CN113368562A - 一种三元材料前驱体陈化装置及陈化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种三元材料前驱体陈化装置及陈化方法，其中三元材料前驱体陈化装置包括：支撑架以及设置在所述支撑架内部的陈化釜，所述支撑架与所述陈化釜之间设置有支撑箱；所述陈化釜为透明陈化釜，所述支撑箱的侧壁上设置有活动板，所述活动板连接有传动机构，用于通过活动板的开启观察陈化釜内部水位及陈化状态。通过透明的陈化釜，以及在支撑箱上设置的活动板，能够通过活动板的开启便于对陈化釜内部的水位以及三元材料前驱体在陈化釜中的陈化状态进行直接观察，有利于及时获取三元材料前驱体的陈化状态。

Description

一种三元材料前驱体陈化装置及陈化方法
技术领域
本发明涉及三元材料生产技术领域，具体而言，涉及一种三元材料前驱体陈化装置及陈化方法。
背景技术
三元材料为正级锂离子电池，具有成本低、安全性好、能量密度大、循环次数多等特点，广泛应用于移动设备和电动汽车等。工业上三元材料普遍采用Ni、Co、Mn三元素的氢氧化物做前驱体配锂煅烧而成，但三元材料前驱体反应釜溢流的三元材料前驱体只有部分生长老化，稳定程度不彻底，母液中微量游离态Ni、Co、Mn金属离子及其络合物，影响前驱体的性能，需要在陈化釜中进行陈化。
在现有的陈化釜中，难以观察其内部水位及陈化状态，并且在大部分陈化釜中没有固液分离的功能。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种三元材料前驱体陈化装置，能够直观对陈化釜内三元材料前驱体的陈化状态进行观察，并使三元材料前驱体在陈化釜中得到固液分离。
本发明的第二目的在于采用上述三元材料前驱体陈化装置进行的陈化方法，能够改善三元材料前驱体的陈化工况，改善产品品质。
本发明提供的三元材料前驱体陈化装置，包括：支撑架以及设置在所述支撑架内部的陈化釜，所述支撑架与所述陈化釜之间设置有支撑箱；
所述陈化釜为透明陈化釜，所述支撑箱的侧壁上设置有活动板，所述活动板连接有传动机构，用于通过活动板的开启观察陈化釜内部水位及陈化状态。
进一步，所述陈化釜为漏斗状，包括直筒段及锥筒段，所述直筒段与所述锥筒段的相接部位安装有用于固液分离的过滤板。
进一步，所述传动机构包括设置在所述支撑箱侧壁上的第一转杆，所述活动板以所述陈化釜的中轴线为中心对称安装在所述第一转杆的两侧。
进一步，所述第一转杆上设置有反向螺纹，所述活动板与所述第一转杆的相接部位分别设置有与所述反向螺纹相配合的螺纹，用以通过所述第一转杆的转动实现所述活动板的开合。
进一步，所述第一转杆上安装有第一转轮，所述第一转轮啮合连接有第二转轮，所述第二转轮连接有设置在所述支撑箱外部的把手；所述第一转轮及所述第二转轮均为转向齿轮，用以通过所述把手的转动带动所述第一转杆进行转动。
进一步，所述陈化釜的顶部可活动地连接有顶盖，所述顶盖上设置有进料口、进液口及出气口，所述进料口上可拆卸地连接有密封塞。
进一步，所述进料口的侧壁上安装有挂钩，所述密封塞连接有弹性带，通过所述挂钩与所述弹性带的卡合连接能够将所述密封塞固定在所述进料口上。
进一步，所述顶盖上连接有能够带动其上下运动的活动杆，所述活动杆的顶部连接有活动带，所述活动带卷合在位于所述支撑架顶部的第二转杆上。
进一步，还包括能够使所述活动杆升降的升降机构，所述活动杆通过连接柱与所述升降机构连接，所述活动杆上固定安装有圈板，所述连接柱插接在所述圈板上。
进一步，所述升降机构包括升降电机及连接在所述升降电机上的第三转轮，所述连接柱固定连接在所述第三转轮的轮盘上；所述第三转轮的外部设置有加固板，所述加固板的内侧设置有与所述第三转轮啮合的齿牙。
进一步，所述活动杆与所述支撑架之间设置有限位板。
进一步，所述第二转杆以及所述升降电机的输出轴上均安装有皮带轮，所述皮带轮之间连接有传动皮带，所述传动皮带沿竖直方向布设。
进一步，所述陈化釜与所述支撑箱之间设置有海绵垫层。
一种采用上述三元材料前驱体陈化装置进行的陈化方法，包括以下步骤：
1)加入三元材料前驱体及陈化液体；
2)可视化观察陈化状态待陈化完成；
3)排出液体，得到陈化后的三元材料前驱体。
