CN212309605U - 合成三元材料前驱体的智能化控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了合成三元材料前驱体的智能化控制系统，包括有合成设备、总控制器。合成设备包括有盐液搅拌器、碱液搅拌器、反应釜、陈化釜、压滤机和干燥机。总控制器包括有控制模块、检测模块，总控制器利用控制模块控制合成设备，并利用检测模块在线检测合成设备的反应条件参数是否符合设定要求，控制模块根据检测模块反馈到总控制器中的信息控制合成设备。本申请在合成反应过程中能够快速有效的检测各种反应条件参数，利用检测数据可以快速有效的控制合成设备，提高了合成设备的响应速度。通过预设参数，可以实现不同类型的三元材料前躯体的快速换型。总控制器能够在线采集数据，有利于生产品质稳定的三元材料前躯体产品。
Description
技术领域
本实用新型属于三元材料合成技术领域，具体涉及合成三元材料前驱体的智能化控制系统。
背景技术
锂电池最核心的就是电极材料的生产，如何保证高质量的电极材料稳定可靠的生产出来，成为每个企业面对市场选择时最有竞争力优势产品。锂电池三元材料包括有NCM111型、NCM422型、NCM523型、NCM622型、NCM811型等不同类型，不同类型的三元材料制成的锂电池具有不同的性能和适用范围。现有三元材料生产设备自动化程度不高，尤其是在制备三元材料前驱体的过程中，受到设备、环境等影响，温度、搅拌速度、PH值等参数调节存在滞后性。换型时各参数需要重新设定调节，容易出现纰漏，影响产品的稳定性。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：合成三元材料前驱体的智能化控制系统，包括有合成设备、总控制器，
所述合成设备包括有盐液搅拌器、碱液搅拌器、反应釜、陈化釜、压滤机和干燥机，所述盐液搅拌器通过第一输送泵连接反应釜，所述碱液搅拌器通过第二输送泵连接反应釜，所述反应釜连接陈化釜，陈化釜通过第三输送泵连接压滤机，压滤机通过下料斗连接干燥机，所述盐液搅拌器内设有由第一电机驱动的搅拌器，碱液搅拌器内设有由第二电机驱动的搅拌器，反应釜内设有由第三电机驱动的搅拌器，陈化釜内设有由第四电机驱动的搅拌器，所述盐液搅拌器连接有自动称量加盐装置、自动加水装置，所述碱液搅拌器连接有自动称量加碱装置、自动加水装置，所述第一输送泵的末端和第二输送泵的末端分别连接有热交换器，所述反应釜包括有反应釜控制器，所述陈化釜包括有陈化釜控制器，所述压滤机包括有压滤机控制器，所述干燥机包括有干燥机控制器；
所述总控制器包括有控制模块、检测模块，所述控制模块分别控制第一输送泵、第二输送泵、第三输送泵、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、自动称量加盐装置、自动加水装置、自动称量加碱装置、热交换器、反应釜控制器、陈化釜控制器、压滤机控制器和干燥机控制器，所述检测模块包括有位于盐液搅拌器内的盐浓度检测装置、位于碱液搅拌器内的碱浓度检测装置、位于反应釜内的PH检测装置和温度检测装置、位于陈化釜内的温度检测装置、位于下料斗内的湿度检测装置、位于干燥机内的温度检测装置，所述总控制器内预设有不同类型的三元材料前驱体的配比和反应条件参数，总控制器根据各类型三元材料前驱体的配比和反应条件参数利用控制模块控制合成设备，并利用检测模块在线检测合成设备的反应条件参数是否符合设定要求，控制模块根据检测模块反馈到总控制器中的信息控制合成设备，反应条件参数包括有各搅拌器的搅拌速率、盐液搅拌器内的盐浓度、碱液搅拌器内的碱浓度、热交换器的温度、反应釜内的PH值和温度、陈化釜内的温度、压滤机的出料湿度、干燥机内的温度。
作为上述技术方案的优选，所述合成设备还包括有预反应器，预反应器包括有螺旋设置的反应管，反应管浸泡在水浴中，水浴通过加热装置控制温度，反应管的一端设为进液口，另一端设为出液口，第一输送泵和第二输送泵分别连接进液口，出液口连接反应釜，所述加热装置连接控制模块，所述水浴内设有温度检测装置，水浴内的温度检测装置连接检测模块。
作为上述技术方案的优选，所述进液口处连接有三通管，第一输送泵和第二输送泵分别通过三通管连接进液口。
作为上述技术方案的优选，所述三通管包括有与第一输送泵连接的第一接头，与第二输送泵连接的第二接头，与进液口连接的第三接头，第一输送泵和第二输送泵分别连接有雾化喷头，第一输送泵连接的雾化喷头伸入到第一接头中并与第一接头密封连接，第二输送泵连接的雾化喷头伸入到第二接头中并与第二接头密封连接。
