CN215798539U - 一种生产镍钴锰三元前驱体的提固装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及三元前驱体生产设备技术领域，提供一种生产镍钴锰三元前驱体的提固装置，包括：反应釜、提固釜、连接管、过滤板、出清管及自吸泵；所述提固釜设于所述反应釜的上方且底部通过所述连接管与反应釜连接，所述连接管的一端伸入至所述反应釜内并位于物料液面以下，所述连接管的另一端伸入所述提固釜内，所述过滤板设于所述提固釜内并位于所述连接管上方，所述出清管的一端伸入至所述提固釜内并位于所述过滤板的上方，另一端延伸至母液槽处，所述自吸泵设于所述出清管上。该装置使用连续生产时，可以调整反应釜固含量，生产出晶核少、粒度分布窄的三元前驱体产品，同时也可以应用于间歇法生产。

Description

一种生产镍钴锰三元前驱体的提固装置

技术领域

本申请属于三元材料前驱体生产设备技术领域，更具体地说，是涉及一种生产镍钴锰三元前驱体的提固装置。

背景技术

电池材料发展迅速，其中三元材料由于具备循环性能好、比容量高且能量密度大等优点而被广泛使用。

三元正极材料普遍采用镍钴锰氢氧化物配锂煅烧而成，三元前驱体的形貌、振实密度、粒径大小及比表面积等对三元材料性能具有重大影响；而前驱体合成过程中，固含量对前驱体形貌、振实密度、比表面积影响较大。

现有用来控制固含量的提固设备，对提高固含量的作用不明显，固含量小于200g/L，其晶核生产不易受控，D0一般都小于1μm，晶核容易出现过烧，生产出来的镍钴锰正极材料粒度分布宽，影响材料性能；现有的三元前驱体提固设备的固含量提升能力弱，过滤反应釜内母液时很容易将固体物料带出，因此，如何提升固含量是急需解决的问题。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种生产镍钴锰三元前驱体的提固装置，以解决现有技术中固含量低的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种生产镍钴锰三元前驱体的提固装置，包括：反应釜、提固釜、连接管、过滤板、出清管及自吸泵；所述提固釜设于所述反应釜的上方且底部通过所述连接管与所述反应釜连接，所述连接管的一端伸入至所述反应釜内并位于物料液面以下，所述连接管的另一端伸入所述提固釜内，所述过滤板设于所述提固釜内并位于所述连接管上方，所述出清管的一端伸入至所述提固釜内并位于所述过滤板的上方，另一端延伸至母液槽处，所述自吸泵设于所述出清管上。

