CN114749107A

CN114749107A - 一种三元前驱体生产系统

Info

Publication number: CN114749107A
Application number: CN202210413925.3A
Authority: CN
Inventors: 张佳峰; 邹景田; 李鹏飞; 彭德招; 余桂辉; 王小玮; 胡文阳; 陆昕宇
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2022-04-20
Filing date: 2022-04-20
Publication date: 2022-07-15

Abstract

本发明涉及电极材料生产技术领域，特别涉及一种三元前驱体的生产系统，包括反应釜本体、第一进料组件、筛选组件和第二进料组件，所述第一进料组件设置有两组，两组所述第一进料组件分别通过支架固定在反应釜本体的两侧；本发明通过筛选组件与添加组件的配合，对固体原料进行筛分、过滤以及准确的定量，同时将大颗粒固体原料滤出，小颗粒固体原料则通过固体添加组件加入反应釜的内部；通过两个进料组件的配合，可同时添加不同的原料，给电极材料原料的生产带来便捷。

Description

一种三元前驱体生产系统

技术领域

本发明属于电极材料生产技术领域，具体涉及一种三元前驱体生产系统。

背景技术

锂离子电池的关键材料是正极材料，约占锂离子电池成本的30％，目前市场上应用的主要有钴酸锂、三元材料、锰酸锂、磷酸铁锂。其中，三元材料，即镍钴锰酸锂材料，是一种新型锂电池正极材料；相比其他正极材料而言，具有质量比容量高，成本低、热稳定性好、能量密度大优点，被广泛应用数码电子产品、电动工具、电动自行车等领域。

三元材料的制备主要采用三元前躯体与锂源混合后高温烧结制备。镍钴锰氢氧化物是被广泛使用的三元前驱体材料，化学通式为Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，具体以镍盐、钴盐、锰盐为原料，并按照实际需要调整镍钴锰的具体用量比例(x:y:z)合成。

现有技术中常通过掺杂的方式来改变并提升三元正极材料或三元前躯体材料的性能，在生产时，需将一种或多种一定量的掺杂固体原料或其他原料加入反应釜中，并在合适的反应温度、搅拌速度及pH下产生电极材料，现有反应釜通常不具有对多种固体原料筛选以及称量的功能，使进入反应釜内的固体原料存在较大颗粒或存在重量的不确定性，从而影响掺杂效果，因此我们需要提出一种三元前驱体生产系统。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了三元前驱体生产系统，包括反应釜本体、第一进料组件、筛选组件和第二进料组件，所述第一进料组件设置有两组，两组所述第一进料组件分别通过支架固定在反应釜本体的两侧，所述第二进料组件安装在反应釜本体的上端，所述筛选组件通过四个电动推杆安装在第二进料组件的上方，所述反应釜本体的外壁设置有带有电磁阀的排料管；

所述筛选组件包括第三桶体和第二桶盖，所述第二桶盖活动插接在第三桶体的上端，所述第三桶体的内部活动安装有筛网，所述第三桶体的下端设置有喇叭状的第一下料管，所述电动推杆的活塞杆端与第三桶体的下端固定，所述第三桶体的侧壁连通有带有电磁阀的排废管，所述排废管位于筛网的上方；

所述第二进料组件包括第二称量桶，所述第一下料管的下端插接在第二称量桶的上端，所述第二称量桶的下端设置有第二下料管，所述第二下料管上安装有电磁阀，所述第二称量桶呈透明设置，所述第二称量桶的外壁设置有第二刻度线。

进一步的，所述第二桶盖上表面中心固定有第二扶手，所述第二桶盖的下表面开设有供第三桶体上端插入的插槽。

进一步的，所述第三桶体的内部固定有环形的支撑块，所述筛网活动放置在支撑块的上表面。

进一步的，所述第二称量桶包括第二桶体，所述第二桶体呈空心圆柱体设置，所述第二桶体的上端开设有供第一下料管插接的进料口，第一下料管插入第二桶体的长度至少为5CM。

进一步的，每组所述第一进料组件包括第一称量桶，所述第一称量桶的外壁连通有带有电磁阀的连接管，两组所述第一称量桶上的连接管均与反应釜本体上端侧壁连通，且两组所述第一称量桶呈对称设置，所述第一称量桶的外壁设置有第一刻度线，所述第一称量桶呈透明设置。

