CN114733464A - 正极材料前驱体共沉淀反应系统 - Google Patents
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Abstract
本发明还提供了一种正极材料前驱体共沉淀反应系统,包括:正极材料前驱体共沉淀反应设备,包括反应釜、输入单元、搅拌组件、过滤组件,所述反应釜用于容纳前驱体浆料并供前驱体浆料在其中进行反应,所述搅拌组件设置于反应釜内并且用于搅拌反应釜内的前驱体浆料,所述过滤组件设置于反应釜内并且用于拦截反应釜内的前驱体以获得浓缩前驱体浆料并滤出滤清液;出清组件,包括与过滤组件出清液口连通的出清液管、设置于出清液管上的降温装置,设置于降温装置后端的软管泵。由此保证了正极材料前驱体共沉淀反应系统的稳定出清以及系统稳定连续运行。
Description
技术领域
本发明涉及前驱体生产技术领域,具体涉及一种正极材料前驱体共沉淀反应系统。
背景技术
前驱体浆料是正极材料的前端材料,对正极材料性能起决定性作用。正极材料前驱体生产方法一般如下:将硫酸镍(或氯化镍)、硫酸钴(或氯化钴)、硫酸锰(或氯化锰)配制成一定摩尔浓度的混合盐溶液,氢氧化钠配制成一定摩尔浓度的碱溶液,用一定浓度的氨水作为络合剂。将过滤后的混合盐溶液、碱溶液、络合剂以一定的流量加入反应釜,控制反应釜的搅拌速率,反应浆料的温度和pH值,使盐、碱发生中和反应生成三元前驱体晶核并逐渐长大,当粒度到达预定值后,将反应浆料浓缩、干燥,得到三元前驱体。
现有的反应釜在对正极材料前驱体进行生产的过程中,液体在反应釜中只能实现反应和晶核逐渐长大的过程。然而对于反应时间缓慢的物料需要主反应釜与次反应釜协同实现浆料的反应过程,其中在主反应釜中实现晶体长大,在次反应釜中进行颗粒直径再分配和形貌调整,次反应之后的浆料再进行浓缩。为了减少设备投入,本申请人将次反应与浓缩功能集为一体,然而随之产生的问题是,由于次反应是需要反映温度的,以前的次反应釜输出到浓缩设备的过程中可以实现浆料的自然降温,因此浓缩设备输出的滤清液即使含有可以反应的浆料也仍然可以实现正常出清,然而申请人将次反应与浓缩功能结合为一体之后,一方面反应浓缩后出清所得滤清液没有了自然降温的过程,导致其在出清过程中反应物仍然在进行反应使得晶体长大,一段时间过后,用于输出滤清液的管道极容易出现堵塞情况;另一方面申请人发现,由于将次反应与浓缩功能结合为一体之后,原有依靠主反应釜与次反应釜实现的微正压出清液的环境无法正常运行,导致系统出现无法出清的故障。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种正极材料前驱体共沉淀反应设备,以解决现有技术中前驱体浓缩与反应综合应用时,无法满足前驱体生产反应温度的技术问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种正极材料前驱体共沉淀反应设备,其特征在于,包括
反应釜,用于容纳前驱体浆料并供前驱体浆料在其中进行反应;
搅拌组件,设置于反应釜内,用于搅拌反应釜内的前驱体浆料;
过滤组件,设置于反应釜内,用于拦截反应釜内的前驱体以获得浓缩前驱体浆料并滤出滤清液;
所述反应釜外表面设有保温结构。
进一步地,所述保温结构包括包裹在反应釜外表面上的夹套,还包括设置于夹套上的保温液进口、保温液出口。
进一步地,所述保温结构为将反应釜内温度维持在50-60℃的结构。
进一步地,所述反应釜底部竖直向下设有连通反应釜内部的放料管,所述放料管穿过夹套至反应釜外部,放料管与夹套交叉处焊接密封。
进一步地,所述过滤组件包括固定于反应釜内的滤清液管、间隔固定于滤清液管上的滤芯,所述滤清液管包括沿反应釜径向由外向内布设的外圈管、内圈管,所述外圈管、内圈管均通过滤清液管外接出清液系统,所述外圈管、内圈管均为密封管。
进一步地,所述外圈管通过滤清液管外接出清液系统,所述内圈管通过弯管与滤清液管连接并导通。
