一种改进的Ni、Co、Mn三元正极材料前驱体合成的反应釜制造技术

本实用新型专利技术属于一种用于Ni、Co、Mn三元素系列锂离子电池正极材料前驱体合成的反应釜，包括反应釜1，反应釜1采用不锈钢材质，其外部设置有夹套，用于循环介质循环运动，其底部为椭圆封头，反应釜1的径高比为1/2～2/3，体积7L～5m

An improved reactor for the synthesis of Ni, Co and Mn precursors for three element cathode materials

The utility model belongs to a reaction kettle which is used for the synthesis of the precursor of lithium ion battery positive electrode material for Ni, Co and Mn three elements, including the reaction kettle 1, the reaction kettle 1 is made of stainless steel material, and the outside is set with a jacket, which is used for circulating medium circulation, the bottom is an elliptical head and the ratio of the diameter to the height ratio of the reaction kettle 1 is 1/2 to 2/3. Product 7L to 5m

【技术实现步骤摘要】
一种改进的Ni、Co、Mn三元正极材料前驱体合成的反应釜
本技术涉及一种改进的反应釜，主要用于Ni、Co、Mn三元素系列锂离子电池正极材料前驱体合成的反应釜。
技术介绍
随着社会各界对新能源的渴求，锂离子电池作为一种可再生的绿色新能源也进入了白热化的研究状态，三元材料作为一种新兴的锂离子电池正极材料越来越被人们所熟知。由于广阔的市场前景和极具潜力的发展状态吸引了大批量各种规模的企业投入到了三元材料研究和市场化当中。目前，Ni、Co、Mn三元素系列锂离子电池正极材料的合成一般是采用Ni、Co、Mn三元素系列前躯体与锂盐烧结而得来的，因此Ni、Co、Mn三元素系列锂离子电池正极材料的物化指标、形貌特征以及结构性能很大程度上受到了Ni、Co、Mn三元素系列锂离子电池正极材料前躯体的影响，故而，如何合成性能优良的Ni、Co、Mn三元素系列锂离子电池正极材料前躯体是每一个生产厂家需要解决的问题。反应釜作为Ni、Co、Mn三元素系列锂离子电池正极材料前躯体的合成设备，在材料的合成过程中扮演了重要的角色。在不断的研究当中我们发现，传统的反应釜设备存在明显的缺陷，由于运行过程中反应釜内部紊乱的流体状态导致反应系统的不稳定，我们需要不断的进行实时监控和系统调节来保证反应参数处于适宜的波动范围内。这不仅加大了控制的难度，增加了不定性因素的影响，而且由于反应系统的波动以及流体运动的不均匀性导致合成的材料晶核生长混乱、晶体粒度分布较宽、颗粒球形度不均等问题，从而使得合成的Ni、Co、Mn三元素系列锂离子电池正极材料前躯体达不到我们要求的结构和性能，增加了研发工作的难度，降低了生产过程中改进工作的效率。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于Ni、Co、Mn三元素系列锂离子电池正极材料前驱体合成的反应釜，其可以增加系统的稳定性，降低反应过程中对系统的控制难度，同时可以使流体形成相对规律的运动状态，缓减材料晶核生长混乱的问题，使合成的材料粒度分布变窄、球形度变好。同时，检测证明若是Ni、Co、Mn三元素系列锂离子电池正极材料前驱体中小颗粒的含量若是偏高，那么会给后续组装成的电池带来较大的影响，而本公司经过改进的反应釜能够有效的降低合成材料中的小颗粒含量，一定程度上优化了合成的Ni、Co、Mn三元素系列锂离子电池正极材料前驱体材料的结构和性能。为解决上述技术问题，本技术提出的技术方案为：一种用于Ni、Co、Mn三元素系列锂离子电池正极材料前驱体合成的反应釜，包括釜体，所述釜体顶部设有电机，釜体内设有搅拌轴，所述搅拌轴的上端与电机输出轴相连，所述搅拌轴的下端装设有多组上下间隔布置的搅拌桨；所述多组搅拌桨由两组不同方向的斜叶搅拌桨和圆盘型搅拌桨组合而成。作为上述技术方案的进一步改进：优选的，所述搅拌桨设有三组，自上而下依次为四叶顺时针向下倾斜搅拌桨、四叶顺时针向上倾斜搅拌桨和圆盘形搅拌桨。优选的，所述四斜叶搅拌桨的桨叶水平倾角为45°，桨径为釜径的1/2~2/3，桨宽为桨径的1/10~1/5；所述圆盘搅拌桨的桨径为釜径的1/3~1/2，所述的圆盘搅拌桨边缘设置成了锯齿状。优选的，所述的釜体的顶部设有两个进料口，釜体内设有两个与进料口连通的进料管道，所述进料管道垂直向下延伸至釜底平面处2~3cm，还设有一个氮气进气管，氮气管长度为釜体高度的1/2~2/3，一个测温管，随时监测温度，其长度为釜体高度的1/2~2/3。