三元材料前驅體專用反應釜的製作方法

2023-11-05 23:03:42 2

專利名稱：三元材料前驅體專用反應釜的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種反應釜，專用於生產一種新型鋰離子電池正極Ni、Mn、Co三元材料前驅體[NiMnCo (OH) 2]的反應釜。
背景技術：
Ni、Mn、Co三元素系列鋰離子正極材料(LiNiXMnyCoZ02)，是近些年來發展很快的新型鋰電材料，具有很好的安全性能、較高的能量密度，且成本較低，作為正極的電池是電動汽車電池的有力競爭者。三元素系列鋰離子正極材料的生產普便採用三元前驅體[NiMnCo (OH) 2]配鋰燒結而製成的，因此前驅體的物化、結構性能直接影響到三元材料的性能。作為前驅體的反應釜必須要滿足三元材料性能極其結構要求。現有反應釜主要存在以下問題1、反應釜存在結構上不足，對保護氣體只能靠關閉出料口閥來實現密封，不能適應進料、出料的連續生產。2、釜體只設有四塊擋板，安裝兩層攪拌器，導致反應料液入釜時混合速速慢、分散能力差，Ni、Mn、Co氫氧化物晶核生長混亂，元素不能均勻分布，無法達到均勻性強的固溶體，球形度差，振實密度達不到技術要求。

實用新型內容針對現有技術中存在的上述問題，本實用新型提供了一種能連續化生產三元材料前驅體NiMnCo (OH) 2，以及滿足三元材料生產技術要求的專用反應釜。本實用新型採用的技術方案如下三元材料前驅體專用反應釜，包括釜體，所述釜體頂部設有電機，其特徵在於，所述釜體內設有攪拌軸，攪拌軸頂端與電機連接，攪拌軸的底端與釜體底部的軸承支座連接。進一步，所述攪拌軸自上而下依次安裝有三組四葉式平板攪拌槳、剪切攪拌槳，所述四葉式平板攪拌槳的槳葉上、下部均開有鋸齒。較為完善的是，所述四葉式平板攪拌槳的槳徑為釜徑的1/3 2/3，槳葉寬為槳徑的1/20 1/8，鋸齒高度為10 20mm，鋸齒間距為10 20_。較為完善的是，所述剪切攪拌槳的槳徑為釜徑的1/4 1/2，槳寬為槳徑的1/8 1/4。進一步，所述剪切攪拌槳的下部還設有保護氣體吹入環，保護氣體吹入環的環面上部開有多個小孔。較為完善的是，所述小孔的直徑為3 5mm，間距10 20mm。進一步，所述釜體內壁均勻分布有6塊側擋板，所述側擋板的寬度為釜徑的 1/20 1/10，長度為釜高的1/2 2/3 ；側擋板上密布有鋸齒，鋸齒高為20 30mm，鋸齒間距為20 30mm。[0016]進一步，所述釜體一側開有溢流口，溢流口向釜體內壁下側延伸300 500mm。進一步，所述釜體外層設有夾套，夾套的外層設有保溫層，保溫層的外層設有保護鋼殼。較為完善的是，所述釜體頂部採用平圓封頭，底部為錐形封頭；所述釜體徑高比為 1.5 2 1，釜體積為4 10立方米。本實用新型三元材料前驅體專用反應釜，可以滿足三元材料前驅體生產的工藝要求，在攪拌、氣體保護、溢流方式等方面均作了進一步的改進。反應料液入釜時混合速速快、 分散能力好，元素分布均勻，固溶體均勻性強，球形度好，振實密度等技術指標均達到優級。