进一步的，所述第一称量桶包括第一桶体和第一桶盖，所述第一桶盖的上表面固定有第一扶手，所述第一桶盖的下表面开设有供第二桶体安装的凹槽，所述连接管的下表面外壁与第一桶体的内底部平齐，所述反应釜本体的侧壁开设有供两个连接管安装的安装孔。

进一步的，所述支架包括支撑板和固定板，所述固定板垂直固定在支撑板的下表面，所述固定板的一侧与反应釜本体的外壁固定，所述固定板另一侧与支撑板之间倾斜设置有支撑杆，所述第一称量桶固定在支撑板的上表面。

进一步的，所述反应釜本体的内部安装有搅拌组件，所述搅拌组件通过电机驱动，所述电机安装在反应釜本体的上端，且所述反应釜本体的下端安装有支腿。

进一步的，所述搅拌组件包括转轴，所述转轴的一端贯穿反应釜本体的内底部与电机的输出轴连接，所述转轴下端的外壁与反应釜本体转动连接，所述转轴的外壁等距安装有两组搅拌杆，每组所述搅拌杆设置有多个矩形杆，多个矩形杆等角度分布在转轴的四周，所述搅拌杆的上端呈锥形设置。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过筛选组件与进料组件的配合，使固体原料在添加前先对固体原料进行筛分、过滤和准确的定量，将大颗粒固体原料滤出，小颗粒固体原料则通过固体添加组件加入反应釜的内部，从而避免大颗粒固体原料进入反应釜本体的内部，以加快固体原料反应的速率。

2、本发明通过两个进料组件的配合，可同时添加不同的原料，给电极材料原料的生产带来便捷。

3、本发明通过第二称量桶和第二刻度线的配合，便于实时观察第二称量桶内产物的重量以及添加量，便于进行反应釜本体进行定量添加，从而提高原料添加的便捷性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例的筛选组件剖面结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例的液体添加组件结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例的支架结构示意图；

图5示出了根据本发明实施例的反应釜本体内部结构示意图；

图6示出了根据本发明实施例的搅拌组件结构示意图。

图中：1、反应釜本体；2、支架；201、支撑板；202、固定板；203、支撑杆；3、第一称量桶；301、第一桶体；302、第一桶盖；303、第一扶手；304、连接管；305、第一刻度线；4、筛选组件；401、第三桶体；402、第一下料管；403、排废管；404、筛网；405、支撑块；406、第二桶盖；407、第二扶手；408、插槽；5、第二称量桶；501、第二桶体；502、第二下料管；6、电动推杆；7、排料管；8、电机；9、搅拌组件；901、转轴；902、搅拌杆；10、进料口；11、安装孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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。

本发明实施例提供了三元前驱体生产系统，如图1所示，包括反应釜本体1、第一进料组件、筛选组件4和第二进料组件，第一进料组件设置有两组，两组第一进料组件分别通过支架2固定在反应釜本体1的两侧，第二进料组件安装在反应釜本体1的上端，筛选组件4通过四个电动推杆6安装在第二进料组件的上方，1反应釜本体1的外壁设置有带有电磁阀的排料管7。

如图2所示，筛选组件4包括第三桶体401和第二桶盖406，第二桶盖406活动插接在第三桶体401的上端，第三桶体401的内部活动安装有筛网404，第三桶体401的下端设置有喇叭状的第一下料管402，电动推杆6的活塞杆端与第三桶体401的下端固定，第三桶体401的侧壁连通有带有电磁阀的排废管403，排废管403位于筛网404的上方，通过电动推杆6带动第三桶体401做上下往复运动，使第三桶体401出现上下桶动的情况，可加快第三桶体401内部固体原料的筛选速率，通过排废管403的设置，便于将筛选出的大颗粒固体原料排出第三桶体401，从而便于对大颗粒固体原料进行回收循环使用。

