CN216224331U - 一种用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜，包括具有反应室的反应釜釜体和可拆卸安装在所述反应釜釜体上并对所述反应室内的物料进行搅拌的搅拌装置；所述反应釜釜体内安装有若干扰流板，所述扰流板内设置空腔，所述扰流板朝向所述反应室的一端设置有若干与所述空腔连通的流体孔，所述扰流板的上端连接有进料管，所述进料管的进料通道与所述空腔连通。本实用新型将进料管和扰流板集成在一起，简化了反应釜结构，降低了设备故障风险；同时，由于所述扰流板设置有流体孔，则所述扰流板可作为进料管的下半部分，使得物料可以由此通道进入但反应室内，使得盐、碱、氨等各种原料分散速度更快，均匀性更好。

Description

一种用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜

技术领域

本实用新型涉及反应釜的技术领域，尤其涉及一种用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜。

背景技术

三元材料的发展方向主要有两条路线，一是高镍化，二是高电压化。通过将小粒度三元前驱体烧结成单晶三元材料，提高其充放电电压，从而提高容量。此外单晶三元材料在安全性能与循环性能方面表现更为优异，压实也相对较好。目前，所述镍钴锰氢氧化物三元前驱体通常采用结晶共沉淀法制备，具体是在单釜连续生产的模式下，将镍钴锰可溶盐水溶液、氢氧化钠水溶液和氨水溶液并流加入充满保护气体、并带有搅拌和控温夹套的反应釜中，通过控制搅拌速度、反应温度、反应pH、进料流量、物料浓度，生成具有一定粒径尺寸和粒度分布的镍钴锰氢氧化物沉淀颗粒。该工艺通过对反应釜的溢流设计和进料设计，结合对物料进料和出料速度控制，使小晶核生成和大颗粒生长同时进行，生产连续性好，并能生成具有一定粒度宽度的物料颗粒，得到广泛使用。但是小粒度三元前驱体制备过程中容易发生团聚，导致产品球形度差，粒度分布宽，并且由于团聚的随机性，批次稳定性变差。故解决小粒度(3um)三元前驱体团聚问题，得到高球形度、窄粒度分布三元前驱体，已经亟不可待。

现有技术中，CN 207823024 U一种锂电池三元前驱体合成反应釜，公开了一种新型锂电池三元前驱体合成反应釜，包括反应釜釜体、搅拌装置；所述搅拌装置包括电机、搅拌轴和搅拌叶片；所述电机设置在反应釜釜体顶部，电机的输出端与搅拌轴的上端连接，所述搅拌轴的下端伸入反应釜釜体内，并在搅拌轴的下端蛇油若干搅拌叶片；所述反应釜釜体内壁上设有若干条状板块结构的扰流板，并且所述扰流板上设有多个流通孔。本实用新型通过在反应釜釜体内壁上增设带有流体孔的扰流板，通过扰流板扰流作用改变流体运动方向，同时减少扰流板背后的死角区域，有效提高物料反应均匀性。

但是上述技术方案仍然存在以下问题：1、扰流板上的流体孔只能增加釜内浆料的均匀性，减少扰流板背后的死角区域。但是不能增加反应原料进入釜内的均匀性；2、反应釜结构如桨叶尺寸、桨叶类型、桨叶数量、安装高度、导流筒等对釜内流体流动状态影响非常大，但上述方案并未说明反应釜各结构部件的具体尺寸参数等，因此该方案对釜内流体流动状态无法做出清晰说明；3、反应釜进料管都需要焊接在内壁，以保证在搅拌过程中不会晃动断裂，这增加了反应釜内部结构的复杂性，也增加了反应釜故障的风险。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜，原料通过扰流板各个流体孔进入反应釜内，增加了原料接触面积，从而能更快速分散，提高物料均匀性；解决了小粒度(3um)三元前驱体团聚问题，从而得到高球形度、窄粒度分布三元前驱体。

(二)技术方案

本实用新型解决上述技术问题所采用的方案是一种用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜，包括具有反应室的反应釜釜体和可拆卸安装在所述反应釜釜体上并对所述反应室内的物料进行搅拌的搅拌装置；所述反应釜釜体内安装有若干扰流板，所述扰流板内设置空腔，所述扰流板朝向所述反应室的一端设置有若干与所述空腔连通的流体孔，所述扰流板的上端连接有进料管，所述进料管的进料通道与所述空腔连通。

