一种三元前驱体用超声节能型反应釜的制作方法

本实用新型涉及化学反应器材技术领域，尤其涉及电池三元材料前驱体合成用反应釜，具体涉及一种三元前驱体用超声节能型反应釜。

背景技术：

近年来锂离子电池在电动汽车和储能市场发展迅猛。目前市场主流的锂离子电池，主要按正极材料来分类，可分为以下几种类别：钴酸锂系、锰酸锂系、磷酸铁锂系、三元系等。三元系锂电池因其能量密度高、循环性能较好、成本相对较低等优点逐渐成为市场份额最大的锂电产品。三元材料锂电的电池性能受众多因素的影响，其正极材料用前驱体的性能在影响因素中占有重要地位，前驱体的颗粒形貌、比表、振实、化学指标等直接影响前驱体性能从而影响电池正极材料性能。市场主流的三元前驱体合成技术为共沉淀合成法，该法使得三种元素直接分布更为均匀，形成的前驱体目标产物一致性更好。共沉淀法采用共沉淀反应釜进行前驱体合成。反应釜搅拌效果直接影响料浆的分散性、前驱体颗粒的微观形貌。目前市场共沉淀反应釜多为不锈钢釜体，内设搅拌轴，为达到高速搅拌设置有大功率电机驱动，耗能较大的同时，对电机和搅拌轴连接件磨损较大。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本实用新型提出一种三元前驱体用超声节能型反应釜，该反应釜的内筒体外壁上固定若干超声波换能器，超声波换能器可对前期物料进行均匀分散，降低对高速搅拌的要求，从而降低能耗，减少搅拌轴与电机间的损耗，该超声波换能器还能有效清洁反应釜内壁。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下方案，包括支架、内筒体和外筒体，所述内筒体固定在支架上，所述外筒体设置在内筒体外，所述内筒体和外筒体均为封闭式，呈圆柱状；所述反应釜还包括固定在内筒体外壁上的若干顶部超声波换能器、若干中部超声波换能器和若干底部超声波换能器，所述顶部超声波换能器、中部超声波换能器和底部超声波换能器均位于内筒体和外筒体之间；所述顶部超声波换能器固定在内筒体上端面，所述中部超声波换能器固定在内筒体的外环面，所述底部超声波换能器固定在内筒体的下端面。

进一步地，所述内筒体的上端面向上凸起，所述内筒体的上端面由中间圆平面和环形曲面组成，所述内筒体上端面的中间圆平面与外筒体的上端面固定；所述若干顶部超声波换能器固定在内筒体上端面的环形面上。

进一步地，所述若干顶部超声波换能器的分布方式为：所述若干顶部超声波换能器分为至少两组，每组顶部超声波换能器的个数相同，单组中的所有顶部超声波换能器位于同一上端面半径线上，单组中相邻的顶部超声波换能器之间的间距相等；所述多组顶部超声波换能器绕内筒体的中心轴线均匀分布。

进一步地，所述若干中部超声波换能器的第一种分布方式为：所述若干中部超声波换能器在竖向上分为至少两列，每列中部超声波换能器的个数相同，单列中的相邻中部超声波换能器之间的间距相等；所述多列中部超声波换能器绕内筒体的中心轴线均匀分布。

更进一步地，所述若干中部超声波换能器的第二种分布方式为：所述若干中部超声波换能器均匀分布在内筒体的外环面上，相邻中部超声波换能器之间的间距均相等。

进一步地，所述若干底部超声波换能器的第一种分布方式为：所述下端面的中心设有一个底部超声波换能器，其余若干底部超声波换能器分为至少两组，每组底部超声波换能器的个数相同，单组中的底部超声波换能器位于同一下端面半径线上，单组中相邻的底部超声波换能器之间的间距相等；所述多组底部超声波换能器绕内筒体的中心轴线均匀分布。

更进一步地，所述若干底部超声波换能器的第二种分布方式为：所述若干底部超声波换能器均匀分布在内筒体下端面，相邻的底部超声波换能器间距均相等。

进一步地，所述反应釜还包括电机、传动部件、搅拌轴、搅拌叶片，所述电机和传动部件固定在外筒体的上端面，所述传动部件连接电机输出轴，所述搅拌轴位于所述内筒体的中心轴线上，所述搅拌轴上端连接传动部件，所述搅拌叶片固定在搅拌轴下端。

进一步地，所述反应釜还包括进料管和溢流出料管，所述内筒体的下端边缘连通进料管，所述内筒体的上端边缘连通溢流出料管。

本发明所述反应釜，其优点在于：所述顶部超声波换能器、中部超声波换能器和底部超声波换能器均具有以下作用：1)均匀分散物料、降低对高速搅拌的要求；2)清洁反应釜；3)加快反应速率，提高产率，降低能耗；4)超声波参数可控，有利于产品形貌控制；进一步地，所述底部超声波换能器主要作用是，在投料初期充分均匀分散物料；所述中部超声波换能器主要作用是，在物料反应时调节前驱体颗粒形貌；所述顶部超声波换能器主要作用是，在反应结束后为清洁反应釜。