进一步地,所述弯管穿过反应釜底部夹套延伸至反应釜外部,滤清液管与夹套交叉处焊接密封。
进一步地,所述内圈管设置位置高于外圈管的设置位置。
可见,通过在反应釜中设置搅拌组件、过滤组件满足了前驱体在其中的浓缩富集,增设的保温结构满足了反应釜中的稳定反应温度需求。由此使得本发明可以满足前驱体浆料在其中的浓缩富集以及反应。
本发明还提供了一种正极材料前驱体共沉淀反应系统,包括:
正极材料前驱体共沉淀反应设备,包括反应釜、输入单元、搅拌组件、过滤组件,所述反应釜用于容纳前驱体浆料并供前驱体浆料在其中进行反应,所述搅拌组件设置于反应釜内并且用于搅拌反应釜内的前驱体浆料,所述过滤组件设置于反应釜内并且用于拦截反应釜内的前驱体以获得浓缩前驱体浆料并滤出滤清液;
出清组件,包括与过滤组件出清液口连通的出清液管、设置于出清液管上的降温装置,设置于降温装置后端的软管泵。
可见,本发明正极材料前驱体共沉淀反应系统在生产运行过程中在出清液管上设置降温装置,由此抑制了滤清液中反应物的再次反应,抑制了晶体在出清液管中的生长,由此有效地解决了将次反应釜与浓缩机结合一体之后产生的出清液管堵塞问题;在出清液管上降温装置的后端设置软管泵,一方面软管泵优异的负压泵送功能保证了滤清液可以在负压环境下进行稳定输出,解决了原有依靠主反应釜与次反应釜实现的微正压出清液的环境,另一方便在其前端设置的降温装置的保障之下,很好地契合了软管泵自身不耐高温的特性,保障了软管泵的正常使用,由此降温装置与软管泵实现了功能效果上的相互增益。
进一步地,所述软管泵的进出口均设有薄壁球阀。
进一步地,还包括设置于出清液管上的降温装置,所述降温装置设置于软管泵的前端。
进一步地,所述降温装置为板式换热装置、直管换热装置、螺旋管换热装置。
进一步地,还包括再生组件,所述再生组件包括:
反冲容器,用于容纳反冲气体/反冲液体,反冲容器的出口与待再生过滤组件的滤清液出口连接;
进气控制组件,用于控制再生气体输入反冲容器;
进液控制组件,用于控制再生液体输入反冲容器;
反冲控制组件,用于控制再生气体/再生液由反冲容器的出口输出反冲容器;
纯水控制组件,用于控制纯水输入反冲容器;
其中,反冲容器出口与出清组件相连。
其中纯水控制组件可以对反冲控制组件以及出清组件进行定期冲洗,由此解决了滤饼以及结晶对系统管道造成的堵塞问题。
进一步地,所述反应釜外表面设有保温结构。
进一步地,所述保温结构包括包裹在反应釜外表面上的夹套,还包括设置于夹套上的保温液进口、保温液出口。
进一步地,所述过滤组件绕搅拌组件环向设置于反应釜内。
进一步地,所述过滤组件包括固定于反应釜内的滤清液管、间隔固定于滤清液管上的滤芯,所述滤清液管包括沿反应釜径向由外向内布设的外圈管、内圈管,所述外圈管、内圈管均通过滤清液管外接出清液系统,所述外圈管、内圈管均为密封管。
进一步地,所述外圈管通过滤清液管外与出清液管连接,所述内圈管通过弯管与滤清液管连接并导通。
进一步地,所述降温装置设置于出清液管的进液端。由此使得刚进入出清液管的滤清液就开始进行降温处理,保证后续管道的畅通。
本发明还提供了一种正极材料前驱体共沉淀反应系统,包括:
正极材料前驱体共沉淀反应设备,包括反应釜、输入单元、搅拌组件、过滤组件,所述反应釜用于容纳前驱体浆料并供前驱体浆料在其中进行反应,所述搅拌组件设置于反应釜内并且用于搅拌反应釜内的前驱体浆料,所述过滤组件设置于反应釜内并且用于拦截反应釜内的前驱体以获得浓缩前驱体浆料并滤出滤清液;
负压泵送装置,与过滤组件的滤清液出口相连,用于将滤清液泵至反应釜外。
进一步地,所述负压出清装置包括与滤清液出口连通的出清液管、与出清液管连通的负压泵以及设置于出清液管上的压力变送器、压力表、温度变送器、气动球阀。
进一步地,所述过滤组件至少包括两组过滤组件,每组过滤组件的出清液口汇集后分别与对应的出清液管相连。
进一步地,所述负压泵的最大负压为-0.8bar,负压泵出口最大输出压力2-6bar。