本发明的有益效果主要在于：通过透明的陈化釜，以及在支撑箱上设置的活动板，能够通过活动板的开启便于对陈化釜内部的水位以及三元材料前驱体在陈化釜中的陈化状态进行直接观察，有利于及时获取三元材料前驱体的陈化状态。
通过采用本发明中三元材料前驱体陈化装置进行的陈化方法，能够极大改善三元材料的陈化工况，有效提升产品品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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。
图1为本发明中三元材料前驱体陈化装置的内部结构示意图；
图2为活动板在支撑箱上的安装结构示意图；
图3为支撑箱与陈化釜俯视的剖面结构示意图；
图4为第三转轮与加固板的连接结构示意图；
图5为图1中A处放大结构示意图。
图中：
1-支撑架；2-支撑箱；3-海绵垫层；4-第一转杆；5-第一转轮；6-第二转轮；7-把手；8-活动板；9-陈化釜；10-过滤板；11-顶盖；12-进液口；13-出气口；14-进料口；15-挂钩；16-弹性带；17-密封塞；18-活动杆；19-限位板；20-圈板；21-连接柱；22-第三转轮；23-加固板；24-活动带；25-第二转杆。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例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例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参照图1-图2，本发明提供的一种三元材料前驱体陈化装置，包括：支撑架1以及设置在所述支撑架1内部的陈化釜9，所述支撑架1与所述陈化釜9之间设置有支撑箱2；所述陈化釜9为透明陈化釜9，所述支撑箱2的侧壁上设置有活动板8，所述活动板8连接有传动机构，用于通过活动板8的开启观察陈化釜9内部水位及陈化状态。
本发明中的三元材料前驱体陈化装置，主要进行三元材料前驱体在反应后的陈化。现有技术中不能对三元材料前驱体在陈化釜9中的陈化状态进行直接观察。通过本发明中透明的陈化釜9以及在支撑箱2侧壁上设置的可开合的活动板8，能够及时掌握三元材料前驱体在陈化釜9中的液位以及陈化状态，从而有利于三元材料前驱体及时地从陈化釜9中排出，得到前驱体产品，有效提高了陈化效率。
本发明中陈化釜9的外形为漏斗状，包括直筒段及锥筒段，在所述直筒段与所述锥筒段的相接部位安装有用于固液分离的过滤板10。通过过滤板10赋予了陈化釜9固液分离的功能，固体物料与液体物料在陈化时进行混合，通过固体在液体中的悬浮进行陈化。完成陈化后，可通过锥筒段底部的出料口将液体排出，并打开陈化釜9以获取拦截在过滤板10上的陈化后的三元材料前驱体。
通过设置在陈化釜9内部的过滤板10，能够使三元材料前驱体固体与陈化液体在陈化釜9内分离，在可视化的操作条件下首先使滤液从锥筒段底部的出料口排出，然后再对拦截在过滤板10上的三元材料前驱体的固体产品进行收集。通过漏斗状的陈化釜9能够有效控制液体的排出，减少固体产品的含液量，有效提高了产品品质。
参见图3，在其中一个实施例中，传动机构具体包括设置在所述支撑箱2侧壁上的第一转杆4，所述活动板8以所述陈化釜9的中轴线为中心对称安装在所述第一转杆4的两侧。具体地，第一转杆4连接在位于支撑箱2前侧壁的部位，其两端分别连接有轴承。且第一转杆4上连接有两块能够相向运动或者背离运动的活动板8，两块活动板8以陈化釜9的中轴线为中心对称设置在陈化釜9的前侧。
在第一转杆4的中部两侧，设置有两段反向螺纹，两块活动板8与第一转杆4的相接部位分别设置有与所处部位反向螺纹相配合的螺纹，从而能够在第一转杆4的转动中实现活动板8的相向或者背离运动，从而实现活动板8在支撑箱2侧壁上的开合。
第一转杆4的转动由手动完成，在第一转杆4的右侧固定连接有第一转轮5，第一转轮5啮合连接有第二转轮6，在第二转轮6上贯穿安装有能够控制第二转轮6转动的把手7。本实施例中的第一转轮5与第二转轮6均为伞状转向齿轮，两个转轮垂直相交相互啮合，能够将把手7的转动方向进行垂直变向，从而使第二转轮6带动第一转杆4进行同步转动。