作为上述技术方案的优选，所述三通管包括有本体，本体的内部具有截面为圆形的混合腔，第一接头、第二接头、第三接头固定连接本体，第一接头、第二接头、第三接头分别与混合腔相切设置，混合腔内可转动的安装有转轴，转轴上安装有若干扇叶。
作为上述技术方案的优选，所述第一输送泵和第一输送泵连接的雾化喷头之间设有热交换器，第二输送泵和第二输送泵连接的雾化喷头之间设有热交换器。
作为上述技术方案的优选，所述三元材料前驱体的类型包括有NCM111型、NCM422型、NCM523型、NCM622型、NCM811型。
作为上述技术方案的优选，所述总控制器为可编程控制器，可编程控制器连接有数据存储器和USB数据接口。
本实用新型的有益效果是：本申请的合成三元材料前驱体的智能化控制系统，在合成反应过程中能够快速有效的检测各种反应条件参数，利用检测数据可以快速有效的控制合成设备，提高了合成设备的响应速度。通过预设参数，可以实现不同类型的三元材料前躯体的快速换型。总控制器能够在线采集数据，有利于生产品质稳定的三元材料前躯体产品。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是预反应器的结构示意图；
图3是三通管的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型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。
在本实用新型的描述中，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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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实用新型中的具体含义。
如图1-3所示，合成三元材料前驱体的智能化控制系统，包括有合成设备、总控制器19，
所述合成设备包括有盐液搅拌器1、碱液搅拌器2、反应釜3、陈化釜4、压滤机5和干燥机6，所述盐液搅拌器1通过第一输送泵7连接反应釜3，所述碱液搅拌器2通过第二输送泵8连接反应釜3，所述反应釜3连接陈化釜4，陈化釜4通过第三输送泵9连接压滤机5，压滤机9通过下料斗10连接干燥机6，所述盐液搅拌器1内设有由第一电机11驱动的搅拌器，碱液搅拌器2内设有由第二电机12驱动的搅拌器，反应釜3内设有由第三电机13驱动的搅拌器，陈化釜4内设有由第四电机14驱动的搅拌器，所述盐液搅拌器1连接有自动称量加盐装置15、自动加水装置16，所述碱液搅拌器连接有自动称量加碱装置17、自动加水装置16，所述第一输送泵7的末端和第二输送泵8的末端分别连接有热交换器18，所述反应釜3包括有反应釜控制器，所述陈化釜4包括有陈化釜控制器，所述压滤机5包括有压滤机控制器，所述干燥机6包括有干燥机控制器；
所述总控制器19包括有控制模块20、检测模块21，所述控制模块20分别控制第一输送泵7、第二输送泵8、第三输送泵9、第一电机11、第二电机12、第三电机13、第四电机14、自动称量加盐装置15、自动加水装置16、自动称量加碱装置17、热交换器18、反应釜控制器、陈化釜控制器、压滤机控制器和干燥机控制器，所述检测模块21包括有位于盐液搅拌器1内的盐浓度检测装置22、位于碱液搅拌器2内的碱浓度检测装置23、位于反应釜3内的PH检测装置24和温度检测装置25、位于陈化釜4内的温度检测装置25、位于下料斗10内的湿度检测装置26、位于干燥机6内的温度检测装置25，所述总控制器19内预设有不同类型的三元材料前驱体的配比和反应条件参数，总控制器19根据各类型三元材料前驱体的配比和反应条件参数利用控制模块控制合成设备，并利用检测模块21在线检测合成设备的反应条件参数是否符合设定要求，控制模块20根据检测模块21反馈到总控制器19中的信息控制合成设备，反应条件参数包括有各搅拌器的搅拌速率、盐液搅拌器1内的盐浓度、碱液搅拌器2内的碱浓度、热交换器18的温度、反应釜3内的PH值和温度、陈化釜4内的温度、压滤机5的出料湿度、干燥机6内的温度。
