一种连续式生产镍钴锰前驱体的系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种连续式生产镍钴锰前驱体的系统。一种连续式生产镍钴锰前驱体的系统，包括：母反应釜，所述母反应釜连接有金属盐溶液进液管、液碱进液管、络合溶液进液管，所述母反应釜还设有出料口；与所述母反应釜的所述出料口连通的浓缩机或离心机；所述浓缩机或所述离心机并联有多个子反应釜；每个所述子反应釜还连接有金属盐溶液进液管、液碱进液管、络合溶液进液管，且每个所述子反应釜设有溢流口。本实用新型专利技术解决了传统生产系统存在的液碱和络合剂利用率低的问题，以及生产稳定性不足的问题。

A Continuous System for Producing Nickel, Cobalt and Manganese Precursors

【技术实现步骤摘要】
一种连续式生产镍钴锰前驱体的系统
本技术涉及化工
，尤其是涉及一种连续式生产镍钴锰前驱体的系统。
技术介绍
锂离子电池作为一种清洁的二次能源，具有能量密度高、安全性能好、循环寿命长的特点，被广泛应用于电子产品、新能源汽车、储能设备等领域。正极材料作为锂离子电池的重要组成部分，其性能会直接影响锂离子电池的性能。目前最具应用前景的正极材料是镍钴锰酸锂，它是由镍钴锰的前驱体与锂盐通过煅烧制得。在生产镍钴锰前驱体时，往往采用浓缩的方法提高反应釜内的固体含量，浓缩后的前驱体返回反应釜，母液则排入母液槽，导致母液中的液碱和络合溶液没有得到充分地再利用。另外，反应釜一般采用一根金属盐管、一根液碱管、一根络合溶液管三根管进料，当金属盐、液碱或者络合溶液进料量较大时，会造成局部区域浓度过高，影响反应过程的稳定性。有鉴于此，特提出本技术。
技术实现思路
本技术的第一目的在于提供一种连续式生产镍钴锰前驱体的系统，该系统解决了传统生产系统存在的液碱和络合剂利用率低的问题，以及生产稳定性不足的问题。本技术的第二目的在于提供一种连续式生产镍钴锰前驱体的方法，该方法能够连续利用液碱和络合剂，提高两种原料的利用率，同时实现连续化的稳定生产。为了实现以上目的，本技术提供了以下技术方案：一种连续式生产镍钴锰前驱体的系统，包括：母反应釜，所述母反应釜连接有金属盐溶液进液管、液碱进液管、络合溶液进液管，所述母反应釜还设有出料口；与所述母反应釜的所述出料口连通的浓缩机或离心机；所述浓缩机或所述离心机并联有多个子反应釜；每个所述子反应釜还连接有金属盐溶液进液管、液碱进液管、络合溶液进液管，且每个所述子反应釜设有溢流口。如上文所述，本技术所提供的系统的核心在于：一个母反应釜并联连接多个子反应釜，其工作原理如下。首先，通过金属盐溶液进液管、液碱进液管、络合溶液进液管分别将金属盐溶液、液碱和络合溶液加入母反应釜中，进行共沉淀反应，得到料浆。然后母反应釜得到的料浆通过出料口进入浓缩机或离心机，通过浓缩或离心，获得母液(浓缩后的物料可以返回母反应釜继续参与反应，离心后的物料可以继续后续离心、干燥等处理)。将得到的母液分别加入多个并联的子反应釜，同时分别向每个子反应釜加入金属盐溶液、液碱和络合溶液(均通过各自设置的进液管加入)，使每个子反应釜内分别发生共沉淀反应；最后分别将每个子反应釜得到的物料进行后续处理(包括离心、烘干等)，得到不同或相同的镍钴锰前驱体。综上可知，本技术的系统主要通过母反应釜和多个子反应釜并联的机械结构实现了液碱和络合剂的多次重复利用，从而提高了利用率，对于某些工艺或某些类型的前驱体，子反应釜中的络合溶液加入量甚至可降低至零；另外将子反应釜的进液管从传统的三个增设至四个，使釜内原料分布更均匀，反应过程更稳定；第三，多个子反应釜呈并联状态，互不干扰，可生产出不同类型的连续式镍钴锰前驱体，并且不受母反应釜产品类型的制约。本技术所提供的系统适宜制备任意类型的镍钴锰前驱体。本技术中，离心机与子反应釜之间的连接可以通过母液(即离心得到的滤液)收集池实现，即将母液收集池作为母液的中转站。在以上结构基础上，本技术的系统还可进一步改进，具体如下。优选地，所述浓缩机或所述离心机与每个所述子反应釜之间通过流量控制阀连通。通过流量控制阀控制母液进入子反应釜的速度，进而控制子反应釜内的反应进程，方便不断调整反应原料的加入量，以满足实际产品需求。优选地，所述母反应釜与所述浓缩机或离心机通过隔膜泵连接。优选地，所有所述子反应釜的溢流口共同连通一个陈化槽；或者，每个所述子反应釜的溢流口分别连通一个陈化槽。当子反应釜所加入的金属盐组成相同，所制得的镍钴锰前驱体的类型相同，则可以共用陈化槽，简化设备和操作；若子反应釜所加入的金属盐组成不同，所制得的镍钴锰前驱体的类型不同，则需单独设置陈化槽。优选地，所述陈化槽依次连接离心机、烘干机。设置离心机、烘干机对物料进行另一个离心和干燥处理，获得前驱体。优选地，所述母反应釜和每个所述子反应釜内均设有搅拌器和加热器。通过控制搅拌器和加热器调整共沉淀反应的条件和过程。