CN211404634U - 一种高镍正极材料水洗分离装置 - Google Patents

一种高镍正极材料水洗分离装置 Download PDF

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陆俊杰
吴建华
范江
邓慧君
李邑柯
赵健辉
邓晓燕
史镇洪
万国江
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Abstract

本实用新型属于锂离子电池正极材料技术领域,具体为一种高镍正极材料水洗分离装置。包括罐体,所述罐体的上部为水洗腔,所述罐体的下部为设有滤袋的过滤腔,所述罐体的底部连接有抽滤模块;所述罐体上连接有原料加注模块。本实用新型的装置采用水洗装置和过滤装置一体化的设计防止管道连接造成管道堵塞发生,从而降低因管道堵塞造成的维护费用,提高生产效率。

Description

一种高镍正极材料水洗分离装置
技术领域
本实用新型属于锂离子电池正极材料技术领域,具体涉及一种高镍正极材料水洗分离装置。
背景技术
锂离子电池在清洁能源中占有很重要的一席之地,近几年发展迅速,针对全球能源和环境问题提出了一条新的发展道路,其中,新能源汽车的飞速发展,带来了动力锂电池的旺盛需求。新能源汽车逐渐深入大众生活之际,人们也更关心新能源汽车的续航能力,随着市场对高比能量电芯的需求越来越迫切,开发一种高容量的电池正极材料成为必然的市场竞争趋势,也是各正极材料公司布局的热点,因此,高镍正极材料被认为最有前途的正极材料之一。
然而相对于其他正极材料,高镍正极材料带来更高的残留锂,而高的残留锂不仅影响了电池材料的加工性能,而且在电池使用过程会出现严重产气的安全隐患,研究表明,水洗是去除残留锂最有效的手段,一般的产线是搅拌釜配好水洗剂再与正极材料搅拌后进行固液分离,最后通过对滤渣进行干燥和过筛得到低残留锂的正极材料。目前,水洗分离设备的联动还不够完善,增大了人为操作失误的风险;另一方面,存在较大的问题是目前设备水洗罐和抽滤罐是独立的且用管道连接,而水洗罐里的浆料粘度较大,极易造成管道堵塞,从而增加了生产的维护费用且使得生产的效率更低。
申请人苏州伟翔电子废弃物处理技术有限公司于2012年4月17日提出了实用新型专利申请201220161671.2,公开了一种种破碎废锂电池清洗分选装置,包括清洗箱和蓄水箱,所述清洗箱内设有六角筛桶、且一侧设有带开口的排水管,所述排水管通过出水管与蓄水箱相连接,且蓄水箱内设有位于出水管下方的丝网过滤装置。本实用新型解决了现有技术中废锂电池的回收装置对各种成分的清洗和分离效果不好的问题,通过多层筛孔尺寸不同的过滤网将经过超声波水洗后的破碎废锂电池中的多种成分分离开来,分离后的材料纯度较高,而且清洗用的清洗液能够在装置中循环利用,节约了成本。
申请人杉杉能源(宁夏)有限公司于2019年1月17日提出了发明专利申请201910044771.3,公开了一种了一种高镍正极材料水洗液的回收处理装置及方法,其中,回收处理装置包括固液分离装置和蒸发结晶装置,所述固液分离装置包括:沉降槽,所述沉降槽用于对高镍正极材料水洗液进行沉降;原液池,所述沉降槽的上部通过管道与所述原液池连通;压滤机,所述沉降槽的底部通过管道与所述压滤机的进料端连通,所述沉降槽的底部与所述压滤机的进料端连通的管道上安装一沉降泵,所述压滤机的排液口通过管道与所述原液池连通。
