一种低成本多功能三元前驱体合成装置的制作方法

本技术涉及锂离子电池正极材料前驱体合成的，尤其涉及一种低成本多功能三元前驱体合成装置。

背景技术：

1、锂离子电池由于能量密度高、寿命长、环境适应性强等优点在新能源汽车和储能领域具有广泛应用。锂电池正极材料占锂电池成本约40％,提高正极材料前驱体性能至关重要。我国是三元前驱体制造大国，2022年产量占比83％。目前行业中前驱体制备工序采取的是合成、洗涤、烘干等技术，该技术存在着生产设备多、流程长、效率低、人工成本高等难题导致企业降低生产成本难度高限制经济效益提升。尽管有很多工程及科研人员从事相关设备的改进但是前驱体制备工作效率并未有较大提升。

2、cn 214716519 u专利公开了一种制备三元前驱体的共沉淀反应装置，包括发生装置、碱溶解罐盐溶解罐、反应釜和过滤釜，发生装置与盐溶解罐、反应釜和过滤釜之间通过管道串联。碱溶解罐、盐溶解罐分别通过物料输送管道和反应釜串联，反应釜和过滤釜通过物料输送管道串联且反应釜的盐液进料口一端和进气口一端均设有超声装置。通过管道的串联，共用一套发生装置得到了综合利用又可有效的预防物料被氧化。在反应釜内的盐料进料口和进气口处均设有超声装置，在超声作用以及管路内流体自身重力的作用下，能够有效的防止反应物堵塞管道，从而保证反应连续稳定的进行。该专利在现有成熟的设备上进行局部优化改造但是其并未解决工艺流程长设备多等问题。

3、cn 218795858 u专利公开了一种正极材料前驱体共沉淀反应设备，包括反应釜，用于容纳前驱体浆料并供前驱体浆料在其中反应。输入单元，用于将前驱体浆料输入到主体中。搅拌组件，设置于反应釜内用于搅拌反应釜内的前驱体浆料。过滤组件包括若干个绕搅拌组件搅拌轴环向设置于反应釜内的滤芯，用于拦截反应釜内的前驱体以获得浓缩前驱体浆料并滤出滤清液。反应釜上设有液位计感测部的底端与滤芯的底部齐平或位于低于滤芯底部的位置。该实用新型正极材料前驱体共沉淀反应设备通过反应釜上设置的液位计可以记录液位从开始进液一直到膜过过滤组件上端的整个液位变化数据，由此为业主的后续生产的生产工艺改进提供了经验数据，但是生产成本及提升产能并未有明显提升。

4、cn 210206842 u专利公开了一种共沉淀合成反应装置，包括至少一个可独立进行反应的共沉淀合成反应模块，共沉淀合成反应模块包括框架、设置于所述框架内的散热风扇组件、设置于所述框架上的加热组件、设置于所述加热组件上的反应釜、设置于所述反应釜下方的电磁搅拌组件、设置于所述反应釜上方的冷却密封组件以及设置于所述冷却密封组件上的分配针组件。该实用新型的共沉淀合成反应装置可实现共沉淀反应和陈化过程自动进行，本实用新型可以同时进行多组共沉淀实验，在一个装置上完成多通道同时加料、混合、控温、陈化、反应监测(如ph值测量)等整个反应的过程，从而大大提高用共沉淀方法进行材料制备合成的效率且造价便宜，操作灵活但是结构复杂产业化难度较大。

5、现有的反应釜在对电池正极材料前驱体进行生产的过程中，对于反应缓慢的物料需要主反应釜与次反应釜协同反应过程，其中在主反应釜中实现晶体长大，在次反应釜中进行颗粒直径再分配和形貌调整。在此基础上，如果再需要对反应釜中的浆料进行浓缩，则需增设单独的浓缩机，并且增加了电池正极材料前驱体浆料在反应釜外的放置时间。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本实用新型提出一种低成本多功能三元前驱体合成装置，能够减少设备投入、缩短电池正极材料前驱体浆料游离在反应釜外的时间。

2、为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

3、一种低成本多功能三元前驱体合成装置，包括反应釜本体，反应釜本体内设有转筒，转筒内设有反应腔，转筒侧壁与反应釜本体之间形成外腔，转筒的侧壁上设有微孔，转筒的底部连接有驱动转筒旋转的离心电机，转筒旋转时浆料中的液体能够通过微孔从反应腔进入外腔；进料装置，用于将反应浆料输入到反应腔中；搅拌组件，用于分散反应腔的浆料；所述反应釜本体的底部设出液口，转筒底部设有出料口。