进一步的，所述合成设备还包括有预反应器，预反应器包括有螺旋设置的反应管27，反应管27浸泡在水浴28中，水浴28通过加热装置控制温度，反应管27的一端设为进液口29，另一端设为出液口30，第一输送泵7和第二输送泵8分别连接进液口29，出液口30连接反应釜3，所述加热装置连接控制模块，所述水浴28内设有温度检测装置25，水浴内的温度检测装置25连接检测模块21。各溶液在经过了热交换器18形成低温后在进液口29处快速混合形成混合溶液，进一第一步预反应，得到镍钴锰氢氧化物无定型胶体。为进一步得到粒径较为均一产品，混合溶液通过反应管27，在高温狭小的反应管27内进行第二步预反应，在极短时间内，完成均相成核过程。然后进入到高温的反应釜3中，通过在线pH值调节，进一步稳定釜内反应条件。在陈化釜4中进一步充分反应。
进一步的，所述进液口29处连接有三通管30，第一输送泵7和第二输送泵8分别通过三通管30连接进液口29。
进一步的，所述三通管30包括有与第一输送泵7连接的第一接头31，与第二输送泵8连接的第二接头32，与进液口29连接的第三接头33，第一输送泵7和第二输送泵8分别连接有雾化喷头34，第一输送泵7连接的雾化喷头34伸入到第一接头31中并与第一接头31密封连接，第二输送泵8连接的雾化喷头34伸入到第二接头32中并与第二接头32密封连接。雾化喷头34使得各溶液快速混合均匀形成无定型胶体。
进一步的，所述三通管30包括有本体，本体的内部具有截面为圆形的混合腔35，第一接头31、第二接头32、第三接头33固定连接本体，第一接头31、第二接头32、第三接头33分别与混合腔35相切设置，混合腔35内可转动的安装有转轴36，转轴36上安装有若干扇叶37。从第一接头31和第二接头32喷出的液体冲击扇叶37，扇叶37高速旋转进一步快速混合各溶液，并将混合后的溶液从第三接头33处排出。扇叶37上布满微孔，这样能够进一步提高混合效果。
进一步的，所述第一输送泵7和第一输送泵7连接的雾化喷头34之间设有热交换器18，第二输送泵8和第二输送泵8连接的雾化喷头37之间设有热交换器18。
进一步的，所述三元材料前驱体的类型包括有NCM111型、NCM422型、NCM523型、NCM622型、NCM811型。
进一步的，所述总控制器19为可编程控制器，可编程控制器连接有数据存储器和USB数据接口。
本申请通过对锂电池三元材料前驱体合成过程进行在线检测，快速调整合成设备的各种控制参数，最终达到较为符合锂电池三元材料前驱体制备要求；在合成设备上采用模块集成设计理念，将整个反应的控制一体化设计，有利于产品品质的把控和功能化器件的更换与维修；在保证产品质量稳定下，总控制器能够采集数据，可以应用软件优化模拟。对于一些没有较强技术实力的企业，可以采取一键式调用生产模式。
本申请的合成三元材料前驱体的智能化控制系统，有利的推动整个锂电池三元正极材料前驱体向着高品质、稳定化发展，同时减小生产企业的人工成本投入，促进材料生产走向模块化、智能化水平。
值得一提的是，本实用新型专利申请涉及的盐液搅拌器1、碱液搅拌器2、反应釜3、陈化釜4、压滤机5、干燥机6、反应釜控制器、陈化釜控制器、压滤机控制器、干燥机控制器、热交换器18、自动称量加盐装置15、自动加水装置16，自动称量加碱装置17、可编程控制器等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本实用新型专利的发明点所在，本实用新型专利不做进一步具体展开详述。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化，因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (8)
1.合成三元材料前驱体的智能化控制系统，其特征在于，包括有合成设备、总控制器，
所述合成设备包括有盐液搅拌器、碱液搅拌器、反应釜、陈化釜、压滤机和干燥机，所述盐液搅拌器通过第一输送泵连接反应釜，所述碱液搅拌器通过第二输送泵连接反应釜，所述反应釜连接陈化釜，陈化釜通过第三输送泵连接压滤机，压滤机通过下料斗连接干燥机，所述盐液搅拌器内设有由第一电机驱动的搅拌器，碱液搅拌器内设有由第二电机驱动的搅拌器，反应釜内设有由第三电机驱动的搅拌器，陈化釜内设有由第四电机驱动的搅拌器，所述盐液搅拌器连接有自动称量加盐装置、自动加水装置，所述碱液搅拌器连接有自动称量加碱装置、自动加水装置，所述第一输送泵的末端和第二输送泵的末端分别连接有热交换器，所述反应釜包括有反应釜控制器，所述陈化釜包括有陈化釜控制器，所述压滤机包括有压滤机控制器，所述干燥机包括有干燥机控制器；