附图说明

图1为本实用新型所述三元前驱体用超声节能型反应釜的结构示意图。

图2为所述顶部超声波换能器在内筒体上端面的分布方式示意图。

图3为所述中部超声波换能器在内筒体外环面的第一种分布方式示意图。

图4为所述中部超声波换能器在内筒体外环面的第二种分布方式示意图。

图5为所述底部超声波换能器在内筒体下端面的第一种分布方式示意图。

图6为所述底部超声波换能器在内筒体下端面的第二种分布方式示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

如图1所示，本实用新型采用以下方案，所述反应釜包括支架1、内筒体2、外筒体3、电机7、传动部件8、搅拌轴9、搅拌叶片10、进料管11和溢流出料管12，所述内筒体2固定在支架1上，所述外筒体3设置在内筒体2外，所述内筒体2和外筒体3均为封闭式，呈圆柱状；所述内筒体2的上端面2-1向上凸起，所述内筒体2的上端面2-1由中间圆平面和环形曲面组成，所述内筒体2上端面2-1的中间圆平面与外筒体3的上端面固定；所述电机7和传动部件8固定在外筒体3的上端面，所述传动部件8连接电机7输出轴，所述搅拌轴9位于所述内筒体2的中心轴线上，所述搅拌轴9上端连接传动部件8，所述搅拌叶片10固定在搅拌轴9下端；所述内筒体2的下端边缘连通进料管11，所述内筒体2的上端边缘连通溢流出料管12。

如图1和图2所示，所述内筒体2上端面2-1的环形面上固定有顶部超声波换能器4；所述顶部超声波换能器4分为8组，每组顶部超声波换能器4的个数为2个，单组中的顶部超声波换能器4位于同一上端面2-1半径线上，单组中相邻的顶部超声波换能器4间距相同；所述8组顶部超声波换能器4绕内筒体2的中心轴线均匀分布。所述内筒体2的外环面2-2固定有中部超声波换能器5；所述内筒体2的下端面2-3固定有底部超声波换能器6。

实施例1

如图3所示，所述中部超声波换能器5在竖向上分为12列，每列中部超声波换能器5的个数为4个，单列中的相邻中部超声波换能器5之间的间距相等；所述6列中部超声波换能器5绕内筒体2的中心轴线均匀分布。如5所示，所述下端面2-3的中心设有一个底部超声波换能器6，其余底部超声波换能器6分为8组，每组底部超声波换能器6的个数为3个，单组中的底部超声波换能器6位于同一下端面2-3半径线上，单组中相邻的底部超声波换能器6间距相同；所述多组底部超声波换能器6绕内筒体2的中心轴线均匀分布。

实施例2

如图4所示，所述中部超声波换能器5的个数为42个，所述中部超声波换能器5均匀分布在内筒体2的外环面2-2上，相邻中部超声波换能器5之间的间距均相等；所述中部超声波换能器5在外环面2-2上交错设置。如图6所示，所述底部超声波换能器6的个数为37个，所述底部超声波换能器6均匀分布在内筒体2下端面2-3，相邻的底部超声波换能器6间距均相等。

实施例3

如图4所示，所述中部超声波换能器5的个数为42个，所述中部超声波换能器5均匀分布在内筒体2的外环面2-2上，相邻中部超声波换能器5之间的间距均相等；所述中部超声波换能器5在外环面2-2上交错设置。如5所示，所述下端面2-3的中心设有一个底部超声波换能器6，其余底部超声波换能器6分为8组，每组底部超声波换能器6的个数为3个，单组中的底部超声波换能器6位于同一下端面2-3半径线上，单组中相邻的底部超声波换能器6间距相同；所述多组底部超声波换能器6绕内筒体2的中心轴线均匀分布。

实施例4

如图3所示，所述中部超声波换能器5在竖向上分为12列，每列中部超声波换能器5的个数为4个，单列中的相邻中部超声波换能器5之间的间距相等；所述6列中部超声波换能器5绕内筒体2的中心轴线均匀分布。如图6所示，所述底部超声波换能器6的个数为37个，所述底部超声波换能器6均匀分布在内筒体2下端面2-3，相邻的底部超声波换能器6间距均相等。

上述四个实施例均具有良好的分散物料、清洁和形貌控制等作用。其中，实施例2中部超声波换能器5和底部超声波换能器6都是均匀等距分布，其分散效果和形貌控制效果最好；其次是实施例3和实施例4，再其次是实施例1。

该反应釜的顶部超声波换能器、中部超声波换能器和底部超声波换能器均具有均匀分散物料、降低对高速搅拌的要求的作用，同时都还具有清洁作用；进一步地，所述底部超声波换能器主要作用是，在投料初期充分均匀分散物料；所述中部超声波换能器主要作用是，在物料反应时调节前驱体颗粒形貌；所述顶部超声波换能器主要作用是，在反应结束后为清洁反应釜。