能生成指數(shù)型梯度濃度溶液的噴霧加料裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能生成指數(shù)型梯度濃度溶液的 噴霧加料裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 全梯度型三元正極材料是一種新型的鋰電正極材料，具有高容量、高循環(huán)壽命的 優(yōu)勢，具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。這種材料顆粒具有全梯度結(jié)構(gòu)，顆粒中鎳組分和錳組分從顆 粒核心到顆粒外表呈現(xiàn)梯度濃度漸變。為了合成全梯度型三元正極材料，進(jìn)行連續(xù)化的產(chǎn) 業(yè)化生產(chǎn)，需要一種能連續(xù)生成梯度濃度溶液的自動加料裝置，以使加料溶液中鎳錳元素 的濃度可隨加料量呈梯度漸變。
[0003] 共沉淀法是合成三元正極材料的常用工藝，工藝難點在于如何控制加料中的金屬 離子均勻沉淀。傳統(tǒng)工藝通過共沉淀法制備三元材料前驅(qū)體時，采用液滴滴加方式在進(jìn)料 口加料。這種滴加進(jìn)料缺點在于加料不均或局部濃度過高。尤其在三元材料規(guī)?；a(chǎn) 中，大型反應(yīng)釜內(nèi)傳質(zhì)距離長，機械攪拌難以充分混合，因此傳統(tǒng)滴加進(jìn)料方式導(dǎo)致傳質(zhì)過 程緩慢，影響共沉淀反應(yīng)的均一度，最終不利于三元材料的產(chǎn)品質(zhì)量。
[0004] 在共沉淀反應(yīng)制備三元材料的工藝中，若采用自動噴霧式加料系統(tǒng)，霧化的原料 溶液均勻噴灑在反應(yīng)釜液面，有利于縮短傳質(zhì)距離，提高傳質(zhì)速率，從而保證共沉淀反應(yīng)的 均勻性和三元材料產(chǎn)品質(zhì)量。目前常規(guī)的噴霧加料裝置，噴霧濃度恒定，不能使噴霧生成梯 度式濃度漸變，所以常規(guī)噴霧加料裝置無法滿足梯度三元材料的生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種能生成指數(shù)型梯度濃度溶液的噴霧 加料裝置，通過梯度濃度溶液生成系統(tǒng)和噴霧系統(tǒng)聯(lián)用，生成的噴霧濃度按指數(shù)方式漸變。 該加料裝置可專用于指數(shù)型梯度三元材料的生產(chǎn)工藝中，且加料系統(tǒng)具有自動化、連續(xù)化 的優(yōu)點，能連續(xù)生成梯度濃度漸變的噴霧，節(jié)省了人工方式配制梯度溶液的麻煩。
[0006] 本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0007] -種能生成指數(shù)型梯度濃度溶液的噴霧加料裝置，其特殊之處在于：包括指數(shù)型 梯度濃度溶液生成系統(tǒng)和自動噴霧系統(tǒng)，且雙系統(tǒng)聯(lián)用。
[0008] 本實用新型的能生成指數(shù)型梯度濃度溶液的噴霧加料裝置，所述指數(shù)型梯度濃度 溶液生成系統(tǒng)包括補液罐和混液罐，該補液罐和混液罐分別在頂部和底部設(shè)有進(jìn)料口和出 料口，進(jìn)料口和出料口處都設(shè)有閥門，補液罐的出料口通過第一計量泵與混液罐的進(jìn)料口 連通；所述自動噴霧系統(tǒng)包括噴射器和空氣壓縮機，噴射器的進(jìn)氣口通過管線與空氣壓縮 機連通，混液罐的出料口通過第二計量泵與噴射器連接。
[0009] 本實用新型的能生成指數(shù)型梯度濃度溶液的噴霧加料裝置，混液罐頂蓋上設(shè)有 電動機械攪拌器，該電動機械攪拌器的攪拌槳伸入混液罐內(nèi)，攪拌槳距離混液罐罐底約為 1-10 cm。攪拌桿和槳葉采用304不銹鋼或316L不銹鋼，進(jìn)一步優(yōu)選在其表面噴涂防腐涂 料。槳葉可采用推進(jìn)式、渦輪式、鋸齒圓盤式和折葉槳式等，進(jìn)一步優(yōu)選推進(jìn)式和渦輪式。