优选的，所述进料管通过螺纹连接方式连接在所述扰流板的上端，使得两者相连成一个整体，简化了反应釜结构，降低设备故障风险；同时，由于所述扰流板设置有流体孔，则所述扰流板可作为进料管的下半部分，使得物料可以由此通道进入但反应室内，使得盐、碱、氨等各种原料分散速度更快，均匀性更好。

优选的，所述进料管焊接有支撑架，以保证在搅拌过程中不会晃动断裂。

具体的，通过物料由所述进料管进入，由其进料通道进入所述扰流板的空腔，之后再由所述流体孔进入所述反应釜釜体的反应室内，再由所述搅拌装置对其进行搅拌，使其发生反应。

采用上述方案，通过设置进料管和扰流板相连，原料通过扰流板各个流体孔进入反应釜内，增加了原料接触面积，从而能更快速分散，提高物料均匀性；解决了小粒度(3um)三元前驱体团聚问题，从而得到高球形度、窄粒度分布三元前驱体。

进一步的，所述扰流板朝向所述反应室的一端由上至下设置有若干所述流体孔。

优选的，所述扰流板朝向所述反应室的一端由上至下开设有7个流体孔。

进一步的，所述扰流板可拆卸安装在所述反应釜釜体的内壁上。

优选的，所述扰流板通过螺丝可拆卸安装在所述反应釜釜体的内壁上，便于后续的维修和维护；且可适配不同的进料需求。

优选的，所述反应釜釜体的内壁上安装有6块所述扰流板，且每个所述扰流板等间距分布在所述反应釜釜体的内壁上。

进一步的，所述反应釜釜体的外壁上安装有溢流管，所述溢流管与所述反应釜釜体连接的一端与所述扰流板的顶端齐平。

优选的，所述溢流管倾斜连接在所述反应釜釜体的外壁上，且与所述反应釜釜体的外壁呈一个锐角，则所述溢流口低于所述溢流管与所述反应釜釜体连接的一端。

采用上述方案，设置所述扰流板的顶部和所述溢流管的底部高度相同，减弱轴向流强度，增加径向流强度。

进一步的，所述溢流管的溢流口距离所述反应釜釜体的底部的高度为H1，所述反应釜釜体的内部直径为D1；且D1/H1为1/1～1/1.5。

进一步的，所述搅拌装置包括电机、与所述电机连接的搅拌轴、以及设于所述搅拌轴上的搅拌桨叶。

优选的，所述搅拌桨叶可拆卸安装在所述搅拌轴的下端。

进一步的，还设置有用于驱动所述搅拌装置做上下运动的升降机。

优选的，所述反应釜釜体的上端可拆卸安装有反应釜盖，所述搅拌轴穿透所述反应釜盖伸入所述反应室内对物料进行搅拌。

采用上述方案，所述搅拌装置和所述反应釜盖通过所述升降架升起，便于搅拌桨叶、扰流板等的更换、维修，省时省力。

进一步的，所述搅拌桨叶包括上下设置的上层桨叶和下层桨叶；其中，所述上层桨叶为四叶平直桨，所述下层桨叶为四叶折叶桨，且所述下层桨叶与所述搅拌轴的夹角为30～60°。

进一步的，所述上层桨叶的直径为D2，所述反应釜釜体的内部直径为D1，且D2/D1为1/2～5/8；所述下层桨叶的直径为D3，且D3/D1为1/2～5/8。

进一步的，所述上层桨叶到所述溢流口的高度为H2，所述溢流口距离所述反应釜釜体的底部的高度为H1；且H2/H1为1/5～1/3；所述下层桨叶到所述反应釜釜体的底部的高度为H3，且H3/H1为1/5～1/3。

通过上述结构设计，即D1/H1为1/1～1/1.5、D2/D1为1/2～5/8、D3/D1为1/2～5/8、H2/H1为1/5～1/3、H3/H1为1/5～1/3，可以增加径向流强度，使得原料与反应釜内壁碰撞更加剧烈，通过机械碰撞使得团聚减弱，从而可以得到3um左右高球形度三元前驱体产品。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型设计一种用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜，

(1)扰流板设计成中空结构，并在面向搅拌轴方向开有若干流体孔，增加了原料接触面积，从而能更快速分散，提高物料均匀性，

(2)将进料管和扰流板集成在一起，简化了反应釜结构，降低了设备故障风险；

(3)扰流板可拆卸，适配不同的进料需求；

(4)通过结构设计D1/H1为1/1～1/1.5、D2/D1为1/2～5/8、D3/D1为1/2～5/8、H2/H1为1/5～1/3、H3/H1为1/5～1/3，可以增加径向流强度，使得浆料与反应釜内壁碰撞更加剧烈，通过机械碰撞使得团聚减弱，从而可以得到3um左右高球形度三元前驱体产品；