為了便於本領域技術人員理解，
以下結合附圖對實用新型作進一步的說明。圖1是本實用新型的結構示意圖。圖2是側擋板的俯視結構示意圖。圖3是四葉式平板攪拌槳的俯視結構示意圖。圖4是剪切攪拌槳的俯視結構示意圖。圖5是保護氣體吹入環的俯視結構示意圖。
具體實施方式
如圖1-5所示，三元材料前驅體專用反應釜，釜體2頂部採用平圓封頭，底部為錐形封頭，釜體2徑高比為1.5 2 1，釜體積為4 10立方米，釜體2外層設有夾套4，夾套4的外層設有保溫層5，保溫層5的外層設有保護鋼殼。釜體2頂部設有電機1，釜體2內設有攪拌軸8，攪拌軸8頂端與電機1連接，攪拌軸8的底端與釜體2底部的軸承支座13連接。攪拌軸8自上而下依次安裝有三組四葉式平板攪拌槳9、剪切攪拌槳10，四葉式平板攪拌槳9的槳葉上、下部均開有鋸齒。四葉式平板攪拌槳9的槳徑為釜徑的1/3 2/3，槳葉寬為槳徑的1/20 1/8，鋸齒高度為10 20mm，鋸齒間距為10 20mm。剪切攪拌槳10的槳徑為釜徑的1/4 1/2，槳寬為槳徑的1/8 1/4，剪切攪拌槳具有高剪切力和很好的氣液混合分散能力。剪切攪拌槳10的下部設有保護氣體吹入環11，保護氣體吹入環11的環面上部開有多個小孔12，小孔12的直徑為3 5mm，間距10 20mm。釜體2內壁均勻分布有6塊側擋板3，側擋板3的寬度為釜徑的1/20 1/10，長度為釜高的1/2 2/3 ；側擋板3上密布有鋸齒，鋸齒高為20 30mm，鋸齒間距為20 30mm。釜體2 —側開有溢流口 6，溢流口 6向釜體2內壁下側延伸300 500mm，從而杜絕了保護氣體通過溢流口 6的損失，保證了在連續化生產時保護氣體氣壓的穩定性。釜體2上開有注料口 7，注料口 7通過注料管伸入釜體2內的底部。另外，反應釜還設有現有設備中常用的輔助裝置，例如溫度計安裝口、PH計安裝口、壓力表安裝口、排氣孔、人孔、循環水出入口、循環水排汙口以及釜體排汙口等等。按一定比例配製的Ni、Mn、Co反應原料溶液、一定濃度的NaOH溶液、NH40H通過計量系統從釜頂部注料口注入，在底層攪拌槳的作用下，快速分散、混合，然後反應產生晶核， 晶核逐步長大，通過溢流口流出，這個過程連續進料、連續反應、連續溢流出料，實現連續生產。在注入反應料液的同時，不斷通過保護氣體吹入環向釜內反應體系吹入保護氣體，並通過吹入量控制釜內保持一定的壓力。 以上內容僅僅是對本實用新型結構所作的舉例和說明，所屬本技術領域的技術人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，只要不偏離實用新型的結構或者超越本權利要求書所定義的範圍，均應屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.三元材料前驅體專用反應釜，包括釜體，所述釜體頂部設有電機，其特徵在於，所述釜體內設有攪拌軸，攪拌軸頂端與電機連接，攪拌軸的底端與釜體底部的軸承支座連接。
2.根據權利要求1所述的三元材料前驅體專用反應釜，其特徵在於，所述攪拌軸自上而下依次安裝有三組四葉式平板攪拌槳、剪切攪拌槳，所述四葉式平板攪拌槳的槳葉上、下部均開有鋸齒。
3.根據權利要求2所述的三元材料前驅體專用反應釜，其特徵在於，所述四葉式平板攪拌槳的槳徑為釜徑的1/3 2/3，槳葉寬為槳徑的1/20 1/8，鋸齒高度為10 20mm，鋸齒間距為10 20mm。
4.根據權利要求2所述的三元材料前驅體專用反應釜，其特徵在於，所述剪切攪拌槳的槳徑為釜徑的1/4 1/2，槳寬為槳徑的1/8 1/4。
5.根據權利要求2所述的三元材料前驅體專用反應釜，其特徵在於，所述剪切攪拌槳的下部還設有保護氣體吹入環，保護氣體吹入環的環面上部開有多個小孔。
6.根據權利要求5所述的三元材料前驅體專用反應釜，其特徵在於，所述小孔的直徑為3 5mm，間距10 20mm。
7.根據權利要求1所述的三元材料前驅體專用反應釜，其特徵在於，所述釜體內壁均勻分布有6塊側擋板，所述側擋板的寬度為釜徑的1/20 1/10，長度為釜高的1/2 2/3 ； 側擋板上密布有鋸齒，鋸齒高為20 30mm，鋸齒間距為20 30mm。
8.根據權利要求1所述的三元材料前驅體專用反應釜，其特徵在於，所述釜體一側開有溢流口，溢流口向釜體內壁下側延伸300 500mm。
9.根據權利要求1所述的三元材料前驅體專用反應釜，其特徵在於，所述釜體外層設有夾套，夾套的外層設有保溫層，保溫層的外層設有保護鋼殼。
10.根據權利要求1 9任何一項所述的三元材料前驅體專用反應釜，其特徵在於，所述釜體頂部採用平圓封頭，底部為錐形封頭；所述釜體徑高比為1.5 2 1，釜體積為4 10立方米。
專利摘要本實用新型涉及一種反應釜，專用於生產一種新型鋰離子電池正極Ni、Mn、Co三元材料前驅體[NiMnCo(OH)2]的反應釜。三元材料前驅體專用反應釜，包括釜體，所述釜體頂部設有電機，其特徵在於，所述釜體內設有攪拌軸，攪拌軸頂端與電機連接，攪拌軸的底端與釜體底部的軸承支座連接。本實用新型三元材料前驅體專用反應釜，可以滿足三元材料前驅體生產的工藝要求，在攪拌、氣體保護、溢流方式等方面均作了進一步的改進。反應料液入釜時混合速速快、分散能力好，元素分布均勻，固溶體均勻性強，球形度好，振實密度等技術指標均達到優級。
文檔編號H01M4/525GK202191908SQ20112031073
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月24日 優先權日2011年8月24日
發明者孫衛華, 孫朝軍, 李世輝, 王豔紅, 王錫芬 申請人:安徽亞蘭德新能源材料有限公司