优选的，所属釜体的内壁均匀分布了四块侧挡板，所述侧挡板的宽度为釜径的1/20~1/10,侧档板的长度为釜体高度的1/2~2/3。优选的，釜体上部设有向下倾斜的溢流口，所述浆料溢流口与釜体之间的夹角为70°~80°。优选的，釜体底部为椭圆封头，并设有排料口。优选的，釜体侧面设有夹套，夹套上设有循环介质进口和出口。与现有技术相比，本技术的优点在于：本技术的用于Ni、Co、Mn三元素系列锂离子电池正极材料前驱体合成的反应釜，结构设计合理，搅拌轴上设置了三组由斜叶搅拌桨和圆盘搅拌桨组合而成的搅拌桨，圆盘搅拌桨具有很强的剪切力，上下两组不同倾斜方向的四叶搅拌桨可以提供强剪切力和竖直推动力。配合釜体内壁的四块侧挡板，组合搅拌桨的搅拌作用使得反应釜内的浆料形成四个比较稳定的螺旋形反应区，使得元素充分混合，均匀反应，形成的反应产物球形度好、粒径分布窄，与传统反应釜体系相比，同样的反应参数条件下，材料性能有明显的提升，系统也更加稳定，反应过程中的参数波动小，控制与调节更加简便，同时这样的四螺旋反应体系有效的解决了浆料在反应过程中发生的溅射的问题，进一步保证了系统的稳定与产品的稳定性。附图说明图1是本技术较佳实施例的整体结构示意图。图中：1-反应釜；2-进气口；3-测温管；4-进料管；5-溢流口；6-排气口；7-搅拌桨具体实施方式为了便于理解本技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本技术作更全面、细致地描述，但本技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。如图1所示，一种用于Ni、Co、Mn三元素系列锂离子电池正极材料前驱体合成的反应釜实施例，包括反应釜1，反应釜1采用不锈钢材质，其外部设置有夹套，用于循环介质循环运动，其底部为椭圆封头，反应釜1的径高比为1/2~2/3，体积7L~5m3；反应釜1的顶部设有进料管4、测温管3、进气口2和排气口6，底部设有排料口；进料管4底部距离釜底平面2cm；测温管3的长度为釜体高度的2/3，且测温管3的底部密封；进气口2连接的进气管长度为釜体高度的1/2；排气口6的设置是为了刚开始空气的排出，同时在反应过程中使釜内的气氛环境处于一个平稳的状态。本实施例中采用的搅拌桨为自上而下依次由四叶顺时针向下倾斜搅拌桨、四叶顺时针向上倾斜搅拌桨和圆盘形搅拌桨构成的组合桨，最上层桨叶距离搅拌桨底端的距离约为整个釜体高度的1/2，三层桨叶等高距离分布于桨轴的下半部分。四叶顺时针向下倾斜搅拌桨和四叶顺时针向上倾斜搅拌桨的桨径为釜径的1/2，桨宽为桨径的1/5，四叶顺时针向下倾斜搅拌桨的桨叶水平向下倾角为45°，四叶顺时针向上倾斜搅拌桨的桨叶水平向上倾角为45°。安装时，搅拌桨与外部电机连接，圆盘搅拌桨叶距离釜底部平面约1~2cm。本实施例中，釜体的内壁均匀分布了四块侧挡板，侧挡板的宽度为釜径的1/10,侧档板的长度为釜体高度的2/3。圆盘搅拌桨具有很强的剪切力，上下两组不同倾斜方向的四叶搅拌桨可以提供强剪切力和竖直推动力。配合釜体内壁的四块侧挡板，组合搅拌桨的搅拌作用使得反应釜内的浆料形成四个比较稳定的螺旋形反应区，使得元素充分混合，均匀反应，形成的反应产物球形度好、粒径分布窄，与传统反应釜体系相比，同样的反应参数条件下，材料性能有明显的提升，系统也更加稳定，反应过程中的参数波动小，控制与调节更加简便，同时这样的四螺旋反应体系有效的解决了浆料在反应过程中发生的溅射的问题，进一步保证了系统的稳定与产品的稳定性。在使用时，将配制好的盐溶液和碱溶液通过进料系统从釜体顶部的进料管4注入反应釜内，在搅拌桨的作用下分散，混合，发生反应，生成晶核，然后晶核进一步生长，通过釜体上的溢流口流出，进入陈化系统。通过连续进料、连续反应、连续溢流、然后陈化的过程，制备出我们想要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于Ni、Co、Mn三元素系列锂离子电池正极材料前驱体合成的反应釜，包括反应釜1，反应釜1采用不锈钢材质，其底部为椭圆封头；反应釜1的顶部设有进料管4、测温管3、进气口2和排气口6，底部设有排料口；进料管4底部距离釜底平面2cm；测温管3的长度为釜体高度的2/3，且测温管3的底部密封；进气口2连接的进气管长度为釜体高度的1/2；排气口6的设置是为了刚开始空气的排出，同时在反应过程中使釜内的气氛环境处于一个平稳的状态,反应釜所使用的搅拌桨为自上而下依次由四叶顺时针向下倾斜搅拌桨、四叶顺时针向上倾斜搅拌桨和圆盘形搅拌桨构成的组合桨7。

【技术特征摘要】
1.一种用于Ni、Co、Mn三元素系列锂离子电池正极材料前驱体合成的反应釜，包括反应釜1，反应釜1采用不锈钢材质，其底部为椭圆封头；反应釜1的顶部设有进料管4、测温管3、进气口2和排气口6，底部设有排料口；进料管4底部距离釜底平面2cm；测温管3的长度为釜体高度的2/3，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐瑞全，邢王燕，王海权，
申请(专利权)人：大连瑞源动力股份有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21