(5)设置所述扰流板的顶部和所述溢流管的底部高度相同，减弱轴向流强度，增加径向流强度。

附图说明

图1为本实施例的一种用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜的示意图；

图2为进料管和扰流板装配示意图；

图3为为本实施例的一种用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜的示意图(去除反应釜盖)。

附图标记说明：1、反应釜釜体；11、反应室；12、反应釜盖；21、电机；22、搅拌轴；23、搅拌桨叶；231、上层桨叶；232、下层桨叶；3、扰流板；31、流体孔；4、进料管；5、溢流管；51、溢流口；6、升降机；H1、所述溢流管的溢流口距离所述反应釜釜体的底部的高度；H2、所述上层桨叶到所述溢流口的高度；H3、所述下层桨叶到所述反应釜釜体的底部的高度；D1、所述反应釜釜体的内部直径；D2、所述上层桨叶的直径；D3、所述下层桨叶的直径。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

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发明中的具体含义。

本实施例：

如图1-图3所示，本实施例的一种用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜，包括具有反应室11的反应釜釜体1和可拆卸安装在所述反应釜釜体1上并对所述反应室11内的物料进行搅拌的搅拌装置；所述反应釜釜体1内安装有若干扰流板3，所述扰流板3内设置空腔，所述扰流板3朝向所述反应室11的一端设置有若干与所述空腔连通的流体孔31，所述扰流板3的上端连接有进料管4，所述进料管4的进料通道与所述空腔连通。优选的，所述进料管4通过螺纹连接方式连接在所述扰流板3的上端，使得两者相连成一个整体，简化了反应釜结构，降低设备故障风险；同时，由于所述扰流板3设置有流体孔31，则所述扰流板3可作为进料管4的下半部分，使得物料可以由此通道进入但反应室11内，使得盐、碱、氨等各种原料分散速度更快，均匀性更好。优选的，所述进料管4焊接有支撑架，以保证在搅拌过程中不会晃动断裂。采用上述方案，通过设置进料管4和扰流板3相连，原料通过扰流板3各个流体孔31进入反应釜内，增加了原料接触面积，从而能更快速分散，提高物料均匀性；解决了小粒度3um三元前驱体团聚问题，从而得到高球形度、窄粒度分布三元前驱体。具体的，通过物料由所述进料管4进入，由其进料通道进入所述扰流板3的空腔，之后再由所述流体孔31进入所述反应釜釜体1的反应室11内，再由所述搅拌装置对其进行搅拌，使其发生反应。

如图1-图3所示，进一步的，所述扰流板3朝向所述反应室11的一端由上至下设置有若干所述流体孔31。优选的，所述扰流板3朝向所述反应室11的一端由上至下开设有7个流体孔31。进一步的，所述扰流板3可拆卸安装在所述反应釜釜体1的内壁上。优选的，所述扰流板3通过螺丝可拆卸安装在所述反应釜釜体1的内壁上，便于后续的维修和维护；且可适配不同的进料需求。优选的，所述反应釜釜体1的内壁上安装有6块所述扰流板3，且每个所述扰流板3等间距分布在所述反应釜釜体1的内壁上。

如图1所示，进一步的，所述反应釜釜体1的外壁上安装有溢流管5，所述溢流管5与所述反应釜釜体1连接的一端与所述扰流板3的顶端齐平。优选的，所述溢流管5倾斜连接在所述反应釜釜体1的外壁上，且与所述反应釜釜体1的外壁呈一个锐角，则所述溢流口51低于所述溢流管5与所述反应釜釜体1连接的一端。采用上述方案，设置所述扰流板3的顶部和所述溢流管5的底部高度相同，减弱轴向流强度，增加径向流强度。进一步的，所述溢流管5的溢流口51距离所述反应釜釜体1的底部的高度为H1，所述反应釜釜体1的内部直径为D1；且D1/H1为1/1～1/1.5。