进一步地,所述过滤组件包括固定于反应釜内的滤清液管、间隔固定于滤清液管上的滤芯,所述滤清液管包括沿反应釜径向由外向内布设的外圈管、内圈管,所述外圈管、内圈管均通过出清液管外接出清液系统,所述外圈管、内圈管均为密封管。
进一步地,所述外圈管通过出清液管外接出清液系统,所述内圈管通过弯管与出清液管连接并导通。
进一步地,所述出清液管与设置于反应釜底部上的滤清液出口连通。
进一步地,所述内圈管设置位置高于外圈管的设置位置。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解,附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明,但不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明中正极材料前驱体共沉淀反应系统的系统结构示意图。
图2为本发明中过滤组件安装结构俯视图之一。
图3为本发明中过滤组件安装结构俯视图之二。
图4为本发明中滤清液管与出清液管连接方式一的结构示意图。
图5为本发明中滤清液管与出清液管连接方式二的结构示意图。
图6为本发明中滤清液管与出清液管连接方式三的结构示意图。
图7为本发明中滤清液管与出清液管连接方式四的结构示意图。
图8为本发明中反应釜的结构示意图之一。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前,需要特别指出的是:
本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征,在不冲突的情况下,这些技术方案和技术特征可以相互组合。
此外,下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。因此,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
本发明正极材料前驱体共沉淀反应系统,包括:
正极材料前驱体共沉淀反应设备2,包括反应釜21、输入单元、搅拌组件222、过滤组件23,所述反应釜21用于容纳前驱体浆料并供前驱体浆料在其中进行反应,所述搅拌组件222设置于反应釜21内并且用于搅拌反应釜21内的前驱体浆料,所述过滤组件23设置于反应釜21内并且用于拦截反应釜21内的前驱体以获得浓缩前驱体浆料并滤出滤清液;
出清组件,包括与过滤组件23出清液口连通的出清液管11、设置于出清液管11上的降温装置5,设置于降温装置5后端的软管泵12。
所述软管泵的进出口均设有薄壁球阀4。
还包括设置于出清液管11上的降温装置5,所述降温装置5设置于软管泵的前端。
所述降温装置5为板式换热装置、直管换热装置、螺旋管换热装置5。
还包括再生组件,所述再生组件包括:
反冲容器6,用于容纳反冲气体/反冲液体,反冲容器6的出口与待再生过滤组件23的滤清液出口连接;
进气控制组件,用于控制再生气体输入反冲容器6;
进液控制组件,用于控制再生液体输入反冲容器6;
反冲控制组件,用于控制再生气体/再生液由反冲容器6的出口输出反冲容器6;
纯水控制组件,用于控制纯水输入反冲容器6;
其中,反冲容器6出口与出清组件相连。
所述反应釜21外表面设有保温结构。
所述保温结构包括包裹在反应釜21外表面上的夹套3,还包括设置于夹套3上的保温液进口31、保温液出口32。
所述过滤组件23绕搅拌组件222环向设置于反应釜21内。
所述过滤组件23包括固定于反应釜21内的滤清液管、间隔固定于滤清液管上的滤芯,所述滤清液管包括沿反应釜21径向由外向内布设的外圈管231、内圈管232,所述外圈管231、内圈管232均通过滤清液管外接出清液系统,所述外圈管231、内圈管232均为密封管。
所述外圈管231通过滤清液管外与出清液管11连接,所述内圈管232通过弯管与滤清液管连接并导通。
