CN218962643U - 一种连续生产钠离子正极材料的制备装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种连续生产钠离子正极材料的制备装置，包括反应釜、气体反冲机构、自动放料机构和搅拌机构，反应釜的底部设置有气体反冲机构、顶部连接有搅拌机构，反应釜的釜盖上设置有进料口和排空口，反应釜的底部设置有出料口，出料口连接有自动放料机构，搅拌机构的搅拌桨位于反应釜内，自动放料机构的末端设置有溢流口，气体反冲机构能够向反应釜的底部均匀通入惰性气体。本实用新型的反应釜能够连续性的沉降放料，以实现连续化生产功能，同时解决粒度分布宽度大的缺陷，使生产出来的前躯体颗粒粒径比较均匀，可生产出量高、循环寿命长、放电倍率大及安全性好的产品。
Description
技术领域
本实用新型涉及正极材料的技术领域，特别是涉及一种连续生产钠离子正极材料的制备装置。
背景技术
随着纯电动汽车和插电式混合动力汽车正得到新造车势力和传统造车势力的大力发展，拥有优异性能的电动汽车需满足长续航能力、长使用寿命及大加速度等要求，因此作为电动汽车三大系统之一的电池就需要拥有高容量、长循环周期以及大的放电倍率等性能。目前市场上主流3C电池的正极材料仍然是LiCoO2，因其成本太高，不宜应用于动力电池领域；而LiFePO4、LiMn2O4、LiNiO2及LiMnO2等正极材料均存在容量小、低温性能差和安全性低等问题，严重影响其在动力电池领域的大规模应用。而三元正极材料完美的结合了上述各材料的优点，具有容量高、循环寿命长、放电倍率大及安全性好等优点，越来越得到研发人员的重视。
三元材料前驱体即镍钴锰氢氧化物是三元正极材料的上游产品，将三元前驱体和碳酸钠通过一定比例在氧气氛围下高温烧结即可得到钠离子三元正极材料，因此三元前驱体的品质严重影响着钠离子三元正极材料的质量。目前各大前驱体生产企业均是利用间歇法或连续法通过共沉淀批量生产三元前驱体，间歇法生产的前驱体力度分布均匀、结晶性好，但产量低、批次间稳定性差，不适用于大规模化生产；而连续法生产的前驱体、产量高、批次间稳定性好；连续性生产是工业化生产前躯体的趋势，现有的连续性生产前躯体的反应釜生产的前躯体存在粒度分布宽度大，前驱体的粒度影响正极材料的振实密度和压实密度。所以，亟需开发出一种连续性生产粒径均匀的钠离子正极材料制备装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种连续生产钠离子正极材料的制备装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现连续化生产的同时使生产出来的前躯体颗粒粒径更加均匀。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
本实用新型提供了一种连续生产钠离子正极材料的制备装置，包括反应釜、气体反冲机构、自动放料机构和搅拌机构，所述反应釜的底部设置有所述气体反冲机构、顶部连接有所述搅拌机构，所述反应釜的釜盖上设置有进料口和排空口，所述反应釜的底部设置有出料口，所述出料口连接有所述自动放料机构，所述搅拌机构的搅拌桨位于所述反应釜内，所述自动放料机构的末端设置有溢流口，所述气体反冲机构能够向所述反应釜的底部均匀通入惰性气体。
优选的，所述反应釜包括圆滑连接的上段反应釜体和下段反应釜体，所述下段反应釜体的横截面尺寸小于所述上段反应釜体的横截面尺寸；所述上段反应釜体的内壁上均布有若干个竖直设置的条形的挡流板。
优选的，所述反应釜的侧壁上设置有条形玻璃的液位观察窗。
优选的，所述反应釜的侧壁上设置有夹套，所述夹套的下端设置有进液口、上端设置有出液口，所述夹套内用于容纳与所述反应釜冷热交换的介质。
优选的，所述气体反冲机构包括进气管和反冲盘，所述反冲盘设置于所述反应釜的底部，所述进气管的一端用于连通气源、另一端穿过所述反应釜的侧壁与所述反冲盘连通。
优选的，所述进气管上依次设置有进气阀、减压阀和流量计，所述反冲盘的底部气腔与所述进气管连通、顶板上均布有若干个曝气孔；所述反冲盘的底部气腔还与排气管连通，所述排气管上设置有阀门。
优选的，所述自动放料机构包括出料管和取样阀，所述出料管通过所述取样阀与所述出料口连接，所述取样阀的侧壁上设置有取样口，所述出料管的末端设置有所述溢流口。