如图1所示，进一步的，所述搅拌装置包括电机21、与所述电机21连接的搅拌轴22、以及设于所述搅拌轴22上的搅拌桨叶23。优选的，所述搅拌桨叶23可拆卸安装在所述搅拌轴22的下端。进一步的，还设置有用于驱动所述搅拌装置做上下运动的升降机6。优选的，所述反应釜釜体1的上端可拆卸安装有反应釜盖12，所述搅拌轴22穿透所述反应釜盖12伸入所述反应室11内对物料进行搅拌。采用上述方案，所述搅拌装置和所述反应釜盖12通过所述升降架升起，便于搅拌桨叶23、扰流板3等的更换、维修，省时省力。

如图1所示，进一步的，所述搅拌桨叶23包括上下设置的上层桨叶231和下层桨叶232；其中，所述上层桨叶231为四叶平直桨，所述下层桨叶232为四叶折叶桨，且所述下层桨叶232与所述搅拌轴22的夹角为30～60°。进一步的，所述上层桨叶231的直径为D2，所述反应釜釜体1的内部直径为D1，且D2/D1为1/2～5/8；所述下层桨叶232的直径为D3，且D3/D1为1/2～5/8。进一步的，所述上层桨叶231到所述溢流口51的高度为H2，所述溢流口51距离所述反应釜釜体1的底部的高度为H1；且H2/H1为1/5～1/3；所述下层桨叶232到所述反应釜釜体1的底部的高度为H3，且H3/H1为1/5～1/3。通过上述结构设计，即D1/H1为1/1～1/1.5、D2/D1为1/2～5/8、D3/D1为1/2～5/8、H2/H1为1/5～1/3、H3/H1为1/5～1/3，可以增加径向流强度，使得原料与反应釜釜体1的内壁碰撞更加剧烈，增加径向流强度，原料与反应釜内壁碰撞更加剧烈，通过机械碰撞使得团聚减弱，从而可以得到3um左右高球形度三元前驱体产品。

以上仅为本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜，其特征在于：包括具有反应室(11)的反应釜釜体(1)和可拆卸安装在所述反应釜釜体(1)上并对所述反应室(11)内的物料进行搅拌的搅拌装置；所述反应釜釜体(1)内安装有若干扰流板(3)，所述扰流板(3)内设置空腔，所述扰流板(3)朝向所述反应室(11)的一端设置有若干与所述空腔连通的流体孔(31)，所述扰流板(3)的上端连接有进料管(4)，所述进料管(4)的进料通道与所述空腔连通。

2.根据权利要求1所述的用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜，其特征在于：所述扰流板(3)朝向所述反应室(11)的一端由上至下设置有若干所述流体孔(31)。

3.根据权利要求1所述的用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜，其特征在于：所述扰流板(3)可拆卸安装在所述反应釜釜体(1)的内壁上。

4.根据权利要求1所述的用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜，其特征在于：所述反应釜釜体(1)的外壁上安装有溢流管(5)，所述溢流管(5)与所述反应釜釜体(1)连接的一端与所述扰流板(3)的顶端齐平。

5.根据权利要求4所述的用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜，其特征在于：所述溢流管(5)的溢流口(51)距离所述反应釜釜体(1)的底部的高度为H1，所述反应釜釜体(1)的内部直径为D1；且D1/H1为1/1～1/1.5。

6.根据权利要求5所述的用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜，其特征在于：所述搅拌装置包括电机(21)、与所述电机(21)连接的搅拌轴(22)、以及设于所述搅拌轴(22)上的搅拌桨叶(23)。

7.根据权利要求6所述的用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜，其特征在于：还设置有用于驱动所述搅拌装置做上下运动的升降机(6)。

8.根据权利要求6所述的用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜，其特征在于：所述搅拌桨叶(23)包括上下设置的上层桨叶(231)和下层桨叶(232)；其中，所述上层桨叶(231)为四叶平直桨，所述下层桨叶(232)为四叶折叶桨，且所述下层桨叶(232)与所述搅拌轴(22)的夹角为30～60°。

9.根据权利要求8所述的用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜，其特征在于：所述上层桨叶(231)的直径为D2，所述反应釜釜体(1)的内部直径为D1，且D2/D1为1/2～5/8；所述下层桨叶(232)的直径为D3，且D3/D1为1/2～5/8。

10.根据权利要求8所述的用于制备高球形度小粒度三元前驱体反应釜，其特征在于：所述上层桨叶(231)到所述溢流口(51)的高度为H2，所述溢流口(51)距离所述反应釜釜体(1)的底部的高度为H1；且H2/H1为1/5～1/3；所述下层桨叶(232)到所述反应釜釜体(1)的底部的高度为H3，且H3/H1为1/5～1/3。

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