以上两个专利申请中水洗装置和过滤装置之间均是通过管道连接,由于洗涤后的水洗液中存在固体杂质,容易导致管道堵塞,增加了生产的维护费用且使得生产的效率更低;同时,水洗和分离设备的联动还不够完善。
因此,本实用新型要解决的技术问题是:如何解决在传统加工中正极材料水洗抽滤过程中管道易堵塞的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高镍正极材料水洗分离装置,本实用新型的装置采用水洗装置和过滤装置一体化的设计防止管道连接造成管道堵塞发生,从而降低因管道堵塞造成的维护费用,提高生产效率。
为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
一种高镍正极材料水洗分离装置,包括罐体,所述罐体的上部为水洗腔,所述罐体的下部为设有滤袋的过滤腔,所述罐体的底部连接有抽滤模块;所述罐体上连接有原料加注模块。
在上述高镍正极材料水洗分离装置中,所述罐体的顶部设有盖体,所述盖体上设有延伸到水洗腔内的搅拌模块。
在上述高镍正极材料水洗分离装置中,所述盖体通过一顶升平移开盖装置进行驱动开启或关闭。
在上述高镍正极材料水洗分离装置中,所述顶升平移开盖装置包括与盖体连接的升降杆、用于驱动升降杆的驱动模块。
在上述高镍正极材料水洗分离装置中,所述抽滤模块包括连接在罐体底部的抽滤管、设置在抽滤管上的抽滤泵,还包括设置在抽滤管和罐体底部之间的第一阀门。
在上述高镍正极材料水洗分离装置中,所述原料加注模块包括正极材料给料仓、水洗剂配液罐,所述正极材料给料仓固定连接在盖体上,所述水洗剂配液罐通过液体传输管连接至罐体的水洗腔。
在上述高镍正极材料水洗分离装置中,所述液体传输管上设有第二阀门、流量计和液体泵;所述水洗剂配液罐上设有辅助搅拌模块、添加剂给料仓、纯水入口。
在上述高镍正极材料水洗分离装置中,所述搅拌模块、辅助搅拌模块均由搅拌电机、通过搅拌电机驱动的搅拌轴、设置在搅拌轴上的搅拌叶组成,所述搅拌轴和搅拌叶延伸到对应的罐体和水洗剂配液罐内。
在上述高镍正极材料水洗分离装置中,所述水洗剂配液罐为一上粗下细的锥形体。
上述高镍正极材料水洗分离装置还包括PLC控制柜,所述PLC控制柜控制所述罐体、抽滤模块和原料加注模块联动操作。
本实用新型的优势在于:
第一,本实用新型高镍正极材料水洗分离装置采用水洗装置即水洗腔和过滤装置即过滤腔无管道一体化的设计,可防止管道连接造成管道堵塞,从而降低因管道堵塞造成的维护费用,提高生产效率;
第二,本实用新型高镍正极材料水洗分离装置将添加剂和纯水配制成水洗剂通过输液泵经输液管流入到水洗罐后与正极材料进行混合搅拌,然后通过抽滤罐经抽滤泵对上述混合物进行抽滤,滤渣留在滤袋里,滤液经排液管流出,最后通过顶升平移开盖装置可方便打开上盖并取出滤袋,方便去除滤袋中过滤后的滤渣即正极材料;
第三,本实用新型高镍正极材料水洗分离装置的水洗剂配液模块中设置流量计,可实时监控输液管中的水洗剂流量;
第四,本实用新型将水洗剂配液罐设置为上粗下细的锥形体,可以增强添加剂和纯水的搅拌效率,使其充分混合均匀。
第五,本实用新型的高镍正极材料水洗分离装置全程利用PLC控制柜控制设备联动,减少人为误差的风险。
附图说明
图1为本实用新型实施例1中高镍正极材料水洗分离装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
请参阅附图1,一种高镍正极材料水洗分离装置,包括罐体1,所述罐体1的上部为水洗腔2,所述罐体1的下部为设有滤袋3的过滤腔4,所述罐体1的底部连接有抽滤模块;所述罐体1上连接有原料加注模块。