优选的，所述出料管呈U型，所述溢流口与所述反应釜内的液面平齐，所述出料管上设置有阀门。
优选的，所述搅拌机构包括电机、搅拌轴和搅拌桨，所述电机依次连接有所述搅拌轴和所述搅拌桨，所述搅拌桨位于所述反应釜内，所述搅拌桨上均布有若干个刮刀。
优选的，所述反应釜的釜盖与所述反应釜的上口密封连接，所述釜盖上均布有至少四个所述进料口和三个所述排空口，所述进料口与所述排空口交错设置，每个所述进料口上均连接有一进料管，所述进料管上均设置有阀门，每个所述排空口上均连接有一排空管，所述排空管上均设置有阀门。
本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
本实用新型的反应釜能够连续性的沉降放料，以实现连续化生产功能，同时解决粒度分布宽度大的缺陷，使生产出来的前躯体颗粒粒径比较均匀，可生产出量高、循环寿命长、放电倍率大及安全性好的产品。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型连续生产钠离子正极材料的制备装置的结构示意图；
图2为本实用新型中搅拌机构的结构示意图；
图3为本实用新型中反冲盘的结构示意图；
其中：1-连续生产钠离子正极材料的制备装置，2-上段反应釜体，3-下段反应釜体，4-挡流板，5-液位观察窗，6-釜盖，7-进料管，8-阀门，9-排空管，10-夹套，11-电机，12-搅拌轴，13-出液口，14-进液口，15-溢流口，16-搅拌桨，17-刮刀，18-减压阀，19-流量计，20-反冲盘，21-排气管，22-取样阀，23-出料管。
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付出创造性劳动的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。
本实用新型的目的是提供一种连续生产钠离子正极材料的制备装置，以解决现有技术存在的问题，实现连续化生产的同时使生产出来的前躯体颗粒粒径更加均匀。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1至图3所示：本实施例提供了一种连续生产钠离子正极材料的制备装置1，包括反应釜、气体反冲机构、自动放料机构和搅拌机构，反应釜的底部设置有气体反冲机构、顶部连接有搅拌机构，反应釜的釜盖6上设置有进料口和排空口，反应釜的底部设置有出料口，出料口连接有自动放料机构，搅拌机构的搅拌桨16位于反应釜内，自动放料机构的末端设置有溢流口15，气体反冲机构能够向反应釜的底部均匀通入惰性气体。
反应釜包括圆滑连接的上段反应釜体2和下段反应釜体3，下段反应釜体3的横截面尺寸小于上段反应釜体2的横截面尺寸，可保障有足够多的目标粒径产物在大尺寸的上段反应釜体2中形成，下段反应釜腔体的尺寸偏小可保障釜体底部沉积的物料都是目标粒径的产物，保证自动放料机构出料颗粒的均匀性。上段反应釜体2的内壁上均布有若干个竖直设置的条形的挡流板4，可防止反应釜内部搅拌过程中物料出现漩涡现象。反应釜的侧壁上设置有条形玻璃的液位观察窗5，方便观察反应釜内物料情况及液位情况。反应釜的侧壁上设置有夹套10，夹套10的下端设置有进液口14、上端设置有出液口13，夹套10内用于容纳与反应釜冷热交换的介质，夹套10通入外置的加热或者冷却的介质，实现对反应釜的加热或者冷却功能。
气体反冲机构包括进气管和反冲盘20，反冲盘20设置于反应釜的底部，进气管的一端用于连通气源、另一端穿过反应釜的侧壁与反冲盘20连通。进气管上依次设置有进气阀、减压阀18和流量计19，调节进气管的进气量，可控制下段反应釜体3中颗粒的大小，实现不同粒径物料的生产要求。反冲盘20的底部气腔与进气管连通、顶板上均布有若干个曝气孔；反冲盘20的底部气腔还与排气管21连通，排气管21上设置有阀门8，当反冲管道有堵塞情况时，需先打开排气管21进行泄压操作才能进行反冲处理。其中，反冲盘20为圆盘式结构，靠近反应釜底部的顶面有很多小的曝气孔通入到反应釜中，另一面为密闭腔室结构且设置一个排气口；进气管的管径为17mm，通入的气体为惰性气体。本实施例的气体反冲机构在反应初期，反应的主体在下段反应釜体3内进行，开启气体反冲机构通入惰性气体，可以使物料翻腾，实现搅拌功能，刚开始的进气量要比较大，搅拌效果会更好；随着反应液位的升高，控制进气量，可以使沉积在下段反应釜体3内的物料进行翻腾，把底部沉积的小颗粒物料反冲回上段反应釜体2中继续反应，保留大颗粒物料，实现物料粒径筛分功能；同时通入的惰性气体可以置换反应釜内的空气，使反应在惰性气氛中进行，防止物料被氧化。