第二桶盖406上表面中心固定有第二扶手407，第二桶盖406的下表面开设有供第三桶体401上端插入的插槽408，通过第二扶手407便于安装和拆卸第二桶盖406，且通过第二桶盖406的设置，可降低第三桶体401内部固体体原料气味的散发降低环境污染。

第三桶体401的内部固定有环形的支撑块405，筛网404活动放置在支撑块405的上表面，使筛网404为可拆卸设置，便于根据实际使用需求更换含有不同网孔直径的筛网404。

如图5所示，第二进料组件包括第二称量桶5，第一下料管402的下端插接在第二称量桶5的上端，第二称量桶5的下端设置有第二下料管502，第二下料管502上安装有电磁阀，电磁阀设置为含有流量调节的阀体，便于控制第二称量桶5的下料及下料的速率，第二称量桶5呈透明设置，第二称量桶5的外壁设置有第二刻度线，筛选后的小颗粒原料进入第二称量桶5内，通过第二刻度线可实时观察第二称量桶5内固体的重量以及固体添加量，便于进行反应釜本体1进行固体定量添加。

如图5所示，第二称量桶5包括第二桶体501，第二桶体501呈空心圆柱体设置，第二桶体501的上端开设有供第一下料管402插接的进料口10，第一下料管402插入第二桶体501的长度至少为5CM，便于在电动推杆6带动第三桶体401上下抖动时，第一下料管402的下端始终位于第二桶体501的内部。

如图3所示，每组第一进料组件包括第一称量桶3，第一称量桶3的外壁连通有带有电磁阀的连接管304，两组第一称量桶3上的连接管304均与反应釜本体1上端侧壁连通，且两组第一称量桶3呈对称设置，第一称量桶3的外壁设置有第一刻度线305，第一称量桶3呈透明设置，在液体原料加入时，先将液体原料加入第一称量桶3内，通过刻度线可便于观察第一称量桶3内液体的容量以及液体添加至反应釜本体1内的添加量，便于对液体原料进行定量添加，且可根据实际使用情况添加相应容量的液体，避免液体因添加过量导致对多余液体进行回收使用，通过两个第一称量桶3可同时对不同的液体原料进行定量添加，从而提高液体原料添加的便捷性。

第一称量桶3包括第一桶体301和第一桶盖302，第一桶盖302的上表面固定有第一扶手303，第一桶盖302的下表面开设有供第二桶体501安装的凹槽，便于通过第一扶手303拆卸和安装第一桶盖302，从而便于对第一桶体301内部液体的添加，连接管304的下表面外壁与第一桶体301的内底部平齐，反应釜本体1的侧壁开设有供两个连接管304安装的安装孔11，通过连接管304便于将第一桶体301内部的液体输送至反应釜本体1的内部。

如图4所示，支架2包括支撑板201和固定板202，固定板202垂直固定在支撑板201的下表面，固定板202的一侧与反应釜本体1的外壁固定，固定板202另一侧与支撑板201之间倾斜设置有支撑杆203，第一称量桶3固定在支撑板201的上表面，通过支架2便于将第一称量桶3与反应釜本体1连接固定。

如图5和图6所示，反应釜本体1的内部安装有搅拌组件9，搅拌组件9通过电机8驱动，电机8安装在反应釜本体1的上端，且反应釜本体1的下端安装有支腿，搅拌组件9包括转轴901，转轴901的一端贯穿反应釜本体1的内底部与电机8的输出轴连接，转轴901下端的外壁与反应釜本体1转动连接，转轴901的外壁等距安装有两组搅拌杆902，每组搅拌杆902设置有多个矩形杆，多个矩形杆等角度分布在转轴901的四周，搅拌杆902的上端呈锥形设置，通过电机8带动转轴901转动，转轴901带动搅拌杆902移动，便于对反应釜本体1内部的固液混合物进行搅拌，加快固液混合物反应速率。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种三元前驱体生产系统，包括反应釜本体（1）、第一进料组件、筛选组件（4）和第二进料组件，其特征在于：所述第一进料组件设置有两组，两组所述第一进料组件分别通过支架（2）固定在反应釜本体（1）的两侧，所述第二进料组件安装在反应釜本体（1）的上端，所述筛选组件（4）通过四个电动推杆（6）安装在第二进料组件的上方，所述反应釜本体（1）的外壁设置有带有电磁阀的排料管（7）；