在实际应用过程中,原料加注模块将水洗剂和高镍正极材料加入罐体1中进行水洗,水洗后的混合物在过滤腔4内通过抽滤模块抽滤以进行固液分离,水洗后的液体从抽滤模块中排出,固体即正极材料留在滤袋3中。本实施例高镍正极材料水洗分离装置设计成水洗装置即水洗腔和过滤装置即过滤腔无管道一体化的结构,可以防止管道堵塞,提高生产效率,减少因管道堵塞维护造成的维护费用。当然,所述滤袋3也可以为具有过滤功能的滤网或其他结构。
作为本实施例的进一步优选,所述罐体1的顶部设有盖体5,所述盖体5上设有延伸到水洗腔2内的搅拌模块。所述搅拌模块可以为锚式搅拌器、涡轮式搅拌器、桨式搅拌器、旋桨式搅拌器或其他结构构成;在本实施例中,所述搅拌模块由桨式搅拌器构成,其具体包括固定在盖体5上的第一搅拌电机6、通过第一搅拌电机6驱动的第一搅拌轴7、设置在第一搅拌轴7上的第一搅拌叶8,所述第一搅拌轴7和第一搅拌叶8延伸到对应的罐体1的内部,以对罐体1内的水洗剂和高镍正极材料进行充分搅拌混匀。
作为本实施例的进一步优选,所述盖体5通过一顶升平移开盖装置进行驱动开启或关闭,所述顶升平移开盖装置包括与盖体5连接的升降杆9和用于驱动升降杆9的驱动模块,所述驱动模块可以为气缸、电机或其他装置,如果是气缸,则该盖体5应当套接在至少一根导向杆上,并与气缸的动力输出端连接,通过气缸驱动盖体5沿导向杆升降。如果驱动模块是电机,则升降杆则为丝杆,通过电机驱动丝杆转动,使和丝杆螺纹配合的盖体进行升降。
作为本实施例的进一步优选,所述抽滤模块包括连接在罐体1底部的抽滤管10、设置在抽滤管10上的抽滤泵11,还包括设置在抽滤管10和罐体1底部之间的第一阀门12;当水洗操作完成后,第一阀门12打开,抽滤泵11开始启动抽滤,经过滤袋3过滤后的液体即含镍的液体从抽滤管10排出。所述第一阀门12可以为多种结构,例如止回阀、闸阀、蝶阀或者其他结构,在本实施例中,所述第一阀门12为蝶阀。
作为本实施例的进一步优选,所述原料加注模块包括正极材料给料仓13、水洗剂配液罐14,所述正极材料给料仓13固定连接在盖体5上,所述水洗剂配液罐14通过液体传输管15连接至罐体1的水洗腔2。
更为具体来说,所述液体传输管15上设有第二阀门16、流量计17和液体泵18;所述第二阀门16可以为多种结构,例如止回阀、闸阀、蝶阀或者其他结构,在本实施例中,所述第一阀门16为蝶阀。流量计17可和液体泵联动,液体泵的驱动优选为伺服电机,通过流量计17的数据控制伺服电机的转速,使液体传输管15内流量精准可控。
所述水洗剂配液罐14上设有辅助搅拌模块、添加剂给料仓19、纯水入口20;所述辅助搅拌模块可以为锚式搅拌器、涡轮式搅拌器、桨式搅拌器、旋桨式搅拌器或其他结构构成;在本实施例中,所述辅助搅拌模块由桨式搅拌器构成,包括第二搅拌电机21、通过第二搅拌电机21驱动的第二搅拌轴22、设置在第二搅拌轴22上的第二搅拌叶23,所述第二搅拌轴22和第二搅拌叶23延伸到水洗剂配液罐14的内部,以对水洗剂配液罐14内的添加剂和纯水进行充分搅拌混匀。
更为具体来说,所述水洗剂配液罐14为一上粗下细的锥形体,可以增强添加剂和纯水的搅拌效率,使其充分混合均匀。
作为本实施例的电控部分的具体描述,本高镍正极材料水洗分离装置还包括PLC控制柜24,所述PLC控制柜24控制所述罐体1、抽滤模块和原料加注模块联动操作;