在一个实施例中，所述连接管包括同轴线设置的大口径管和小口径管且所述大口径管和所述小口径管之间具有间隙。

在一个实施例中，所述小口径管位于所述提固釜内的长度大于所述大口径管位于所述提固釜内的长度。

在一个实施例中，所述反应釜内设有导流筒，所述导流筒的侧壁上间隔设有至少两个导流孔，所述反应釜内设有与所述导流筒同轴的搅拌轴，所述搅拌轴上至少设有一个搅拌叶。

在一个实施例中，所述搅拌叶设有两个，一个所述搅拌叶位于所述导流筒内，另一个所述搅拌叶位于所述导流筒外。

在一个实施例中，所述连接管位于所述反应釜内的一端端面为斜切面，所述斜切面与所述搅拌轴的搅拌方向相反。

在一个实施例中，所述连接管上设有第一手动球阀，所述出清管上设有第二手动球阀和电磁流量计，所述出清管为U型管。

在一个实施例中，所述过滤板上的孔径为1.3-13μm。

在一个实施例中，所述提固釜包括下锥形筒和上圆柱筒，所述下锥形筒和所述上圆柱筒通过法兰密封连接。

在一个实施例中，所述过滤板设置在所述上圆柱筒内，所述上圆柱筒的侧面设有观察视镜及顶部设有冲洗水管。

本申请提供的生产镍钴锰三元前驱体的提固装置的有益效果在于：将提固釜设置在反应釜上方，并利用自吸泵抽吸母液时形成负压，使得反应釜内的物料进入到提固釜内经过滤板进行固液分离，防止固体物质被吸走，同时固体物质经自重重新沉降到反应釜内，从而有效提高了固含量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本申请实施例提供的生产镍钴锰三元前驱体的提固装置的平面结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1、反应釜；11、溢流管；2、提固釜；21、下锥形筒；22、上圆柱筒；221、观察视镜；222、冲洗水管；23、法兰；3、连接管；31、大口径管；32、小口径管；33、斜切面；34、第一手动球阀；4、过滤板；5、出清管；51、第二手动球阀；52、电磁流量计；6、自吸泵；7、导流筒；71、导流孔；8、搅拌轴；81、搅拌叶。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，现对本申请实施例提供的一种生产镍钴锰三元前驱体的提固装置进行说明。该生产镍钴锰三元前驱体的提固装置，包括反应釜1、提固釜2、连接管3、过滤板4、出清管5及自吸泵6。其中，反应釜1用于放入镍钴锰三元前驱体生产原料并为其提供反应场所，提固釜2设于反应釜1的上方且底部通过连接管3与反应釜1连接，通过连接管3，反应釜1内的物质可以流入到提固釜2内；具体地，连接管3的一端伸入至反应釜1内并位于物料液面以下，连接管3的另一端伸入提固釜2内；过滤板4设于提固釜2内并位于连接管3上方，过滤板4用于对进入到提固釜2内的物料进行固液分离；出清管5的一端伸入至提固釜2内并位于过滤板4的上方，另一端延伸至母液槽处，自吸泵6设于出清管5上，自吸泵6在工作时，对提固釜2内分离出来的母液进行抽吸，并在提固釜2内形成负压，从而使得反应釜1内的物料通过连接管3被吸入到提固釜2内，经过滤板4进行固液分离，以保证固体物质不被吸走。

因此，在本实施例中，通过将提固釜2设置在反应釜1上方，并利用自吸泵6抽吸母液时形成负压，使得反应釜1内的物料进入到提固釜2内经过滤板4进行固液分离，防止固体物质被吸走，同时固体物质经自重重新沉降到反应釜1内，从而有效提高了固含量。

优选地，在本实施例中，连接管3包括同轴线设置的大口径管31和小口径管32且大口径管31和小口径管32之间具有间隙。小口径管32主要供反应釜1内的物料进入到提固釜2内，大口径管31与小口径管32之间的间隙主要供提固釜2内的固体物料重新沉降于反应釜1内，这样可以保证该装置可持续性地生产三元前驱体材料。

具体地，小口径管32位于提固釜2内的长度大于大口径管31位于提固釜2内的长度。这样设置的目的是，反应釜1内的物料进入提固釜2内的位置较高，从而不会影响到提固釜2内已经沉降了的固体物料，保证固液分离效果。在一个具体实施方式中，大口径管31的管径为80±20mm，小口径管32的管径为30±10mm，在提固釜2内，小口径管32端面和大口径管31端面的高度差为20±10mm。

在本实施例中，反应釜1内设有导流筒7，导流筒7的侧壁上间隔设有至少两个导流孔71，反应釜1内设有与导流筒7同轴的搅拌轴8，搅拌轴8通过反应釜1的外侧顶部设置的电机驱动，搅拌轴8上至少设有一个搅拌叶81，搅拌叶81用于使反应釜1内的物料混合均匀；导流筒7及导流孔71的作用是使物料混合的更加均匀，即物料在搅拌叶81的搅拌下，物料通过导流孔71进入到导流筒7内，再经导流孔71流出导流筒7进入到反应釜1内，从而使得物料混合更加均匀。导流孔71还可以设置三个或四个。

优选地，在本实施例中，搅拌叶81设有两个，一个搅拌叶81位于导流筒7内，另一个搅拌叶81位于导流筒7外，这样更容易使得物料充分混合。

在本实施例中，连接管3位于反应釜1内的一端端面为斜切面33，斜切面33与搅拌轴8的搅拌方向相反，这样设置的目的是使物料更容易进入到小口径管32内及将大口径管31内自动沉降的固体物料带走。

在本实施例中，连接管3上设有第一手动球阀34，用于控制连接管3的通止；出清管5上设有第二手动球阀51，用于控制出清管5的通止，出清管5上设有电磁流量计52，用于监控出清管5的流量，以便计算固含量；在本实施例中，出清管5为U型管，这样能保证提固釜2内保持负压状态。自吸泵6为变频自吸泵，从而可控制出清管5内的流速，以便控制反应釜1内的固含量。其中，出清管5位于过滤板4的上方并与过滤板4的距离为5-10cm。

在本实施例中，过滤板4上的孔径为1.3-13μm，即孔目数对应为1000-10000目。优选地，孔径为1.6μm，即过滤板4对应的目数为8000。

在本实施例中，提固釜2包括下锥形筒21和上圆柱筒22，下锥形筒21和上圆柱筒22通过法兰23密封连接，下锥形筒21和上圆柱筒22的对接面增设密封圈以保证密封性，法兰23通过螺栓固定。这样设置是方便对提固釜2内进行可拆卸式清洗。具体地，过滤板4设置在上圆柱筒22内，且距离上圆柱筒22与下锥形筒21的对接处15±5cm，过滤板4水平或倾斜设置在上圆柱筒22内。在本实施例中，上圆柱筒22的侧面设有观察视镜221，观察视镜221方便确认上圆柱筒22内过滤板4处的过滤情况，以便即使对过滤板4进行清洁；在本实施例中，上圆柱筒22的顶部设有冲洗水管222，冲洗水管222用于对提固釜2内通入冲洗水，以便对提固釜2进行清洗，冲洗水管222上同样设置手动阀。

