用于三元正极材料前驱体合成的搅拌反应釜的制作方法

本实用新型涉及搅拌反应釜技术领域，特别涉及一种用于三元正极材料前驱体合成的搅拌反应釜。

背景技术：

三元正极材料是一种新型锂电子电池正极材料，具有容量高、热稳定性好、价格低廉等优点，可广泛用于小型锂电池及锂离子动力电池，是一种非常接近于钴酸锂的产品，其性价比远高于钴酸锂，被称为第三代锂离子电池正极材料，其正极材料国内需要量以20％的年增长速度逐渐取代钴酸锂。目前，三元前驱体制备最普遍的方法是共沉淀法，即在液相化学合成粉体材料中应用最为方泛，一般是向原料硫酸盐中添加适当的沉淀剂及络合剂，使得原料中的目标离子沉淀析出，再经过滤、洗涤、干燥和热分解等后续处理工序而得到所需的粉体材料。三元正极材料的电化学性能很大程度上取决于前驱体的形貌及颗粒分布的均匀性。一般希望为球形或类球形，沉淀剂及络合剂的加入速度、加入位置、搅拌反应釜内的物料浓度、传热、混合时间等对沉淀的晶粒形貌、颗粒直径具有很大的影响，进而影响到前驱体的电化学性能。

从国内外的情况看，针对三元正极材料前驱体合成的搅拌反应釜，目前市场上很难找到满意的定型产品，各家采用的搅拌反应釜结构都不太一样，且反应釜体积都为10m³以下。目前随着产能的不断扩大，10m³搅拌反应釜已略显低效，急需对现有搅拌反应釜进行放大升级。

因此，如何进行结构优化，以适应放大到一定规模的适合三元前驱体生产的搅拌反应釜，满足三元正极材料产能的不断扩大的生产需求，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种用于三元正极材料前驱体合成的搅拌反应釜，能够满足三元正极材料产能的不断扩大的生产需求。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于三元正极材料前驱体合成的搅拌反应釜，包括电机、减速机、搅拌器以及釜体，所述釜体内设置有换热板，所述换热板内设置有用于通入冷却流体的流体通道。

优选地，在上述搅拌反应釜中，所述换热板数量为多个，多个所述换热板沿所述釜体的周向布置。

优选地，在上述搅拌反应釜中，所述搅拌器包括搅拌轴以及均匀设置于所述搅拌轴上的多层搅拌叶轮。

优选地，在上述搅拌反应釜中，所述搅拌叶轮的桨叶相对于水平面的倾斜角度为30°-60°。

优选地，在上述搅拌反应釜中，还包括用于原料滴加的多个滴加管。

优选地，在上述搅拌反应釜中，多个所述滴加管用于通入相同或不同的原料。

优选地，在上述搅拌反应釜中，所述滴加管的出口位置靠近所述搅拌轴上相邻两个搅拌叶轮之间。

优选地，在上述搅拌反应釜中，所述搅拌轴与所述减速机的连接端上设置有用于稳固轴体转动的机架。

优选地，在上述搅拌反应釜中，所述釜体与所述搅拌轴的连接处设置有轴封。

从上述技术方案可以看出，本方案通过在搅拌反应釜内设置换热板，从而解决在反应过程中反应温度较低、传热温差小且反应放热大而导致热量转移困难的问题，放大后的搅拌反应釜采用换热板设计，内部通入冷流体，从而提高换热温差，既可实现撤热、又起到挡板功能，提高循环次数、缩短混合时间。

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为本实用新型实施例提供的用于三元正极材料前驱体合成的搅拌反应釜的结构示意图。

其中：

电机1、减速机2、釜体3、搅拌轴4、搅拌叶轮401、换热板5、滴加管6、机架7、轴封8。

具体实施方式

本实用新型公开了一种用于三元正极材料前驱体合成的搅拌反应釜，能够满足三元正极材料产能的不断扩大的生产需求。

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。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的用于三元正极材料前驱体合成的搅拌反应釜的结构示意图。

本实用新型实施例提供的用于三元正极材料前驱体合成的搅拌反应釜，包括电机1、减速机2、搅拌器以及釜体3，釜体3内设置有换热板5，换热板5内设置有用于通入冷却流体的流体通道。内置换热板的设置，使放大后的搅拌反应釜具有足够的换热面积，以满足换热要求，同时传热元件又不影响体系的混合。

本方案通过在搅拌反应釜内设置换热板5，从而解决在反应过程中反应温度较低、传热温差小且反应放热大而导致热量转移困难的问题，放大后的搅拌反应釜采用换热板设计，内部通入冷流体，从而提高换热温差，既可实现撤热、又起到挡板功能，提高循环次数、缩短混合时间。

优选地，换热板5数量为多个，多个换热板5沿搅拌反应釜的周向布置，可提高换热效率。

优选地，搅拌器包括搅拌轴以及均匀设置于搅拌轴4上的多层搅拌叶轮401，从而形成多层轴流桨。搅拌叶轮401的层数根据实际操作中，搅拌反应釜的参数选择相应匹配的层数。

针对目前搅拌反应釜功耗较大的问题，在混合时间、剪切速率相当的前提下对搅拌桨叶在不同倾角下的混合性能进行考察，以期用较少的能量得到最优的混合时间及较高的剪切速率。搅拌叶轮401的桨叶相对于水平面的倾斜角度为30°-60°。优选地，选用倾斜角度为45°。

本方案还包括用于原料滴加的多个滴加管6。多个滴加管6用于通入相同或不同原料。在具体实施例中，同一原料可采用多个滴加管6加入搅拌反应釜中，可达到搅拌前分布较为均匀的目的，再通过搅拌快速混合。使各种反应物料进行快速的混合，以及需要较高的剪切环境使生成的颗粒直径均匀、晶粒形貌符合锂电池的电化学性能要求。

针对原料加入区域局部浓度过高导致颗粒直径不均匀、晶粒形貌不好等问题，通过原料滴加位置及滴加管数量的调整使原料能够快速均匀的分散在整个搅拌反应釜中；通过合理的参数设计，保证放大后的搅拌反应釜颗粒直径分布窄、晶体形貌趋于球形，从而提高材料的电化学性能。

为了进一步优化上述技术方案，该用于三元正极材料前驱体合成的搅拌反应釜中，滴加管6的出口位置可设置在反应釜的中下部，即流速快的地方，混合效果好。特别地，滴加管6的出口位置靠近相邻两个搅拌叶轮401之间。如图1所示，当搅拌叶轮401为三层时，滴加管6的出口位置设置于底部最后一层和中间层搅拌叶轮401之间。原料滴加位置及滴加管数量的优化设计可避免局部浓度累积区域的扩大与持久性的问题。

搅拌轴4与减速机2的连接端上设置有用于稳固轴体转动的机架7。

釜体3与搅拌轴4的连接处设置有轴封8，轴封8为防止搅拌轴4与釜体3处泄漏而设置的密封装置。

本方案提供的一种适合三元正极材料前驱体的合成的搅拌反应釜，通过对搅拌桨型、搅拌叶轮层数、搅拌叶轮桨叶倾角、滴加管原料滴加位置、滴加管数量等参数设置，对搅拌反应釜内部反应产生一定的影响，最终优化得到放大到一定规模的适合三元前驱体生产的搅拌反应釜。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。