所述总控制器内设有控制模块、检测模块，所述控制模块分别控制第一输送泵、第二输送泵、第三输送泵、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、自动称量加盐装置、自动加水装置、自动称量加碱装置、热交换器、反应釜控制器、陈化釜控制器、压滤机控制器和干燥机控制器，所述检测模块包括有位于盐液搅拌器内的盐浓度检测装置、位于碱液搅拌器内的碱浓度检测装置、位于反应釜内的PH检测装置和温度检测装置、位于陈化釜内的温度检测装置、位于下料斗内的湿度检测装置、位于干燥机内的温度检测装置，所述总控制器内预设有不同类型的三元材料前驱体的配比和反应条件参数，总控制器根据各类型三元材料前驱体的配比和反应条件参数利用控制模块控制合成设备，并利用检测模块在线检测合成设备的反应条件参数是否符合设定要求，控制模块根据检测模块反馈到总控制器中的信息控制合成设备，反应条件参数包括有各搅拌器的搅拌速率、盐液搅拌器内的盐浓度、碱液搅拌器内的碱浓度、热交换器的温度、反应釜内的PH值和温度、陈化釜内的温度、压滤机的出料湿度、干燥机内的温度。
2.如权利要求1所述的合成三元材料前驱体的智能化控制系统，其特征在于，所述合成设备还包括有预反应器，预反应器包括有螺旋设置的反应管，反应管浸泡在水浴中，水浴通过加热装置控制温度，反应管的一端设为进液口，另一端设为出液口，第一输送泵和第二输送泵分别连接进液口，出液口连接反应釜，所述加热装置连接控制模块，所述水浴内设有温度检测装置，水浴内的温度检测装置连接检测模块。
3.如权利要求2所述的合成三元材料前驱体的智能化控制系统，其特征在于，所述进液口处连接有三通管，第一输送泵和第二输送泵分别通过三通管连接进液口。
4.如权利要求3所述的合成三元材料前驱体的智能化控制系统，其特征在于，所述三通管包括有与第一输送泵连接的第一接头，与第二输送泵连接的第二接头，与进液口连接的第三接头，第一输送泵和第二输送泵分别连接有雾化喷头，第一输送泵连接的雾化喷头伸入到第一接头中并与第一接头密封连接，第二输送泵连接的雾化喷头伸入到第二接头中并与第二接头密封连接。
5.如权利要求4所述的合成三元材料前驱体的智能化控制系统，其特征在于，所述三通管包括有本体，本体的内部具有截面为圆形的混合腔，第一接头、第二接头、第三接头固定连接本体，第一接头、第二接头、第三接头分别与混合腔相切设置，混合腔内可转动的安装有转轴，转轴上安装有若干扇叶。
6.如权利要求5所述的合成三元材料前驱体的智能化控制系统，其特征在于，所述第一输送泵和第一输送泵连接的雾化喷头之间设有热交换器，第二输送泵和第二输送泵连接的雾化喷头之间设有热交换器。
7.如权利要求1所述的合成三元材料前驱体的智能化控制系统，其特征在于，所述三元材料前驱体的类型包括有NCM111型、NCM422型、NCM523型、NCM622型、NCM811型。
8.如权利要求1所述的合成三元材料前驱体的智能化控制系统，其特征在于，所述总控制器为可编程控制器，可编程控制器连接有数据存储器和USB数据接口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231020 Address after: No. 777-9 Guanggu 3rd Road, Donghu New Technology Development Zone, Wuhan City, Hubei Province 430223, China Patentee after: Wuhan Tianna Energy Storage Co.,Ltd. Address before: 2206-18, 22F, building 3, 1156 Gaoqiao Avenue, Gaoqiao street, Tongxiang City, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee before: Tongxiang Bixi New Energy Technology Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |