具有高搅拌剪切力的大容积三元正极材料前驱体反应釜的制作方法

本实用新型涉及锂电池三元正极材料前驱体的制备设备，具体涉及一种具有高搅拌剪切力的大容积三元正极材料前驱体反应釜。

背景技术：

三元前驱体的生产过程伴随着物理化学反应、相变过程及能量转换，影响反应的因素有很多，包括：原料流量、ph值、络合剂浓度、反应温度、反应气氛、搅拌功率和浆料密度等，因而是一个十分复杂的工业生产过程。

例如工业生产中采用的外加热套筒式的反应釜，如果为了提高产量而对其体积进行放大，其最高搅拌速度的临界值也会下降，虽能达到一定的混合效果，但是由于剪切力的减弱，会导致前驱体颗粒出现非正常团聚现象。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本实用新型所要研究解决的课题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种具有高搅拌剪切力的大容积三元正极材料前驱体反应釜。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种具有高搅拌剪切力的大容积三元正极材料前驱体反应釜；包括一密闭釜体，该密闭釜体中具有一反应腔室；

所述密闭釜体上开设有至少两进料口以及一出料口；各所述进料口以及所述出料口均连通所述反应腔室；

其中，还包括一主搅拌装置以及至少一副搅拌装置；

所述主搅拌装置包括一竖直的第一转动轴，该第一转动轴位于所述反应腔室横截面的几何中心，并由一第一驱动装置驱动旋转；且所述第一转动轴上自上而下间隔设置有多组第一搅拌桨叶；

所述副主搅拌装置位于所述主搅拌装置的侧部，包括一竖直的第二转动轴，该第二转动轴与所述主搅拌装置的第一转动轴平行设置，并由一第二驱动装置驱动旋转；且所述第二转动轴上自上而下间隔设置有多组第二搅拌桨叶；

所述反应腔室中同轴定位有一导流筒，该导流筒为圆筒结构，上下均为敞口；所述主搅拌装置的第一转动轴设于导流筒中，并通过旋转在导流筒中形成下行的混合液流道，下行的混合液经由下方的敞口向侧部流出，在导流筒外侧形成上行的混合液流道，上行的混合液再经由上方的敞口流回至导流筒中，以此形成混合液的循环流道。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，所述第一搅拌桨叶包括在上下方向平行且间隔设置的上层桨叶、中层桨叶和下层桨叶；

各所述第二搅拌桨叶均位于所述第一搅拌桨叶的中层桨叶和下层桨叶之间。

2．上述方案中，所述第一进料口通过一进料管路伸入至所述副搅拌装置的第二搅拌桨叶上方。

3．上述方案中，所述副搅拌装置设有多组，且各副搅拌装置的第二转动轴在所述主搅拌装置的第一转动轴的圆周方向均布。

4．上述方案中，所述副搅拌装置的第二转动轴位于所述导流筒中。

本实用新型的工作原理及优点如下：

本实用新型一种具有高搅拌剪切力的大容积三元正极材料前驱体反应釜；包括密闭釜体，釜体中具有反应腔室；釜体上开设有进料口及出料口，均连通反应腔室；还包括主搅拌装置及副搅拌装置；主搅拌装置包括第一转动轴，且自上而下间隔设有多组第一搅拌桨叶；副主搅拌装置包括第二转动轴，与第一转动轴平行，且自上而下间隔设有多组第二搅拌桨叶；反应腔室中设有导流筒，第一转动轴设于导流筒中，通过旋转形成下行的混合液流道，并在导流筒外侧形成上行的混合液流道。

相比现有技术而言，本实用新型解决了反应釜放大后剪切力减弱导致前驱体颗粒易团聚等不足。具有结构设计巧妙以及搅拌剪切力强等优点。

附图说明

附图1为本实用新型实施例的结构示意图。

以上附图中：1．密闭釜体；2．反应腔室；3．进料口；3a．第一进料口；3b．第二进料口；4．出料口；5．第一转动轴；6．第一搅拌桨叶；7．第二转动轴；8．第二搅拌桨叶；9．进料管路；10．导流筒。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。

本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本案，其仅为了区别以相同技术用语描述的组件或操作。

关于本文中所使用的“连接”或“定位”，均可指二或多个组件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个组件或装置相互操作或动作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的用词（terms），除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案之描述上额外的引导。