本发明中正极材料前驱体共沉淀反应设备2,包括
反应釜21,用于容纳前驱体浆料并供前驱体浆料在其中进行反应;
输入单元,用于将前驱体浆料输入到反应釜21中;
搅拌组件222,设置于反应釜21内,用于搅拌反应釜21内的前驱体浆料;
过滤组件23,设置于反应釜21内,用于拦截反应釜21内的前驱体以获得浓缩前驱体浆料并滤出滤清液;
所述反应釜21外表面设有保温结构。
所述保温结构包括包裹在反应釜21外表面上的夹套3,还包括设置于夹套3上的保温液进口31、保温液出口32。
所述保温结构为将反应釜21内温度维持在50-60℃的结构。
所述反应釜21底部竖直向下设有连通反应釜21内部的放料管,所述放料管穿过夹套3至反应釜21外部,放料管与夹套3交叉处焊接密封。
所述过滤组件23包括固定于反应釜21内的滤清液管、间隔固定于滤清液管上的滤芯,所述滤清液管包括沿反应釜21径向由外向内布设的外圈管231、内圈管232,所述外圈管231、内圈管232均通过滤清液管外接出清液系统,所述外圈管231、内圈管232均为密封管。
所述外圈管231通过滤清液管外接出清液系统,所述内圈管232通过弯管与滤清液管连接并导通。
所述弯管穿过反应釜21底部夹套3延伸至反应釜21外部,滤清液管与夹套3交叉处焊接密封。
所述内圈管232设置位置高于外圈管231的设置位置。
本发明中正极材料前驱体共沉淀反应系统,包括:
正极材料前驱体共沉淀反应设备2,包括反应釜21、输入单元、搅拌组件222、过滤组件23,所述反应釜21用于容纳前驱体浆料并供前驱体浆料在其中进行反应,所述搅拌组件222设置于反应釜21内并且用于搅拌反应釜21内的前驱体浆料,所述过滤组件23设置于反应釜21内并且用于拦截反应釜21内的前驱体以获得浓缩前驱体浆料并滤出滤清液;
负压泵送装置,与过滤组件23的滤清液出口相连,用于将滤清液泵至反应釜21外。所述负压出清装置包括与滤清液出口连通的出清液管11、与出清液管11连通的负压泵以及设置于出清液管11上的压力变送器11、压力表12、温度变送器13、气动球阀。
所述过滤组件23至少包括两组过滤组件23,每组过滤组件23的出清液口汇集后分别与对应的出清液管11相连。
所述负压泵的最大负压为-0.8bar,负压泵出口最大输出压力2-6bar。
所述过滤组件23包括固定于反应釜21内的滤清液管、间隔固定于滤清液管上的滤芯,所述滤清液管包括沿反应釜21径向由外向内布设的外圈管231、内圈管232,所述外圈管231、内圈管232均通过出清液管11外接出清液系统,所述外圈管231、内圈管232均为密封管。
所述外圈管231通过出清液管11外接出清液系统,所述内圈管232通过弯管与出清液管11连接并导通。
所述出清液管11与设置于反应釜21底部上的滤清液出口连通。
所述内圈管232设置位置高于外圈管231的设置位置。
如图1所示,本发明前驱体系统包括以下结构模块:正极材料前驱体共沉淀反应设备2、出清组件、再生组件。
其中,正极材料前驱体共沉淀反应设备2,包括反应釜21、输入单元、搅拌组件222、过滤组件23,所述反应釜21用于容纳前驱体浆料并供前驱体浆料在其中进行反应,所述搅拌组件222设置于反应釜21内并且用于搅拌反应釜21内的前驱体浆料,所述过滤组件23设置于反应釜21内并且用于拦截反应釜21内的前驱体以获得浓缩前驱体浆料并滤出滤清液。所述反应釜21外表面设有保温结构。
所述保温结构包括包裹在反应釜21外表面上的夹套3,还包括设置于夹套3上的保温液进口31、保温液出口32。所述保温结构为将反应釜21内温度维持在50-60℃的结构。所述反应釜21底部竖直向下设有连通反应釜21内部的放料管,所述放料管穿过夹套3至反应釜21外部,放料管与夹套3交叉处焊接密封。
其中,出清组件,包括与过滤组件23出清液口连通的出清液管11、设置于出清液管11上的软管泵12,。所述软管泵的进出口均设有薄壁球阀4。还包括设置于出清液管11上的降温装置5,所述降温装置5设置于软管泵的前端。所述降温装置5为板式换热装置、直管换热装置、螺旋管换热装置5。