自动放料机构包括出料管23和取样阀22，出料管23通过取样阀22与出料口连接，取样阀22的侧壁上设置有取样口，出料管23的末端设置有溢流口15。出料管23呈U型，溢流口15与反应釜内的液面平齐，出料管23上设置有阀门8。出料管23向釜盖6方向延伸，溢流口15可设置于上段反应釜体2的2/3高度的位置，再连接其他成品收集罐，本实施例的自动放料机构是利用液位差的原理，把反应釜内在底部沉积的粒度均匀的物料出料至成品罐中，实现自动出料的功能。出料管23上的阀门8为三通阀，一端为溢流口，另一端为反冲洗口，可以根据需要选择三通阀的方向。
搅拌机构包括电机11、搅拌轴12和搅拌桨16，电机11依次连接有搅拌轴12和搅拌桨16，搅拌桨16位于反应釜内，搅拌桨16上均布有若干个刮刀17。本实施例中在搅拌桨16垂直方向上设置有多组四氟材质的刮刀17，刮刀17可以紧贴着上段反应釜体2的内壁，防止物料在上段反应釜体2内积料，浆式搅拌桨16可以使物料水平方向搅拌，配合反应釜壁上的挡流板4及底部反冲气流，使物料在上段反应釜体2中充分均匀混合反应，达到理想的反应效果。搅拌速度可以通过一控制器实现控制搅拌转速的大小。
反应釜的釜盖6与反应釜的上口密封连接，釜盖6上均布有至少四个进料口和三个排空口，进料口与排空口交错设置，排空口呈120°夹角等距分布在釜盖6上，进料口的位置呈90°夹角等距分布在釜盖6上，可以确保不同组分的物料先在反应釜中混合均匀后再进行反应，以达到配方设计要求。每个进料口上均连接有一进料管7，进料管7上均设置有阀门8，每个排空口上均连接有一排空管9，排空管9上均设置有阀门8，方便独立控制。进料管7可以与控制进料速度的计量泵连接，实现不同组分的原料按照设计配方的比例控制进料，实现精细化控制，同时出料量可以根据进料计量泵的进料量控制，进料越快，出料就越快。
本实施例的连续生产钠离子正极材料的制备装置1的具体使用步骤如下：
使用前的准备工作：检测水电气是否合格，各反应组分物料配置完成，搅拌电机11运转正常；惰性气体制备完成，各设备运行正常。根据反应需要的温度，设置外置加热或者冷却介质的温度，开启外置加热或者冷却介质的输送泵，加热或者冷却介质通入夹套10内开始对反应釜进行预热。开启反应釜上的排空阀，开启气体反冲机构的进气阀，通入惰性气体，通过气体反冲机构的减压阀18及流量计19调节进气量的大小，让惰性气氛充满整个反应釜，把反应釜内空气从排空口置换出来，使反应釜内的反应处于惰性气氛保护状态下进行。由于刚开始的时候，反应的主体在下段反应釜体3中进行，下段反应釜体3中没有搅拌，所以刚开始的进气量要比较大。开启反应釜搅拌机构，通过液位观察窗5查看反釜体内的搅拌桨16运行是否正常。
所有开机准备工作完成以后，反应釜就可以开始进料反应了。开启反应釜中各组分的进料管7上和气体反冲机构的进气管上的阀门8，进料计量泵开始向反应釜中进料，各组分的进料速度可以通过进料计量泵控制以实现配方设计要求；通过下段反应釜体3外侧的液位观察窗5，观察反应釜内物料情况及液位情况。随着反应的不断进行，下段反应釜体3的液位不断升高，慢慢的升高至上段反应釜体2的腔体中。当反应液位升高至上段反应釜体2腔体的1/2处时，调整气体反冲机构的减压阀18及流量计19，调节进气量减小，使下段反应釜体3内的物料可以实现缓慢沉降，大颗粒的物料沉积在下段反应釜体3的底部，小颗粒的物料会随着反冲气体的冲击返回到上段反应釜体2中继续长大。通过取样口取样检测物料颗粒的大小，达到要求后就可以准备出料，当反应釜内的物料达到上段反应釜体2腔体的2/3处时，液面跟自动放料机构的溢流口15高度相平，打开出料管23上的阀门8，将物料出料至其他产品釜中。
本实施例中随着进料管7上计量泵持续的泵入各组分原料，自动放料机构连续的出料，实现了连续性的工艺化生产的目的，通过气体反冲机构的减压阀18及流量计19，调节进气量的大小可以控制下段反应釜体3中颗粒的大小，实现不同粒径物料的生产要求的目的。反应釜生产需要停机时，可以通过出料管23出料至其他地方处理。