通过转动把手7带动第一转杆4转动，能够带动左右两侧的活动板8相对滑动，从而便于对支撑箱2的前侧进行密封及打开处理，有利于观察陈化釜9内部状态的同时对陈化釜9起到良好的保护效果。
在另一个实施例中，陈化釜9的顶部可活动地连接有顶盖11，贯穿顶盖11设置有进液口12、进料口14及出气口13。顶盖11设置在陈化釜9的正上方，且可选择地进行开启或者关闭，在正常操作过程中顶盖11安装在陈化釜9上对陈化釜9内部进行密闭，在对固体产品进行提取或者对陈化釜9内部进行清洗时打开顶盖11。
在陈化操作时通过进料口14将固体材料放置在陈化釜9内部，通过进液口12将陈化液体输送至陈化釜9的内部，并通过出气口13将在进料时陈化釜9中的气体导出，保证进料的顺畅性。
参见图5，在进液口12上可拆卸地连接有密封塞17，通过旋拧密封塞17，能够将密封塞17卡合至进料口14的内部，从而便于对进料口14进行密封处理。
在进液口12的侧壁上安装有挂钩15，密封塞17连接有弹性带16，通过挂钩15与弹性带16的卡合连接能够将密封塞17固定在进液口12上。
当陈化釜9内部进行陈化反应时，陈化釜9的内部会产生气体，会对密封塞17产生压强挤压，通过对弹性带16进行弹性拉扯，然后将弹性带16的右侧下方卡合至挂钩15上，从而便于对密封塞17的位置进行固定处理，防止密封塞17从进料口14的内部弹出。通过密封塞17与进料口14的卡合连接，起到了密封进料口14的作用，且弹性带16在进料口14上构成的可拆卸结构能够便于密封塞17在进料口14上的固定和拆卸。
结合图1，在其中一个优选的实施例中，顶盖11上连接有能够带动其上下运动的活动杆18，活动杆18的顶部连接有活动带24，活动带24卷合在位于支撑架1顶部的第二转杆25上。
通过采用活动带24对活动杆18进行吊装，以及将活动带24卷合在支撑架1顶部的第二转杆25上，能够在第二转杆25转动时，使活动杆18带动顶盖11在竖直方向上移动，从而利于对陈化釜9进行密封或者开启。
为了保证活动杆18升降的稳定性，除了采用活动带24的形式，还包括能够使活动杆18升降的升降机构，活动杆18通过连接柱21与升降机构连接，活动杆18上固定安装有圈板20，连接柱21插接在圈板20上。
参见图4，升降机构包括升降电机及连接在升降电机上的第三转轮22，连接柱21固定连接在第三转轮22的轮盘上；第三转轮22的外部设置有加固板23，加固板23的内侧设置有与第三转轮22啮合的齿牙。
具体地，活动杆18包括连接在顶盖11上的两根，在每根活动杆18的中部均固定连接有圈板20，圈板20上设置有能够使连接柱21水平滑动的轨槽。连接柱21贯穿活动杆18的径向，插接在圈板20的内部，升降电机的输出轴上连接有第三转轮22，连接柱21水平布设，其一端穿过活动杆18，另一端连接在第三转轮22的轮盘上。
在第三转轮22的外部设置有加固板23，在加固板23的内侧设置有与第三转轮22啮合的齿牙，第三转轮22在转动时能够绕加固板23的周向移动，同时带动连接柱21在轨槽中自由转动，伴随着自由转动，连接柱21在跟随第三转轮22在加固板23中做周向移动的同时在圈板20上的轨槽中滑动。
在活动杆18与支撑架1之间设置有用于使活动杆18只能在竖直方向上进行升降的限位板19，由于限位板19的限制，连接柱21只能带动活动杆18在竖直方向上进行升降，而避免与其他组成进行干涉从，进而通过第三转轮22的转动带动活动杆18上下滑动。
第三转轮22与加固板23啮合连接，能够起到稳定第三转轮22转动的作用，第三转轮22与连接柱21固定连接，且连接柱21在圈板20的内部构成滑动结构并起到带动活动杆18上下滑动的作用。
通过加固板23能够对第三转轮22的转动轨迹进行稳定处理，通过第三转轮22带动连接柱21转动，从而使得连接柱21在圈板20的内部滑动，进而便于带动活动杆18上下滑动，最终完成顶盖11的升降工作，便于调整顶盖11的高度位置，以对陈化釜9通过顶盖11进行密封及开启。
在第二转杆25与升降电机的输出轴上均安装有皮带轮，两个皮带轮之间连接有传动皮带，传动皮带沿竖直方向布设。
升降电机在驱动第三转轮22转动的同时，能够带动两个皮带轮同步转动，同时第二转杆25在皮带轮的带动下进行转动，从而带动活动带24在第二转杆25上卷合或放松，进而便于稳定活动杆18的升降工作。
