一种正极材料前驱体反应装置及其制备方法与流程

本发明涉及电池，尤其涉及一种正极材料前驱体的反应装置及其制备方法。

背景技术：

1、随着电动化技术的普及，新能源车逐渐替代燃油车成为主流交通工具，从矿产开采到化工冶炼形成原料，再通过原料共沉淀合成前驱体材料，前驱体材料进行配比烧结成为正极材料，从而应用到电芯的加工制造中。

2、常用的前驱体制备原料包括沉淀剂氢氧化钠、络合剂氨水、金属盐硫酸锰、硫酸镍等化合物，在前驱体制造中原料的利用率和制造成本息息相关，但是在生产和试验过程中原料在除铁器和过滤器内部有一定的残留。

3、公开号为cn215742284u的中国专利文献公开了一种三元前驱体原料溶液的多级过滤装置，包括第一储槽、除铁器、过滤器、第二储槽、大精密过滤器、小精密过滤器、第三储槽，所述第一储槽侧壁的出液口通过管道与所述除铁器的进液口连接，所述除铁器的出液口通过管道与所述袋式过滤器顶部的进液口连接，所述袋式过滤器侧壁的出液口与所述第二储槽顶部的进液口连接，所述第二储槽侧壁的出液口与所述大精密过滤器侧壁的进液口连接，所述大精密过滤器顶部的出液口与所述小精密过滤器侧壁的进液口连接，所述小精密过滤器底部的出液口与所述第三储槽顶部的进液口连接。

4、公开号为cn110270292a的中国专利文献公开了一种三元前驱体过滤浓缩系统及其浓缩方法，包括与原料溶解罐连接的去油去磁系统、与所述去油去磁系统连接的增稠系统，所述去油去磁系统包括过滤机、所述过滤机与第一过渡罐连接，所述过滤机的出料端与所述第一过渡罐进料端之间还设置有除油器与除磁器，所述第一过渡罐之间设置有搅拌机构，所述第一过渡罐的出料端通过计量泵与增稠系统连接。

5、这些装置使用时不可避免地有残留的原料，残留的原料长时间不处理会出现结晶现象堵塞管路，同时，原料的过滤较为简单，其中仍有部分杂质未被滤除，其中的氧气会逐渐使残留原料中的二价金属离子出现氧化的现象，若氧化的离子参与反应会引起前驱体产品质量下降，若将残留的盐、碱原料通过人工开盖排出收集储存，既增加了原料被氧化的风险又易污染环境增加环保处理压力和危害劳动者身体健康。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种原液中杂质滤除充分的正极材料前驱体反应装置及其制备方法。

2、一种正极材料前驱体反应装置，包括：

3、盐系统，用于形成盐原液；

4、碱系统，用于形成碱原液；

5、惰性气体系统，连通盐系统和碱系统，用于为盐系统和碱系统充入预设压力的惰性气体；

6、反应釜，连通盐系统和碱系统，盐原液和碱原液在反应釜中发生反应；

7、盐系统包括形成盐原液的盐溶解罐和用于将盐溶解罐中的盐原液向反应釜中输送的盐输送管路，盐输送管路上依次串联连接有盐过滤器、盐除铁器和盐储存罐，盐系统还包括分别连通盐过滤器的上游端和盐除铁器并用于回收盐过滤器和盐除铁器中残留盐原液的盐回收罐，盐储存罐与盐回收罐之间设有盐循环管路；

8、碱系统包括形成碱原液的碱溶解罐和用于将碱溶解罐中的碱原液向反应釜中输送的碱输送管路，碱输送管路上依次串联连接有碱过滤器、碱除铁器和碱储存罐，碱系统还包括分别连通碱过滤器的上游端和碱除铁器并用于回收碱过滤器和碱除铁器中残留碱原液的碱回收罐，碱储存罐与碱回收罐之间设有碱循环管路。

9、优选地，正极材料前驱体反应装置包括第一状态和第二状态，盐输送管路和/或盐循环管路中设置有第一驱动组件，碱输送管路和/或碱循环管路中设置有第二驱动组件，当正极材料前驱体反应装置处于第一状态时，第一驱动组件驱动盐原液在盐输送管路和盐循环管路中循环流动，第二驱动组件驱动碱原液在碱输送管路和碱循环管路中循环流动；当正极材料前驱体反应装置处于第二状态时，盐系统中的盐原液和碱系统中的碱原液流入反应釜发生反应。盐原液和碱原液经循环流动充分滤除其中的杂质后流入反应釜发生反应，能够形成球度更好且更致密的正极材料前驱体，有利于提高正极材料前取体的产品质量。

10、进一步地，正极材料前驱体反应装置包括第一三通阀，第一三通阀包括第一接口、第二接口和第三接口，第一接口连通至盐储存罐，第二接口连通至盐回收罐，第三接口连通至反应釜，该设置方式能够能够精简管路的结构和数量。