本实施例的反应釜能够连续性的沉降放料，以实现连续化生产功能，同时解决粒度分布宽度大的缺陷，使生产出来的前躯体颗粒粒径比较均匀，可生产出量高、循环寿命长、放电倍率大及安全性好的产品。
本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (10)
1.一种连续生产钠离子正极材料的制备装置，其特征在于：包括反应釜、气体反冲机构、自动放料机构和搅拌机构，所述反应釜的底部设置有所述气体反冲机构、顶部连接有所述搅拌机构，所述反应釜的釜盖上设置有进料口和排空口，所述反应釜的底部设置有出料口，所述出料口连接有所述自动放料机构，所述搅拌机构的搅拌桨位于所述反应釜内，所述自动放料机构的末端设置有溢流口，所述气体反冲机构能够向所述反应釜的底部均匀通入惰性气体。
2.根据权利要求1所述的连续生产钠离子正极材料的制备装置，其特征在于：所述反应釜包括圆滑连接的上段反应釜体和下段反应釜体，所述下段反应釜体的横截面尺寸小于所述上段反应釜体的横截面尺寸；所述上段反应釜体的内壁上均布有若干个竖直设置的条形的挡流板。
3.根据权利要求1所述的连续生产钠离子正极材料的制备装置，其特征在于：所述反应釜的侧壁上设置有条形玻璃的液位观察窗。
4.根据权利要求1所述的连续生产钠离子正极材料的制备装置，其特征在于：所述反应釜的侧壁上设置有夹套，所述夹套的下端设置有进液口、上端设置有出液口，所述夹套内用于容纳与所述反应釜冷热交换的介质。
5.根据权利要求1所述的连续生产钠离子正极材料的制备装置，其特征在于：所述气体反冲机构包括进气管和反冲盘，所述反冲盘设置于所述反应釜的底部，所述进气管的一端用于连通气源、另一端穿过所述反应釜的侧壁与所述反冲盘连通。
6.根据权利要求5所述的连续生产钠离子正极材料的制备装置，其特征在于：所述进气管上依次设置有进气阀、减压阀和流量计，所述反冲盘的底部气腔与所述进气管连通、顶板上均布有若干个曝气孔；所述反冲盘的底部气腔还与排气管连通，所述排气管上设置有阀门。
7.根据权利要求1所述的连续生产钠离子正极材料的制备装置，其特征在于：所述自动放料机构包括出料管和取样阀，所述出料管通过所述取样阀与所述出料口连接，所述取样阀的侧壁上设置有取样口，所述出料管的末端设置有所述溢流口。
8.根据权利要求7所述的连续生产钠离子正极材料的制备装置，其特征在于：所述出料管呈U型，所述溢流口与所述反应釜内的液面平齐，所述出料管上设置有阀门。
9.根据权利要求1所述的连续生产钠离子正极材料的制备装置，其特征在于：所述搅拌机构包括电机、搅拌轴和搅拌桨，所述电机依次连接有所述搅拌轴和所述搅拌桨，所述搅拌桨位于所述反应釜内，所述搅拌桨上均布有若干个刮刀。
10.根据权利要求1所述的连续生产钠离子正极材料的制备装置，其特征在于：所述反应釜的釜盖与所述反应釜的上口密封连接，所述釜盖上均布有至少四个所述进料口和三个所述排空口，所述进料口与所述排空口交错设置，每个所述进料口上均连接有一进料管，所述进料管上均设置有阀门，每个所述排空口上均连接有一排空管，所述排空管上均设置有阀门。
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2023
- 2023-01-17 CN CN202320109722.5U patent/CN218962643U/zh active Active
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: A preparation device for continuous production of sodium ion cathode materials Granted publication date: 20230505 Pledgee: Agricultural Bank of China Co.,Ltd. Ganzhou Zhanggong Sub branch Pledgor: Ganzhou Litan New Energy Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980017598 |