4、还包括加热装置，加热装置设于外腔中。

5、所述加热装置包括导热管，导热管盘附在转筒的外壁，并与转筒外壁预留有间隙，间隙大小为0.1-5mm。

6、所述搅拌组件包括搅拌电机和搅拌桨叶，搅拌电机包括减速机和转轴，搅拌桨叶位于转轴上。

7、所述搅拌桨叶分为上搅拌桨叶和下搅拌桨叶，上搅拌桨叶为推进式搅拌桨叶，下搅拌桨叶为圆盘式搅拌桨叶。

8、所述转筒为呈圆柱体状，顶部敞口；出液口和出料口处均设有阀门。

9、所述转筒的内壁上设有滤网，反应腔中浆料内的液体经滤网过滤后进入外腔。

10、所述转筒侧壁上微孔的孔径为0.5-5mm；所述滤网的孔径为3-15um。

11、所述进料装置包括若干根进料管，进料管从顶部插设在反应腔内。

12、所述进料装置包括4根进料管，4根进料管两两对称分布在上搅拌桨叶和下搅拌桨叶外侧。

13、本实用新型的有益效果：本实用新型通过将反应釜与浓缩机的过滤组件进行结合，在反应釜内设置用于离心的转筒，当反应进行到一定程度时，通过旋转转筒，对浆料进行离心，母液进入外腔并从出液口排出，使转筒内的浆料具有较高的浓度，实现了浆料反应和浓缩的连续进行。综上，装置能够整合多个工序并实现全自动化，转筒的设置能够使生产连续进行，减少设备投入、缩短电池正极材料前驱体浆料游离在反应釜外的时间，提高生产效率，降低成本。

技术特征：

1.一种低成本多功能三元前驱体合成装置，其特征在于，包括反应釜本体，反应釜本体内设有转筒(3)，转筒(3)内设有反应腔，转筒(3)侧壁与反应釜本体之间形成外腔，转筒(3)的侧壁上设有微孔，转筒(3)的底部连接有驱动转筒(3)旋转的离心电机(6)，转筒(3)旋转时浆料中的液体能够通过微孔从反应腔进入外腔；进料装置(5)，用于将反应浆料输入到反应腔中；搅拌组件，用于分散反应腔的浆料；所述反应釜本体的底部设出液口，转筒(3)底部设有出料口。

2.根据权利要求1所述的低成本多功能三元前驱体合成装置，其特征在于，还包括加热装置(4)，加热装置(4)设于外腔中。

3.根据权利要求2所述的低成本多功能三元前驱体合成装置，其特征在于，所述加热装置(4)包括导热管，导热管盘附在转筒(3)的外壁，并与转筒(3)外壁预留有间隙，间隙大小为0.1-5mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的低成本多功能三元前驱体合成装置，其特征在于，所述搅拌组件包括搅拌电机(1)和搅拌桨叶，搅拌电机(1)包括减速机(2)和转轴，搅拌桨叶位于转轴上。

5.根据权利要求4所述的低成本多功能三元前驱体合成装置，其特征在于，所述搅拌桨叶分为上搅拌桨叶和下搅拌桨叶，上搅拌桨叶为推进式搅拌桨叶(9)，下搅拌桨叶为圆盘式搅拌桨叶(8)。

6.根据权利要求1-3或5中任一项所述的低成本多功能三元前驱体合成装置，其特征在于，所述转筒(3)为呈圆柱体状，顶部敞口；出液口和出料口处均设有阀门(7)。

7.根据权利要求1所述的低成本多功能三元前驱体合成装置，其特征在于，所述转筒(3)的内壁上设有滤网，反应腔中浆料内的液体经滤网过滤后进入外腔。

8.根据权利要求7所述的低成本多功能三元前驱体合成装置，其特征在于，所述转筒(3)侧壁上微孔的孔径为0.5-5mm；所述滤网的孔径为3-15um。

9.根据权利要求1所述的低成本多功能三元前驱体合成装置，其特征在于，所述进料装置(5)包括若干根进料管，进料管从顶部插设在反应腔内。

10.根据权利要求9所述的低成本多功能三元前驱体合成装置，其特征在于，所述进料装置(5)包括4根进料管，4根进料管两两对称分布在上搅拌桨叶和下搅拌桨叶外侧。

技术总结
本技术提出了一种低成本多功能三元前驱体合成装置，涉及锂离子电池正极材料前驱体合成的技术领域。合成装置包括反应釜本体，反应釜本体内设有转筒，转筒内设有反应腔，转筒侧壁与反应釜本体之间形成外腔，转筒的侧壁上设有微孔，转筒的底部连接有驱动转筒旋转的离心电机，转筒旋转时浆料中的液体能够通过微孔从反应腔进入外腔；进料装置，用于将反应浆料输入到反应腔中；搅拌组件，用于分散反应腔的浆料；所述反应釜本体的底部设出液口，转筒底部设有出料口。本实用新合成装置能够整合多个工序并实现全自动化，转筒的设置能够使生产连续进行，减少设备投入、缩短电池正极材料前驱体浆料游离在反应釜外的时间，提高生产效率，降低成本。

技术研发人员：张海涛,邢盛洲,蒋丹枫,曹相斌
受保护的技术使用者：郑州中科新兴产业技术研究院
技术研发日：20230821
技术公布日：2024/3/21