所述筛选组件（4）包括第三桶体（401）和第二桶盖（406），所述第二桶盖（406）活动插接在第三桶体（401）的上端，所述第三桶体（401）的内部活动安装有筛网（404），所述第三桶体（401）的下端设置有喇叭状的第一下料管（402），所述电动推杆（6）的活塞杆端与第三桶体（401）的下端固定，所述第三桶体（401）的侧壁连通有带有电磁阀的排废管（403），所述排废管（403）位于筛网（404）的上方；

所述第二进料组件包括第二称量桶（5），所述第一下料管（402）的下端插接在第二称量桶（5）的上端，所述第二称量桶（5）的下端设置有第二下料管（502），所述第二下料管（502）上安装有电磁阀，所述第二称量桶（5）呈透明设置，所述第二称量桶（5）的外壁设置有第二刻度线。

2.根据权利要求1所述的三元前驱体生产系统，其特征在于：所述第二桶盖（406）上表面中心固定有第二扶手（407），所述第二桶盖（406）的下表面开设有供第三桶体（401）上端插入的插槽（408）。

3.根据权利要求1所述的三元前驱体生产系统，其特征在于：所述第三桶体（401）的内部固定有环形的支撑块（405），所述筛网（404）活动放置在支撑块（405）的上表面。

4.根据权利要求1所述的三元前驱体生产系统，其特征在于：所述第二称量桶（5）包括第二桶体（501），所述第二桶体（501）呈空心圆柱体设置，所述第二桶体（501）的上端开设有供第一下料管（402）插接的进料口（10），第一下料管（402）插入第二桶体（501）的长度至少为5CM。

5.根据权利要求1所述的三元前驱体生产系统，其特征在于：每组所述第一进料组件包括第一称量桶（3），所述第一称量桶（3）的外壁连通有带有电磁阀的连接管（304），两组所述第一称量桶（3）上的连接管（304）均与反应釜本体（1）上端侧壁连通，且两组所述第一称量桶（3）呈对称设置，所述第一称量桶（3）的外壁设置有第一刻度线（305），所述第一称量桶（3）呈透明设置。

6.根据权利要求5所述的三元前驱体生产系统，其特征在于：所述第一称量桶（3）包括第一桶体（301）和第一桶盖（302），所述第一桶盖（302）的上表面固定有第一扶手（303），所述第一桶盖（302）的下表面开设有供第二桶体（501）安装的凹槽，所述连接管（304）的下表面外壁与第一桶体（301）的内底部平齐，所述反应釜本体（1）的侧壁开设有供两个连接管（304）安装的安装孔（11）。

7.根据权利要求5所述的三元前驱体生产系统，其特征在于：所述支架（2）包括支撑板（201）和固定板（202），所述固定板（202）垂直固定在支撑板（201）的下表面，所述固定板（202）的一侧与反应釜本体（1）的外壁固定，所述固定板（202）另一侧与支撑板（201）之间倾斜设置有支撑杆（203），所述第一称量桶（3）固定在支撑板（201）的上表面。

8.根据权利要求1所述的三元前驱体生产系统，其特征在于：所述反应釜本体（1）的内部安装有搅拌组件（9），所述搅拌组件（9）通过电机（8）驱动，所述电机（8）安装在反应釜本体（1）的上端，且所述反应釜本体（1）的下端安装有支腿。

9.根据权利要求8所述的三元前驱体生产系统，其特征在于：所述搅拌组件（9）包括转轴（901），所述转轴（901）的一端贯穿反应釜本体（1）的内底部与电机（8）的输出轴连接，所述转轴（901）下端的外壁与反应釜本体（1）转动连接，所述转轴（901）的外壁等距安装有两组搅拌杆（902），每组所述搅拌杆（902）设置有多个矩形杆，多个矩形杆等角度分布在转轴（901）的四周，所述搅拌杆（902）的上端呈锥形设置。