本实施例中的陈化釜9通体由有机玻璃制成，可活动地卡合安装在支撑箱2上，在陈化釜9与陈化釜9之间设置有用于保护釜体的海绵垫层3，在顶盖11的升降过程中，顶盖11的提升高度能够使陈化釜9从支撑箱2上脱离，并通过支撑架1取出，以方便对陈化釜9进行维护。
本发明还提供了一种采用上述三元材料前驱体陈化装置进行的陈化方法，用于三元材料前驱体的陈化，主要包括以下步骤：
通过进料口14向陈化釜9中加入待陈化的三元材料前驱体，通过进液口12通入陈化液体；
使固体物料在陈化液体中悬浮的形式分布于过滤板10的上方，对进料口14进行密封后进行陈化；
打开活动板8，通过可视化的形式对陈化釜9中的液位及陈化状态进行直观监测；
陈化完成后，使陈化液体从反应釜底部的出料口排出，打开顶盖11并对过滤板10上的固体物料进行收集，得到陈化后的三元材料前驱体。
通过本发明中的陈化方法，能够直观检测三元材料前驱体的陈化状态，有效提高了陈化效率，通过固液分离的形式降低了产品的含水率，极大提升了产品品质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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 (10)

1.一种三元材料前驱体陈化装置，其特征在于，包括：支撑架以及设置在所述支撑架内部的陈化釜，所述支撑架与所述陈化釜之间设置有支撑箱；
所述陈化釜为透明陈化釜，所述支撑箱的侧壁上设置有活动板，所述活动板连接有传动机构，用于通过活动板的开启观察陈化釜内部水位及陈化状态。
2.根据权利要求1所述的三元材料前驱体陈化装置，其特征在于，所述陈化釜为漏斗状，包括直筒段及锥筒段，所述直筒段与所述锥筒段的相接部位安装有用于固液分离的过滤板。
3.根据权利要求1所述的三元材料前驱体陈化装置，其特征在于，所述传动机构包括设置在所述支撑箱侧壁上的第一转杆，所述活动板以所述陈化釜的中轴线为中心对称安装在所述第一转杆的两侧；
所述第一转杆上设置有反向螺纹，所述活动板与所述第一转杆的相接部位分别设置有与所述反向螺纹相配合的螺纹。
4.根据权利要求3所述的三元材料前驱体陈化装置，其特征在于，所述第一转杆上安装有第一转轮，所述第一转轮啮合连接有第二转轮，所述第二转轮连接有设置在所述支撑箱外部的把手；所述第一转轮及所述第二转轮均为转向齿轮，用以通过所述把手的转动带动所述第一转杆进行转动。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的三元材料前驱体陈化装置，其特征在于，所述陈化釜的顶部可活动地连接有顶盖，所述顶盖上设置有进料口、进液口及出气口，所述进料口上可拆卸地连接有密封塞。
6.根据权利要求5所述的三元材料前驱体陈化装置，其特征在于，所述顶盖上连接有能够带动其上下运动的活动杆，所述活动杆的顶部连接有活动带，所述活动带卷合在位于所述支撑架顶部的第二转杆上。
7.根据权利要求6所述的三元材料前驱体陈化装置，其特征在于，还包括能够使所述活动杆升降的升降机构，所述活动杆通过连接柱与所述升降机构连接，所述活动杆上固定安装有圈板，所述连接柱插接在所述圈板上。
8.根据权利要求7所述的三元材料前驱体陈化装置，其特征在于，所述升降机构包括升降电机及连接在所述升降电机上的第三转轮，所述连接柱固定连接在所述第三转轮的轮盘上；所述第三转轮的外部设置有加固板，所述加固板的内侧设置有与所述第三转轮啮合的齿牙；
所述活动杆与所述支撑架之间设置有限位板。
9.根据权利要求8所述的三元材料前驱体陈化装置，其特征在于，所述第二转杆以及所述升降电机的输出轴上均安装有皮带轮，所述皮带轮之间连接有传动皮带，所述传动皮带沿竖直方向布设。
10.一种采用权利要求1-9中任一项所述的三元材料前驱体陈化装置进行的陈化方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)加入三元材料前驱体及陈化液体；
2)可视化观察陈化状态待陈化完成；
3)排出液体，得到陈化后的三元材料前驱体。
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