优选地，每个所述加热器连接有控温器。优选地，所述浓缩机设有浓缩物料出口和母液出口，所述母液出口与多个所述子反应釜连通；所述浓缩物料出口与所述母反应釜连通。浓缩物料经过浓缩物料出口返回母反应釜中，继续参与共沉淀反应，实现母反应釜的间歇式生产方式，即采用浓缩机并联子反应釜时，可以将间歇式生产(母反应釜的沉淀方式)与连续式生产(子反应釜的沉淀方式)连接为一体。优选地，所述子反应釜的数量为3个以上。本技术还提供了一种连续式生产镍钴锰前驱体的方法，包括下列步骤：步骤A：将金属盐溶液、液碱和络合溶液加入母反应釜中，进行共沉淀反应，得到料浆；步骤B：将所述料浆进行浓缩或离心，得到母液；步骤C：将所述母液分别加入多个并联的子反应釜，同时分别向每个所述子反应釜加入金属盐溶液、液碱和络合溶液，使每个所述子反应釜内分别发生共沉淀反应，分别将每个所述子反应釜得到的物料进行后续处理，得到不同或相同的镍钴锰前驱体。与上文所述的系统的工作原理相同，本技术的方法通过液碱和络合溶液在母反应釜和子反应釜之间的多次重复利用，提高了原料利用率，以及子反应釜中的反应稳定性，还增多了前驱体类型。在此基础上，该方法的工艺条件以及原料类型还可改进，具体如下。优选地，所述母反应釜内加入的金属盐溶液的组成与每个所述子反应釜加入的金属盐溶液的组成相同或不同。母反应釜与子反应釜、以及各个子反应釜之间加入的金属盐溶液的组成可以相同或不同，以制备相同或不同类型的镍钴锰前驱体。由于母反应釜与子反应釜以及各个子反应釜之间均是独立的，因此可以任意选择金属盐溶液的类型。优选地，多个所述子反应釜加入的金属盐溶液的组成相同或不同。优选地，进行所述浓缩时，得到母液的同时还得到浓缩物料，将所述浓缩物料返回所述母反应釜，参与共沉淀反应。优选地，所述镍钴锰前驱体的分子式为Ni1-x-yCoxMny(OH)2，按摩尔分数计，0≤x<1，0≤y<1。当x＝0时，前驱体为镍锰前驱体；当y＝0时，前驱体为镍钴前驱体。优选地，所述母反应釜和每个所述子反应釜内共沉淀反应的条件为：pH为10～13.5，反应温度为40～70℃。优选地，所述母反应釜和每个所述子反应釜内加入的液碱选自氢氧化钠水溶液和碳酸钠水溶液中的一种或两种以任意比的混合物。优选地，所述母反应釜和每个所述子反应釜内加入的络合剂为苹果酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、氨水、乙二胺四乙酸二钠、二巯基丙醇、磺基水杨酸、草酸钠、柠檬酸钠、苹果酸钠、巯基乙胺和二巯基丙醇磺酸钠中的任意一种或多种以任意比的混合物。优选地，所述金属盐溶液和所述络合溶液的溶剂分别独立地选自纯水、乙醇、乙醇的水溶液、丙醇和丙醇的水溶液中的任意一种或几种以任意比的混合物。优选地，所述金属盐溶液的浓度为0.5～4mol/L，所述液碱的浓度为1～20mol/L。优选地，所述步骤C中，将所述母液分别加入多个并联的子反应釜的流速为：100～1500L/h。优选地，所述后续处理依次为离心、烘干。综上，与现有技术相比，本技术达到了以下技术效果：(1)提高了液碱和络合剂的利用率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续式生产镍钴锰前驱体的系统，其特征在于，包括：母反应釜，所述母反应釜连接有金属盐溶液进液管、液碱进液管、络合溶液进液管，所述母反应釜还设有出料口；与所述母反应釜的所述出料口连通的浓缩机或离心机；所述浓缩机或所述离心机并联有多个子反应釜；每个所述子反应釜还连接有金属盐溶液进液管、液碱进液管、络合溶液进液管，且每个所述子反应釜设有溢流口。

【技术特征摘要】
1.一种连续式生产镍钴锰前驱体的系统，其特征在于，包括：母反应釜，所述母反应釜连接有金属盐溶液进液管、液碱进液管、络合溶液进液管，所述母反应釜还设有出料口；与所述母反应釜的所述出料口连通的浓缩机或离心机；所述浓缩机或所述离心机并联有多个子反应釜；每个所述子反应釜还连接有金属盐溶液进液管、液碱进液管、络合溶液进液管，且每个所述子反应釜设有溢流口。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述浓缩机或所述离心机与每个所述子反应釜之间通过计量泵连通。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述母反应釜与所述浓缩机或离心机通过隔膜泵连接。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所有所述子反...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛鹏，訚硕，任永志，伍兴科，张勤，
申请(专利权)人：中伟新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：贵州,52