[0010] 進(jìn)一步，補液罐和混液罐截面積相等，兩液罐底部固定在同一高度的支架上。
[0011] 本實用新型的能生成指數(shù)型梯度濃度溶液的噴霧加料裝置，噴射器所置高度不低 于混液罐出料口閥門所在高度。噴射器可采用螺旋噴嘴、錐形噴嘴或扇形噴嘴，進(jìn)一步優(yōu)選 為螺旋噴嘴。
[0012] 進(jìn)一步，噴嘴材質(zhì)采用316L不銹鋼、噴漆處理的316L不銹鋼、陶瓷或塑料，進(jìn)一步 優(yōu)選為陶瓷或塑料材質(zhì)，再進(jìn)一步優(yōu)選為陶瓷材質(zhì)。
[0013] 本實用新型的有益效果是：本實用新型所提供的能生成指數(shù)型梯度濃度溶液的噴 霧加料裝置，省去了人工配制梯度濃度溶液的繁瑣，能自動連續(xù)地生成指數(shù)梯度濃度溶液， 且由聯(lián)用的噴霧系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成噴霧形態(tài)的加料，避免了合成三元材料時加料不均和局部濃度 過高。本實用新型加料裝置專用于指數(shù)型梯度三元材料的連續(xù)化、規(guī)?；a(chǎn)。
【附圖說明】
[0014] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0015] 圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2是實施例噴霧中鎳離子濃度的指數(shù)式漸變曲線示意圖。
[0017] 圖3是實施例噴霧中錳離子濃度的指數(shù)式漸變曲線示意圖。
[0018] 圖中，1補液罐，2補液罐進(jìn)料口閥門，3補液罐出料口閥門，4第一計量泵，5混液 罐，6電動機械攪拌器，7混液罐進(jìn)料口閥門，8混液罐出料口閥門，9第二計量泵，10噴射器， 11空氣壓縮機，12指數(shù)型梯度濃度溶液生成系統(tǒng)，13自動噴霧系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0019] 附圖是本實用新型的一種【具體實施方式】。該實施例包括指數(shù)型梯度濃度溶液生成 系統(tǒng)12和自動噴霧系統(tǒng)13,且雙系統(tǒng)聯(lián)用。所述指數(shù)型梯度濃度溶液生成系統(tǒng)12包括補 液罐1和混液罐5,所述補液罐1沒有攪拌裝置，而混液罐5具有攪拌裝置，電動機械攪拌 器6位于混液罐5頂蓋，攪拌桿和槳葉采用304不銹鋼，表面噴涂有防腐涂料，以避免本系 統(tǒng)向加料溶液中引入鐵雜質(zhì)。攪拌桿和槳葉伸入混液罐5底部，槳葉離罐底約1-lOcm，槳葉 采用推進(jìn)式。補液罐1和混液罐5分別在頂部和底部設(shè)有進(jìn)料口和出料口，進(jìn)料口和出料 口處都設(shè)有閥門，補液罐1和混液罐5截面積相等，液罐底部固定在同一高度的支架，補液 罐1的出料口閥門3通過第一計量泵4與混液罐5的進(jìn)料口閥門7連通。
[0020] 所述自動噴霧系統(tǒng)13包括噴射器10和空氣壓縮機11，噴射器10的進(jìn)氣口通過管 線與空氣壓縮機11連通，混液罐5的出料口閥門8通過第二計量泵9與噴射器10連接，噴 射器10的位置高于第二計量泵9,噴射器10采用螺旋噴嘴，噴嘴采用陶瓷制成，以提高噴霧 系統(tǒng)耐腐蝕性能，避免向加料中引入鐵雜質(zhì)。
[0021] 本加料裝置專用于梯度三元材料合成。使用時補液罐1用于盛儲低鎳高錳濃度的 原料溶液，通過硫酸鎳和硫酸錳配制低鎳高錳濃度的溶液，由補液罐1頂部進(jìn)料口裝入罐 內(nèi)，灌液時開啟進(jìn)料口閥門2關(guān)閉出料口閥門3,所述溶液鎳離子濃度為人錳離子濃 度為C 7 (ifo人混液罐5用于盛儲高鎳低錳濃度的原料溶液，同理，通過硫酸鎳和硫酸錳配制 高鎳低錳濃度的溶液裝入混液罐5,所述溶液鎳離子濃度為人錳離子濃度為人
[0022] 本實施例中，為生成指數(shù)梯度濃度溶液，并使加料系統(tǒng)輸出的鎳離子濃度逐漸降 低而錳離子濃度逐漸升高，在給補液罐1和混液罐5裝液時，鎳離子濃度C7你/) 你/」， 猛離子濃度為q (Mn)> c2 (Mn)。
