地面或通过连接件固定于釜体(1)的侧壁上。

3.根据权利要求1所述的一种用于制备镍钴锰三元氢氧化物的反应釜，其特征在于，所述釜体(1)的内壁上均匀设置有多组与T型侧挡板(4)相配合的T型卡槽(8)，T型卡槽(8)长度为釜高的1/2～4/5，所述T型侧挡板(4)插接于T型卡槽(8)内。

4.根据权利要求1所述的一种用于制备镍钴锰三元氢氧化物的反应釜，其特征在于，所述组合式桨叶(12)由多组桨叶组成，所述转轴(11)上均匀开设有通孔，桨叶通过螺栓螺母固定安装于转轴(11)上。

5.根据权利要求1所述的一种用于制备镍钴锰三元氢氧化物的反应釜，其特征在于，所述进料管(5)的出料口延伸至最下一层桨叶位置。

6.根据权利要求1所述的一种用于制备镍钴锰三元氢氧化物的反应釜，其特征在于，所述釜体(1)的侧壁上设置有两组溢流口(9)，第一组溢流口与釜盖的距离为釜高的1/12～1/13；第二组溢流口与釜盖的距离为釜高的1/5。

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