11、进一步地，当正极材料前驱体反应装置处于第一状态时，第一接口和第二接口连通；当正极材料前驱体反应装置处于第二状态且盐储存罐中有盐原液时，第一接口和第三接口连通；当正极材料前取体反应装置处于第二状态且盐储存罐中没有盐原液时，第二接口和第三接口连通。通过三通阀实现正极材料反应装置第一状态和第二状态之间的转换，并实现盐储存罐或盐回收罐中的盐原液流入反应釜，结构简单实用且成本低。

12、进一步地，正极材料前驱体反应装置包括第二三通阀，第二三通阀包括第四接口、第五接口和第六接口，第四接口连通至碱储存罐，第五接口连通至碱回收罐，第六接口连通至反应釜，该设置方式能够能够精简管路的结构和数量。

13、进一步地，当正极材料前驱体反应装置处于第一状态时，第四接口和第五接口连通；当正极材料前驱体反应装置处于第二状态且碱储存罐中有碱原液时，第四接口和第六接口连通；当正极材料前取体反应装置处于第二状态且碱储存罐中没有碱原液时，第五接口和第六接口连通。通过三通阀实现正极材料反应装置第一状态和第二状态之间的转换，并实现碱储存罐或碱回收罐中的碱原液流入反应釜，结构简单实用且成本低。

14、优选地，第一驱动组件包括第一驱动状态和第二驱动状态，当第一驱动组件处于第一驱动状态时，盐原液沿顺时针方向在盐输送管路和盐循环管路中流动；当第一驱动组件处于第二驱动状态时，盐原液沿逆时针方向在盐输送管路和盐循环管路中流动。该设置方式使盐过滤器和盐除铁器能够从不同方向充分滤除盐原液中的杂质，且使盐原液能够从不同方向充分地带走盐过滤器和盐除铁器中的残留盐原液。

15、优选地，第二驱动组件包括第三驱动状态和第四驱动状态，当第二驱动组件处于第三驱动状态时，碱原液沿顺时针方向在碱输送管路和碱循环管路中流动；当第二驱动组件处于第四驱动状态时，碱原液沿逆时针方向在碱输送管路和碱循环管路中流动。该设置方式使盐过滤器和盐除铁器能够从不同方向充分滤除盐原液中的杂质，且使盐原液能够从不同方向充分地带走盐过滤器和盐除铁器中的残留盐原液。

16、优选地，还包括陈化釜和过滤器，陈化釜的一端连通至反应釜，陈化釜的另一端连通至过滤器。浆液在反应釜中反应完成后输送至陈化釜进行陈化，陈化完成后输送至过滤器进行过滤，过滤完成后即可输出含有正极材料前驱体材料。

17、本发明还提供了一种正极材料前驱体的制备方法，使用如上所述任一正极材料前驱体反应装置，制备方法包括以下步骤：

18、步骤1，将盐原料与纯水在盐溶解罐中搅拌溶解形成盐原液，将碱原料在纯水中搅拌溶解形成碱原液；

19、步骤2，将盐原液使用盐输送管路从盐溶解罐输送到盐储存罐，输送过程中依次经过盐过滤器和盐除铁器进行过除杂及除铁，再将盐原液使用盐循环管路从盐储存罐回输到盐回收罐，盐回收罐中的盐原液重新经过盐过滤器进入到盐输送管路实现循环；

20、将碱原液使用碱输送管路从碱溶解罐输送到碱储存罐，输送过程中依次经过碱过滤器和碱除铁器进行过滤除杂及除铁，再将碱原液使用碱循环管路从碱储存罐回输到碱回收罐，碱回收罐中的碱原液重新经过碱过滤器进入到碱输送管路实现循环；

21、盐原液和碱原液循环过程中惰性气体系统向盐系统和碱系统充入预设压力的惰性气体，从而除去盐原液和碱原液中的氧气；

22、步骤3，将经过步骤2循环除杂、除铁及除氧气后的盐原液和碱原液输送到反应釜中进行反应，

23、步骤4，将反应完成的浆料进行陈化；

24、步骤5，将陈化完毕的浆料进行过滤得到最终的正极材料前驱体材料。

25、本发明的有益效果：

26、盐原液和碱原液在循环流动过程中带走了盐过滤器、盐除铁器、碱过滤器和碱除铁器中的残留盐原液和残留碱原液，减少了盐原液和碱原液的残留量，并避免了盐过滤器和盐除铁器因残留盐原液结晶导致管路堵塞。此外，盐原液和碱原液循环流动时，惰性气体系统向盐系统和碱系统中充入的预设压力的惰性气体也在随着盐原液和碱原液循环流动，此时惰性气体与盐原液、碱原液充分接触混合并具有搅拌功能，惰性气体的气压作用更易于盐原液和碱原液中的杂质气体析出。