[0023] 本實施例中，為生成指數(shù)梯度濃度溶液，并自動化連續(xù)化生成所述溶液，開啟補液 罐1的進(jìn)料口閥門2、出料口閥門3和第一計量泵4,開啟混液罐5的進(jìn)料口閥門7、出料口 閥門8、第二計量泵9和電動機械攪拌器6。因此實現(xiàn)補液罐1自動向混液罐5中加液，所 加液體與混液罐5原有溶液在電動機械攪拌下混合均勻。為使混液管準(zhǔn)確輸出指數(shù)梯度濃 度的溶液，調(diào)節(jié)第一計量泵4和第二計量泵9,使兩泵輸出液體時流量相等。
【主權(quán)項】
1. 一種能生成指數(shù)型梯度濃度溶液的噴霧加料裝置，其特征在于：包括指數(shù)型梯度濃 度溶液生成系統(tǒng)（12)和自動噴霧系統(tǒng)（13)，且雙系統(tǒng)聯(lián)用；所述指數(shù)型梯度濃度溶液生成 系統(tǒng)（12)包括補液罐（1)和混液罐（5);所述自動噴霧系統(tǒng)（13)包括噴射器（10)和空氣壓 縮機（11)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能生成指數(shù)型梯度濃度溶液的噴霧加料裝置，其特征在于： 補液罐（1)和混液罐（5)分別在頂部和底部設(shè)有進(jìn)料口和出料口，進(jìn)料口和出料口處都設(shè) 有閥門，補液罐（1)的出料口閥門（3)通過第一計量泵（4)與混液罐（5)的進(jìn)料口閥門（7) 連通；噴射器（10)的進(jìn)氣口通過管線與空氣壓縮機（11)連通，混液罐（5)的出料口閥門（8) 通過第二計量泵（9)與噴射器（10)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能生成指數(shù)型梯度濃度溶液的噴霧加料裝置，其特征在 于：混液罐（5)頂蓋上設(shè)有電動機械攪拌器（6)，該電動機械攪拌器（6)的攪拌槳（8)伸入 混液罐（5)內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能生成指數(shù)型梯度濃度溶液的噴霧加料裝置，其特征在 于：補液罐（1)和混液罐（5)截面積相等，兩液罐底部固定在同一高度的支架上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的能生成指數(shù)型梯度濃度溶液的噴霧加料裝置，其特征在于： 電動機械攪拌器（6)的攪拌槳距離混液罐（5)罐底約為1-10 cm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能生成指數(shù)型梯度濃度溶液的噴霧加料裝置，其特征在 于：噴射器（10)所置高度不低于混液罐（5)出料口閥門（8)所在高度。
【專利摘要】本實用新型公開了一種能生成指數(shù)型梯度濃度溶液的噴霧加料裝置，包括指數(shù)型梯度濃度溶液生成系統(tǒng)和自動噴霧系統(tǒng)，且雙系統(tǒng)聯(lián)用，整個加料裝置主要包括混液罐、補液罐、機械攪拌器、計量泵、噴射器、空氣壓縮機、閥門和管線等。補液罐專用于盛儲高鎳低錳濃度的溶液，混液罐專用于盛儲低鎳高錳濃度的溶液，補液罐以恒定流速向混液罐中自動加液，混液罐所流出的鎳錳離子濃度可隨累積流量呈現(xiàn)指數(shù)型梯度濃度變化，流出液再通過管線進(jìn)入自動噴射器生成噴霧。噴霧中的鎳、錳離子濃度，可隨總噴霧量呈現(xiàn)指數(shù)型梯度變化，故本實用新型加料裝置可專用于合成指數(shù)型梯度結(jié)構(gòu)的新型三元正極材料及其連續(xù)化生產(chǎn)。
【IPC分類】B01J4-02, B01J19-26
【公開號】CN204429249
【申請?zhí)枴緾N201420862217
【發(fā)明人】張會斌, 王瑛, 王勝偉, 趙成龍, 牛龍偉, 蔣文法, 趙洪東, 劉麗娜
【申請人】山東玉皇新能源科技有限公司, 山東玉皇化工有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2014年12月31日