先在PLC控制柜24中设置所需的参数,包括添加剂配成水洗剂的搅拌时间、正极材料的投入量、正极材料与水洗剂的固液比、正极材料和水洗剂的搅拌时间等参数控制第一搅拌电机6和第二搅拌电机21的运转时间、第一阀门12和第二阀门16的开关、液体泵18和抽滤泵11的开关及进液流量。然后往水洗剂配液罐14的添加剂给料仓19投入添加剂,在纯水入口20注入纯水,在罐体1的正极材料给料仓13加入正极材料后启动设备。设备自动按设定时间完成水洗剂的配液后自动打开水洗剂配液罐14的第二阀门16并按照设定的固液比在水洗剂配液罐14的流量计17控制下由液体泵18驱动通过液体传输管15流入到罐体1内;注入水洗剂后,水洗剂配液罐14自动关闭第二阀门16,搅拌模块开始搅拌;按设定的正极材料与水洗剂的搅拌时间完成后,罐体1的第一阀门12打开,同时抽滤泵11开始启动抽滤;被水洗剂洗掉的高残留锂溶液通过抽滤管10排走,低残留锂的滤渣留在滤袋3里,即为正极材料;最后通过顶升平移开盖装置打开罐体1顶部的盖体5,即可取出滤袋3。
本实用新型高镍正极材料水洗分离装置在输入参数和加物料后全程由PLC电柜24控制操作,使得整套生产工艺更加高效,降低人为失误的风险。
对于本领域技术人员而言,显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种高镍正极材料水洗分离装置,其特征在于:包括罐体,所述罐体的上部为水洗腔,所述罐体的下部为设有滤袋的过滤腔,所述罐体的底部连接有抽滤模块;所述罐体上连接有原料加注模块。
2.根据权利要求1所述的高镍正极材料水洗分离装置,其特征在于:所述罐体的顶部设有盖体,所述盖体上设有延伸到水洗腔内的搅拌模块。
3.根据权利要求2所述的高镍正极材料水洗分离装置,其特征在于:所述盖体通过一顶升平移开盖装置进行驱动开启或关闭。
4.根据权利要求3所述的高镍正极材料水洗分离装置,其特征在于:所述顶升平移开盖装置包括与盖体连接的升降杆、用于驱动升降杆的驱动模块。
5.根据权利要求1所述的高镍正极材料水洗分离装置,其特征在于:所述抽滤模块包括连接在罐体底部的抽滤管、设置在抽滤管上的抽滤泵,还包括设置在抽滤管和罐体底部之间的第一阀门。
6.根据权利要求2所述的高镍正极材料水洗分离装置,其特征在于:所述原料加注模块包括正极材料给料仓、水洗剂配液罐,所述正极材料给料仓固定连接在盖体上,所述水洗剂配液罐通过液体传输管连接至罐体的水洗腔。
7.根据权利要求6所述的高镍正极材料水洗分离装置,其特征在于:所述液体传输管上设有第二阀门、流量计和液体泵;所述水洗剂配液罐上设有辅助搅拌模块、添加剂给料仓、纯水入口。
8.根据权利要求6所述的高镍正极材料水洗分离装置,其特征在于:所述搅拌模块、辅助搅拌模块均由搅拌电机、通过搅拌电机驱动的搅拌轴、设置在搅拌轴上的搅拌叶组成,所述搅拌轴和搅拌叶延伸到对应的罐体和水洗剂配液罐内。
9.根据权利要求6所述的高镍正极材料水洗分离装置,其特征在于:所述水洗剂配液罐为一上粗下细的锥形体。
10.根据权利要求1所述的高镍正极材料水洗分离装置,其特征在于:还包括PLC控制柜,所述PLC控制柜控制所述罐体、抽滤模块和原料加注模块联动操作。
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CN113649352A (zh) * 2021-08-17 2021-11-16 焦作市维纳科技有限公司 一种锂离子电池正极材料制备用洗涤装置

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