CN205850813U - 一种用于连续生产三元前驱体的反应装置 - Google Patents

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陈敏
唐泽勋
商士波
常敬杭
刘洪金
李东南
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Abstract

本实用新型提供了一种用于连续生产三元前驱体的反应装置，包括两个反应釜和与反应釜连接的旋液分离器。第一反应釜通过管道与旋液分离器连接，含固体颗粒的液体进入旋液分离器后受压力和重力的作用，含大颗粒较浓液体从旋液分离器底流口流出通过回流管流入第一反应釜继续反应，粒度合格后通过排料管排出；含很小颗粒液体从旋液分离器上端溢流口通过回流管流入第二反应釜继续反应生长，第一反应釜合格物料排空后，将第二反应釜的小颗粒物料泵入第一反应釜连续反应。本实用新型利用旋液分离器将大小颗粒分离，有利于提高三元前驱体连续式生产产品颗粒的均一度，去除微粉，解决了三元前躯体连续生产中小颗粒的技术问题，提高了反应釜内颗粒的固含量。

Description

一种用于连续生产三元前驱体的反应装置
技术领域
本实用新型涉及锂离子二次电池正极材料领域，特别地，涉及一种连续生产三元前驱体的反应装置。
背景技术
目前商业化的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂(LiCoO2)、尖晶石锰酸锂(LiMn2O4)、镍钴锰三元材料和磷酸铁锂等，其中锂离子正极材料中的镍钴锰三元材料发展十分迅猛，由于镍钴锰的协同效应，镍钴锰三元正极材料综合了镍酸锂(LiNiO2)、LiCoO2、LiMn2O4三种材料的优点，其电化学性能优于以上LiNiO2、LiCoO2、LiMn2O4中任何单一组分正极材料，具有高比容量、成本较低、循环性能稳定、安全性能较好等特点。因此所述的镍钴锰三元正极材料的开发成为锂离子电池正极材料领域的研究热点。
三元材料性能的好坏主要取决于三元前驱体的品质。目前，普遍采用共沉淀法制备镍钴锰三元前驱体，尤其是采用连续反应釜制备镍钴锰三元前驱体，但采用传统的生产设备和工艺连续制备三元前驱体时会产生很多的小颗粒，产品粒度均一性差，严重影响了产品的品质。在后续处理过程中小颗粒比较难分离，且即使在产品的后续处理中除掉小颗粒，也会造成产品的浪费，增加了生产成本。
对于三元前驱体共沉淀工艺，使用普通的反应装置是避免不了小颗粒的产生，因此，这就有必要开发特殊的反应装置，解决连续制备三元材料前驱体过程中产生的小颗粒问题。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种连续反应装置，以解决现有技术中三元前驱体小颗粒的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种连续反应装置，包括第一反应釜、第二反应釜和与两个反应釜相连接的旋液分离器。
进一步地，所述的旋液分离器包括圆筒和锥筒上下两部分，旋液分离器内设置内流管，圆筒上侧设置进料管和溢流管，锥筒底部设置底流管。
进一步地，第一反应釜底部设有第一出料管，与旋液分离器的进料管相连接。
进一步地，第一出料管连接有第二出料管。
进一步地，第一反应釜设有第一回料管，与旋液分离器的底流管相连接。
进一步地，第二反应釜设有第二回料管，与旋液分离器的溢流管相连接。
进一步地，第二反应釜底部设有第三出料管，与第一反应釜的第一回料管相连接，从而实现了两个反应釜之间的连接。
进一步地，各连接管路间设有阀或/和隔膜泵。
第一反应釜通过管道与旋液分离器进料口连接，含固体颗粒的液体进入旋液分离器后受压力和重力的作用，含大颗粒较浓液体从旋液分离器底流口流出通过回流管流入第一反应釜继续反应，粒度合格后可通过排料管排出；含很小颗粒液体从旋液分离器上端溢流口通过回流管流入第二反应釜继续反应生长，第一反应釜与第二反应釜通过管道相连接，第一反应釜合格物料排空后，将第二反应釜的小颗粒物料泵入第一反应釜连续反应。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型在两个反应釜中连接旋液分离器，三者之间相互连接，可连续生产反应，通过旋液分离器将大小颗粒分离，实验了小颗粒物料的再利用，并提高了物料的固含量，减小了产品的粒径分布。
附图说明
图1是本实用新型优选具体实施方式三元前驱体反应装置示意图。
图2是图1中旋液分离器的放大示意图：
图中，100、第一反应釜；110、第一出料管；111、第一阀；112、第一隔膜泵；120第二出料管；121、第二阀；130、第一回料管；131、第三阀；200、旋液分离器；210进料管；220圆筒；230、锥筒；240、底流管； 250溢流管；260内流管；300、第二反应釜；310第二回料管；320第三出料管；321、第二隔膜泵；322、第四阀。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行进一步详细说明，但本实用新型并不限于此。
参见图1，本实用新型提供的三元前驱体反应装置包括第一反应釜100、第二反应釜300与两个反应釜相连的旋液分离器200。两个反应釜内设置有搅拌装置、进料管和进气管(图中未示出)。反应釜安装于支架(图中未示出)上，支架放置于地面上。
