[实用新型]一种共沉淀法制备锂离子电池富锂锰正极材料前驱体的装置

说明书

本实用新型提供了一种共沉淀法制备锂离子电池富锂锰正极材料前驱体的装置，包括反应器、温度控制装置、注剂装置和废气吸收罐，反应器设置于温度控制装置内，反应器中设置有搅拌器、pH计，所述反应器上还连接有废气出口和伸入反应器下部的氮气入口，废气出口与废气吸收罐连结，本实用新型还包括由真空罐、抽真空泵和溶液循环泵组成的抽真空过滤系统，本实用新型能及时将沉淀转移，避免了沉淀沉积导致溶液粘度增大，避免粘度高的物质粘附于测量仪器上导致测量误差影响实验参数的调整，同时过滤后的清液以喷射形式返回反应器可对溶液形成扰动，增强混合效果。

技术领域

本实用新型属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种共沉淀法制备锂离子电池富锂锰正极材料前驱体的装置。

背景技术

当前，具有比容量高、热稳定性好和价格低廉等优点的镍钴锰酸锂，是锂离子电池正极材料研究中的重点。镍钴锰氢氧化物，即镍钴锰前驱体，通过加入锂源经过高温烧结合制备富锂锰正极材料。由于前驱体的尺寸、形貌、结构等对富锂锰正极材料的技术指标有直接影响，因此，前驱体对富锂锰正极材料的生产至关重要。

目前，制备镍钴锰氢氧化物的常用方法为共沉淀法，其制备过程中沉淀剂和金属盐的配比对反应影响较大，常常由于反应器中局部浓度偏差导致实验结果失真，此外间歇式的制备过程中，随着沉淀生成液体粘度逐渐增大甚至变得粘稠，这一方面不利于溶液的充分混合，另一方面部分粘稠状物质粘附于测量仪表上也导致测量误差，如吸附于pH计上致使pH值检测失真而未能及时补充药剂调整pH值，而pH值对反应具重要影响，这势必导致实验结果误差较大，目前常规通过搅拌形式增强混合形式单一，对于粘度较高的流体效果不佳，因此，提供一种能够实现溶液充分混合、便于仪表准确检测的的制备装置非常必要。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种共沉淀法制备锂离子电池富锂锰正极材料前驱体的装置，本装置通过真空过滤将生成的沉淀物及时分离避免了流体粘度变高，此外，通过将滤后清液返排至反应器底部形成扰动强化溶液的混合。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种共沉淀法制备锂离子电池富锂锰正极材料前驱体的装置，包括反应器、温度控制装置、注剂装置、抽真空过滤装置和废气吸收罐，反应器位于温度控制装置内，反应器中盛有溶液，反应器中设置有伸入反应器下部的搅拌器、pH计，反应器上还连接有废气出口和伸入反应器下部的氮气入口，废气出口与废气吸收罐连结。

注剂装置包括金属盐溶液储罐、金属盐注剂泵、沉淀剂储罐、沉淀剂注剂泵，金属盐注剂泵的出入口分别与反应器和金属盐溶液储罐连通，用于向反应器中输送金属盐试剂；沉淀剂注剂泵的出入口分别与反应器和沉淀剂储罐连通，用于向反应器中输送沉淀剂试剂；

抽真空过滤装置包括真空罐、抽真空泵和溶液循环泵，真空罐内设置有过滤装置，如滤网，过滤装置将真空罐分给成两部分，其中的一部分与反应器的底部连通，另一部分与溶液循环泵和抽真空泵的入口连通，抽真空泵的出口通过管线与反应器连接且连接管线伸入反应器液面下，通过反应器溶液吸收真空罐中解析出的易挥发组分，避免过滤时溶液中的轻组分挥发损失；溶液循环泵的出口与反应器连通。

优选的，将真空罐设置于温度控制装置中，减少溶液循环过程的热量损失，降低溶液循环对反应器中溶液温度的影响。

优选的，反应器下部还设置有液体分布装置，液体分布装置与溶液循环泵出口通过管线连通，液体分布装置上还设置有喷嘴向下的喷头，喷头与反应器液面呈30-60度夹角，这有利于循环喷出的液体对反应器中溶液进行喷射扰动，使其混合更加均匀。

优选的，真空罐中过滤装置为过滤网，过滤网将真空罐分为上、下两部分，溶液循环泵入口与真空罐底部连通，反应器底部与真空罐顶部连通。

有益效果