参见附图1所示，一种具有高搅拌剪切力的大容积三元正极材料前驱体反应釜；包括一密闭釜体1，该密闭釜体1中具有一反应腔室2。

所述密闭釜体1上开设有多个进料口3以及一出料口4；各所述进料口3以及所述出料口4均连通所述反应腔室2。优选的，第一进料口3a开设于密闭釜体1的上方，用于投入镍钴锰混合盐溶液；第二进料口3b开设于釜体1上方，用于投入碱液；还包括第三进料口（图中未绘出），用于投入络合剂。

所述镍钴锰混合盐溶液、所述碱液以及所述络合剂在反应腔室2中混合形成混合液，该混合液经化学反应之后成为三元正极材料前驱体浆料。其中，除了镍钴锰混合盐溶液而外，还可选用镍钴铝混合盐溶液，或在上述盐溶液基础上掺杂其它金属组分的盐溶液。

所述出料口4开设于密闭釜体1的下方，用于对制备完成的三元正极材料前驱体浆料进行出料，该浆料中包含大量三元正极材料前驱体的颗粒。

其中，还包括一主搅拌装置以及至少一副搅拌装置。

所述主搅拌装置包括一竖直的第一转动轴5，该第一转动轴5位于所述反应腔室2横截面的几何中心，并由设于所述密闭釜体1外部的一第一驱动装置（图中未绘出）驱动旋转，该第一驱动装置可包括电机和减速机，为现有技术；且所述第一转动轴5上自上而下间隔设置有多组第一搅拌桨叶6。

所述副主搅拌装置位于所述主搅拌装置的侧部，包括一竖直的第二转动轴7，该第二转动轴7与所述主搅拌装置的第一转动轴5平行设置，并由设于所述密闭釜体1外部的一第二驱动装置（图中未绘出）驱动旋转，该第二驱动装置包括电机和减速机，为现有技术；且所述第二转动轴7上自上而下间隔设置有多组第二搅拌桨叶8。

优选的，所述第一搅拌桨叶6包括在上下方向平行且间隔设置的上层桨叶、中层桨叶和下层桨叶；各所述第二搅拌桨叶8均位于所述第一搅拌桨叶6的中层桨叶和下层桨叶之间。借此设计，有助于进一步提升前驱体颗粒的分散效果，第二搅拌桨叶8可选用涡轮式、桨式等。

优选的，所述第一进料口3a通过一进料管路9伸入至所述副搅拌装置的第二搅拌桨叶8上方。通过将混合盐溶液直接投入第二搅拌桨叶8的上方，有助于提升前驱体颗粒的分散性。

优选的，所述副搅拌装置设有多组，且各副搅拌装置的第二转动轴7在所述主搅拌装置的第一转动轴5的圆周方向均布。以此提升混合液的混合效果，促进化学反应的进行，同时有助于提升前驱体颗粒的分散性，避免出现非正常团聚。

所述反应腔室2中同轴定位有一导流筒10，该导流筒10为圆筒结构，上下均为敞口；所述主搅拌装置的第一转动轴5和副搅拌装置的第二转动轴7均设于导流筒10中，并通过旋转在导流筒10中形成下行的混合液流道，下行的混合液经由下方的敞口向侧部流出，在导流筒10外侧形成上行的混合液流道，上行的混合液再经由上方的敞口流回至导流筒10中，以此形成混合液的循环流道。

通过导流筒10与主、副搅拌装置的配合设计，能够带来以下效果：一、提高了对混合液的搅拌程度，加强了搅拌装置对混合液的直接机械剪切作用；二、限定了混合液的循环路径，确立了充分循环的流型，使反应腔室2内所有物料均能通过导流筒10内的强烈混合区；三、有效地控制了反应釜中混合液回流的速度和方向，获得一个特定的流型。

综上，上述设计既有利于镍钴锰混合盐溶液和碱液、络合剂的充分混合，使前驱体成形效果更好，同时也能保证前驱体颗粒的分散性较好。

本实施例中所述反应腔室2的容积为30~60立方米，为大容积反应釜。

相比现有技术而言，本实用新型解决了反应釜放大后剪切力减弱导致前驱体颗粒易团聚等不足。具有结构设计巧妙，搅拌剪切力强等优点。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。