所述出清组件优选为负压出清装置,负压泵送装置,与过滤组件23的滤清液出口相连,用于将滤清液泵至反应釜21外。所述负压出清装置包括与滤清液出口连通的出清液管11、与出清液管11连通的负压泵以及设置于出清液管11上的压力变送器11、压力表12、温度变送器13、气动球阀。所述过滤组件23至少包括两组过滤组件23,每组过滤组件23的出清液口汇集后分别与对应的出清液管11相连。所述负压泵的吸入口最大负压-0.8bar,负压泵出口最大输出压力3bar左右。本发明提供了以下几种负压出清方式:
真空泵出清特性如表1:
表1
隔膜泵出清特点如下表2:
表2
软管泵出清特性如下表3所示:
表3
水环泵出清特性如下表4所示:
表4
由上表1-4可以看出,软管泵使用在正极材料前驱体共沉淀反应系统中效果最佳。
所述再生组件包括:反冲容器6,用于容纳反冲气体/反冲液体,反冲容器6的出口与待再生过滤组件23的滤清液出口连接;进气控制组件,用于控制再生气体输入反冲容器6;进液控制组件,用于控制再生液体输入反冲容器6;反冲控制组件,用于控制再生气体/再生液由反冲容器6的出口输出反冲容器6;
纯水控制组件,用于控制纯水输入反冲容器6;其中,反冲容器6出口与出清组件相连。
本发明正极材料前驱体共沉淀反应系统应用在三元前驱体的生产过程中,三元前驱体浆料通过负压泵抽负压作用在正极材料前驱体共沉淀反应设备2中实现富集浓缩以及反应,保温结构保证了前驱体在反应釜21中的反应温度,负压泵优选为软管泵对抽负压的作用更加精确调控,保证整个系统出清量的稳定,从而保证前驱体产品的品质稳定。通过再生组件定期对过滤组件进行再生,保证生产的连续性。由于软管泵的正常工作温度在40℃左右,短时间内可以承受50℃,因此优选在负压泵降温装置5,实现把温度从60℃降到40℃。
如图2-3所示,其中所述过滤单元包括固定于反应釜21内的滤清液管、间隔固定于滤清液管上的过滤组件235,所述滤清液管包括沿反应釜21径向由外向内布设的外圈管231、内圈管232,所述外圈管231、内圈管232均通过出清液管233外接出清液系统,所述外圈管231、内圈管232均为密封管。
本发明还提供了以下四种不同的滤清液管与出清液管的连接方式:
第一种连接方式如图4所示:所述外圈管231通过出清液管233外接出清液系统,所述内圈管232与外圈管231之间通过水平直管234连接并导通。其中水平直管234的两端通过T型焊接结构分别焊接在内圈管232和外圈管231上。当反应釜21上的清液出口设置在反应釜21底部上的时候,出清液管233可以为直管竖直向下延伸到反应釜21外与出清组件连通;当反应釜21上的清液出口设置在反应釜21侧面上的时候,出清液管233可以为弯管延伸到反应釜21外与出清组件连通。
第二种连接方式如图5所示:所述外圈管231与内圈管232位于同一高度上,所述外圈管231通过出清液管233外接出清液系统,所述内圈管232通过弯管236与出清液管233连接并导通。当反应釜21上的清液出口设置在反应釜21底部上的时候,出清液管233可以为直管竖直向下延伸到反应釜21外与出清组件连通;当反应釜21上的清液出口设置在反应釜21侧面上的时候,出清液管233可以为弯管延伸到反应釜21外与出清组件连通。
第三种连接方式如图6所示:所述内圈管232的设置高度比外圈管231的设置高度高,所述外圈管231通过出清液管233外接出清液系统,所述内圈管232通过弯管236与出清液管233连接并导通。当反应釜21上的清液出口设置在反应釜21底部上的时候,出清液管233可以为直管竖直向下延伸到反应釜21外与出清组件连通;当反应釜21上的清液出口设置在反应釜21侧面上的时候,出清液管233可以为弯管延伸到反应釜21外与出清组件连通。
第四中连接方式如图7所示:所述外圈管231、内圈管232独立设置,所述内圈管232、外圈管231分别通过独立的出清液管233外接出清液系统。当反应釜21上的清液出口设置在反应釜21底部上的时候,出清液管233可以为直管竖直向下延伸到反应釜21外与出清组件连通;当反应釜21上的清液出口设置在反应釜21侧面上的时候,出清液管233可以为弯管延伸到反应釜21外与出清组件连通。该种连接方式的情况下为了更好地安装出清液管233,所述内圈管232其中一端端部比外圈管231对应端部长出一截,所述内圈的出清液管233与该内圈管232端部连接并导通,所述外圈的出清液管233与该外圈管231端部连接并导通。
结合图2-3作为优选,所述反应釜21内径向设有固定件,所述内圈管232、外圈管231由内向外设置于固定件上。所述固定件为固定杆121,所述内圈管232、外圈管231的两端分别通过焊接与固定杆121相连;或者所述内圈管232、外圈管231的两端通过抱箍件1221固定于固定杆121上。所述内圈管232、外圈管231均为弧形管。所述过滤组件23包括四个过滤单元所述弧形管的圆心角为60°。
上述过滤组件在安装时,可以采用上下端均固定,或者只采用下端固定。过滤组件安装时过滤组件下端采用螺纹连接在滤清液管上端上开设的安装孔上,上端通过角钢与反应釜固定连接。过滤组件可以采用钛合金滤芯、316不锈钢滤芯、2205双相不锈钢滤芯、碳化硅材、PVDF等材料做的滤芯中的一种。单端固定在过滤组件自身长度较长时有可能发生滤芯断裂事故,因此当长度超过500mm的过滤组件在应用到本发明的浓缩机中时,采用双端固定。
可见,本发明正极材料前驱体共沉淀反应系统在生产运行过程中在出清液管上设置降温装置,由此抑制了滤清液中反应物的再次反应,抑制了晶体在出清液管中的生长,由此有效地解决了将次反应釜与浓缩机结合一体之后产生的出清液管堵塞问题;在出清液管上降温装置的后端设置软管泵,一方面软管泵优异的负压泵送功能保证了滤清液可以在负压环境下进行稳定输出,解决了原有依靠主反应釜与次反应釜实现的微正压出清液的环境,另一方便在其前端设置的降温装置的保障之下,很好地契合了软管泵自身不耐高温的特性,保障了软管泵的正常使用,由此降温装置与软管泵实现了功能效果上的相互增益。
值得说明的是,上述四种连接方式的结构特征之间可以通过排列组合成其他的连接方式,这些连接方式也在本发明的保护范围之内。
如图8所示,浓缩机包括反应釜21,用于容纳前驱体浆料,所述反应釜21的内腔分隔为反应区以及周向环绕反应区设置的浓缩区,所述反应区的上下端均与浓缩区连通构成浆料循环回路;搅拌组件22,设置于反应釜21内的反应区,用于将反应釜21内的前驱体浆料混合均匀;过滤组件23,设于反应釜21的浓缩区内,用于拦截反应釜21内的前驱体以获得浓缩前驱体浆料并滤出滤清液。所述反应釜21的内腔通过设置于搅拌组件22与过滤组件23之间的导流筒4分隔为反应区以及周向环绕反应区设置的浓缩区,所述导流筒4为两端开口的中空筒体。
作为优选,所述导流筒4通过防旋挡板固定。所述导流筒4通过支架挂设。所述导流筒4的直径与反应釜21的直径比例范围为。所述过滤组件23绕搅拌组件22环向间隔布设于反应釜21的浓缩区内。
所述输入单元用于将前驱体浆料输入到反应区内。
所述输入单元包括延伸入反应釜21内的进料管211,所述进料管211的出口端位于反应区的上方区域。
如图2所示,所述过滤组件23包括固定于反应釜21内的滤清液管、间隔固定于滤清液管上的滤芯,所述滤清液管包括沿反应釜21径向由外向内布设的外圈管231、内圈管232,所述外圈管231、内圈管232均通过出清液管233外接出清液系统,所述外圈管231、内圈管232均为密封管。所述外圈管231与内圈管232之间通过弯管236连通。
当然此处外圈管231、内圈管232也可以采用本发明中提到的其它连接方式。
以下以三元前驱体浆料在本浓缩机中的物料循环为例对本发明作进一步说明:
三元前驱体浆料在生产时需要将导流筒外侧浓缩区作为次反应区,导流筒内侧的反应区作为主反应区。由此,前驱体浆料进入反应区之后,随着反应的进行大量离子在原有的固体颗粒上结晶,使晶体长大,同时混合溶液里边的离子过饱和度下降,反应速度也随之下降,短时间内离子过饱和度就会降得很低,在搅拌组件22的作用下,低过饱和度的物料进入到浓缩区颗粒直径再分配和形貌调整,如此循环往复直至得到最终的三元前驱体产品。本发明中的正极材料前驱体共沉淀反应设备将反应釜中的内腔分隔为反应区以及浓缩区,搅拌组件在工作时将反应釜中的前驱体浆料搅拌形成液体流,由于分区作用,使得浆料在循环回路中循环,由此使得前驱体浆料先在反应区中进行主反应,之后再在浓缩区进行次反应,次反应之后可以直接进行浓缩,替代了现有工艺中主反应釜、次反应釜以及浓缩机的功能,由此减少了设备数量以及生产成本,并且其浆料在循环过程中还可以对过滤组件的表面起到冲刷作用,能够保证物料在其中连续浓缩富集。
以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.正极材料前驱体共沉淀反应系统,其特征在于,包括:
正极材料前驱体共沉淀反应设备(2),包括反应釜(21)、输入单元、搅拌组件(22)、过滤组件(23),所述反应釜(21)用于容纳前驱体浆料并供前驱体浆料在其中进行反应,所述搅拌组件(22)设置于反应釜(21)内并且用于搅拌反应釜(21)内的前驱体浆料,所述过滤组件(23)设置于反应釜(21)内并且用于拦截反应釜(21)内的前驱体以获得浓缩前驱体浆料并滤出滤清液;
出清组件,包括与过滤组件(23)出清液口连通的出清液管(11)、设置于出清液管(11)上的降温装置(5),设置于降温装置(5)后端的软管泵(12)。
2.如权利要求1所述的正极材料前驱体共沉淀反应系统,其特征在于,所述软管泵的进出口均设有薄壁球阀(4)。
3.如权利要求1所述的正极材料前驱体共沉淀反应系统,其特征在于,所述降温装置(5)为板式换热装置、直管换热装置、螺旋管换热装置(5)。
4.如权利要求1所述的正极材料前驱体共沉淀反应系统,其特征在于,还包括再生组件,所述再生组件包括:
反冲容器(6),用于容纳反冲气体/反冲液体,反冲容器(6)的出口与待再生过滤组件(23)的滤清液出口连接;
进气控制组件,用于控制再生气体输入反冲容器(6);
进液控制组件,用于控制再生液体输入反冲容器(6);
反冲控制组件,用于控制再生气体/再生液由反冲容器(6)的出口输出反冲容器(6);
纯水控制组件,用于控制纯水输入反冲容器(6);
其中,反冲容器(6)出口与出清组件相连。
5.如权利要求1所述的正极材料前驱体共沉淀反应系统,其特征在于,所述反应釜(21)外表面设有保温结构。
6.如权利要求1所述的正极材料前驱体共沉淀反应系统,其特征在于,所述保温结构包括包裹在反应釜(21)外表面上的夹套(3),还包括设置于夹套(3)上的保温液进口(31)、保温液出口(32)。
7.如权利要求1所述的正极材料前驱体共沉淀反应系统,其特征在于,所述过滤组件(23)绕搅拌组件(22)环向设置于反应釜(21)内。
8.如权利要求1所述的正极材料前驱体共沉淀反应系统,其特征在于,所述过滤组件(23)包括固定于反应釜(21)内的滤清液管、间隔固定于滤清液管上的滤芯,所述滤清液管包括沿反应釜(21)径向由外向内布设的外圈管(231)、内圈管(232),所述外圈管(231)、内圈管(232)均通过滤清液管外接出清液系统,所述外圈管(231)、内圈管(232)均为密封管。
9.如权利要求8所述的正极材料前驱体共沉淀反应系统,其特征在于,所述外圈管(231)通过滤清液管外与出清液管(11)连接,所述内圈管(232)通过弯管与滤清液管连接并导通。
10.如权利要求1所述的正极材料前驱体共沉淀反应系统,其特征在于,所述降温装置(5)设置于出清液管(11)的进液端。
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