在本实施例中，提固釜2的底部比反应釜1的顶部高30±5cm，提固釜2的最大直径为40cm，下锥形筒21的圆锥部高40cm，侧壁倾斜角度为13°-30°，方便固体物质经连接管3自动沉降于反应釜1内，下锥形筒21的整体高度为140cm，上圆柱筒22的高度为60cm。在本实施例中，反应釜1和提固釜2均采用不锈钢材料制成。

在本实施例中，由大口径管31和小口径管32连通反应釜1与提固釜2，其中，大口径管31主要负责提固釜2内固体物料自由沉降至反应釜1内，小口径管32主要负责输送反应釜1料浆至提固釜2内，物料在自吸泵6作用力下从反应釜1进入到提固釜2内，通过过滤板4实现固液分离，母液流出速度由变频自吸泵控制，可设置出液流量大小，从而控制反应釜1内的固含量，由于提固釜2物料通过自身重力沉降，沉降后的物料均匀流入反应釜1，来提升固含量并能有效控制固含量。

在本实施例中，该装置即可连续式生产、也可以间歇式生产，该装置运行流程简单、节能环保、易操作、生产效率高。可控制固含量，固含量可以控制在130g/L-400g/L之间，通过对固含量的提升，可减少物料晶核生成速率，达到降低前驱体粒度分布的目的。同时，使用该提固装置能提升粒度稳定性，便于生产人员控制产品粒度，改善产品形貌、提高产品的振实密度等，有利于后端制备的锂离子正极材料性能的提升。反应釜1料浆固含量得到提升，可以提高洗涤工序的生产效率，节约生产成本。因此，该装置可连续生产稳定性强、晶核少、粒度分布可以调整的镍钴锰三元前驱体材料。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生产镍钴锰三元前驱体的提固装置，其特征在于，包括：反应釜(1)、提固釜(2)、连接管(3)、过滤板(4)、出清管(5)及自吸泵(6)；所述提固釜(2)设于所述反应釜(1)的上方且底部通过所述连接管(3)与所述反应釜(1)连接，所述连接管(3)的一端伸入至所述反应釜(1)内并位于物料液面以下，所述连接管(3)的另一端伸入所述提固釜(2)内，所述过滤板(4)设于所述提固釜(2)内并位于所述连接管(3)上方，所述出清管(5)的一端伸入至所述提固釜(2)内并位于所述过滤板(4)的上方，另一端延伸至母液槽处，所述自吸泵(6)设于所述出清管(5)上。

2.如权利要求1所述的生产镍钴锰三元前驱体的提固装置，其特征在于：所述连接管(3)包括同轴线设置的大口径管(31)和小口径管(32)且所述大口径管(31)和所述小口径管(32)之间具有间隙。

3.如权利要求2所述的生产镍钴锰三元前驱体的提固装置，其特征在于：所述小口径管(32)位于所述提固釜(2)内的长度大于所述大口径管(31)位于所述提固釜(2)内的长度。

4.如权利要求3所述的生产镍钴锰三元前驱体的提固装置，其特征在于：所述反应釜(1)内设有导流筒(7)，所述导流筒(7)的侧壁上间隔设有至少两个导流孔(71)，所述反应釜(1)内设有与所述导流筒(7)同轴的搅拌轴(8)，所述搅拌轴(8)上至少设有一个搅拌叶(81)。

5.如权利要求4所述的生产镍钴锰三元前驱体的提固装置，其特征在于：所述搅拌叶(81)设有两个，一个所述搅拌叶(81)位于所述导流筒(7)内，另一个所述搅拌叶(81)位于所述导流筒(7)外。

6.如权利要求5所述的生产镍钴锰三元前驱体的提固装置，其特征在于：所述连接管(3)位于所述反应釜(1)内的一端端面为斜切面(33)，所述斜切面(33)与所述搅拌轴(8)的搅拌方向相反。

7.如权利要求1所述的生产镍钴锰三元前驱体的提固装置，其特征在于：所述连接管(3)上设有第一手动球阀(34)，所述出清管(5)上设有第二手动球阀(51)和电磁流量计(52)，所述出清管(5)为U型管。

8.如权利要求1所述的生产镍钴锰三元前驱体的提固装置，其特征在于：所述过滤板(4)上的孔径为1.3-13μm。

9.如权利要求1-8中任一项所述的生产镍钴锰三元前驱体的提固装置，其特征在于：所述提固釜(2)包括下锥形筒(21)和上圆柱筒(22)，所述下锥形筒(21)和所述上圆柱筒(22)通过法兰(23)密封连接。

10.如权利要求9所述的生产镍钴锰三元前驱体的提固装置，其特征在于：所述过滤板(4)设置在所述上圆柱筒(22)内，所述上圆柱筒(22)的侧面设有观察视镜(221)及顶部设有冲洗水管(222)。

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