作为优选地，旋液分离器200包括圆筒220和锥筒230上下两部分，旋液分离器200内设置内流管260，圆筒220上侧设置进料管210和溢流管250，锥筒230底部设置底流管240。含有固体颗粒的液体从圆筒220上侧的进料管210以切线方向进入后，按螺旋形路线向器底旋转，到达锥筒230底部后折向上进入内流管260，成为内层的上旋流动，然后从顶部中央的出料管排出。液体中较大的固体颗粒随着液体的旋转被逐渐甩向器壁落下滑向底部锥形底流管240排出，含有很细颗粒的液体随着旋流体从顶部中心溢流管250排出。
更优选地，第一反应釜100底部设有第一出料管110与旋液分离器200的进料管210相连接。
更优选地，第一反应釜100的第一出料管110与第二出料管120相连接。
更优选地，第一出料管110与旋液分离器200的进料管210相连接的管路间设有第一阀111，与第二出料管120相连接的管路间设置第二阀121，用以控制悬液流量和流向，第一出料管110设有第一隔膜泵112用以提供动力和压力。
更优选地，第一反应釜100的第一回料管130与旋液分离器200的进料管210相连接，第一反应100与旋液分离器200形成了一个回路。
更优选地，第二反应釜300的第三出料管320与第一反应釜100的第一回料管130相连接，实现了两个反应釜间的连接。
更优选地，第一回料管130与旋液分离器200的进料管210相连接的管路间设有第三阀131，与第三出料管320相连接的管路间设有第四阀322，用以控制悬液流量和流向，第二反应釜300的第三出料管320设有第二隔膜泵321用以提供动力。
更优选地，第二反应釜300的第二回料管与旋液分离器200的溢流管250相连接，实现了第二反应釜300与旋液分离器200的连接。
使用时，第一反应釜反应一段时间后，开启出料管110连接管路上的第一阀111，第一隔膜泵112，同时关闭第三阀121，第四阀322。在第一隔膜泵112的压力下含有固体颗粒的液体从圆筒220上侧的进料管210以切线方向进入旋液分离器200后，按螺旋形路线向器底旋转，到达锥筒230底部后折向上进入内流管260，成为内层的上旋流动，然后从顶部中央的出料管排出。液体中较大的固体颗粒随着液体的旋转被逐渐甩向器壁落下滑向底部锥形底流管240流向第一回流管130，最终回流到第一反应器100继续反应，提高了第一反应器100中悬液的固含量，减小了颗粒的粒径分布，提高了产品颗粒的均一度；含有很细颗粒的液体随着旋流体从顶部中心溢流管250排出流入第二回流管310，进入第二反应器300，小颗粒在第二反应器300内继续反应生长，实现了小颗粒的再利用。
根据具体要求，当颗粒粒径达到目标要求后，将第一反应器100的物料排出处理，这时，关闭第一阀111、第三阀131的同时打开第二阀121，将第一反应器100的物料通过第二出料管120排入物料处理装置进行处理，处理完后，关闭第二阀121的同时关闭第一隔膜泵112，打开第二隔膜泵321与第四阀322，将第二反应器300的部分或全部小颗粒物料泵入第一反应器100，而后关闭开第二隔膜泵321与第四阀322，打开第一隔膜泵112、第一阀111、第三阀131，继续反应，实现了反应的连续进行，解决了三元前驱体连续生产中小颗粒的技术问题。
本实用新型提供的装置：通过两个反应釜、旋液分离器，三者之间相互连接，可连续生产反应，通过旋液分离器将大小颗粒分离，提高了连续式生产三元前驱体产品颗粒的均一度，实现了小颗粒物料的再利用，提高了物料的固含量。
本实用新型提供的装置可根据实际情况，切换各阀门控制悬液的流量和流向。
本实用新型提供的连续反应装置不仅仅适用于生产三元前驱体，还可以用于生产各类需消除小颗粒、减小粒径分布的、提高固含量的物料。固体为颗粒态的各类物料均可。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于连续生产三元前驱体的反应装置，其特征在于，包括第一反应釜、第二反应釜和与两个反应釜相连接的旋液分离器。
2.根据权利要求1所述的用于连续生产三元前驱体的反应装置，其特征在于，所述的旋液分离器包括圆筒和锥筒上下两部分，旋液分离器内设置内流管，圆筒上侧设置进料管和溢流管，锥筒底部设置底流管。
3.根据权利要求1或2所述的用于连续生产三元前驱体的反应装置，其特征在于，第一反应釜底部设有第一出料管，与旋液分离器的进料管相连接。
4.根据权利要求3所述的用于连续生产三元前驱体的反应装置，其特征在于，第一出料管连接有第二出料管。
5.根据权利要求3所述的用于连续生产三元前驱体的反应装置，其特征在于，第一反应釜设有第一回料管，与旋液分离器的底流管相连接。
6.根据权利要求3所述的用于连续生产三元前驱体的反应装置，其特征在于，第二反应釜设有第二回料管，与旋液分离器的溢流管相连接。
7.根据权利要求3所述的用于连续生产三元前驱体的反应装置，其特征在于，第二反应釜底部设有第三出料管，与第一反应釜的第一回料管相连接，从而实现了两个反应釜之间的连接。
8.根据权利要求3所述的用于连续生产三元前驱体的反应装置，其特征在于，各连接管路间设有阀或/和隔膜泵。
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CN112028045A (zh) * 2020-09-07 2020-12-04 厦门厦钨新能源材料股份有限公司 一种导电磷酸铁锂及其制备方法和应用

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