[实用新型]能生成指数型梯度浓度溶液的喷雾加料装置

说明书

技术领域

    本实用新型属于化工设备技术领域，特别涉及一种能生成指数型梯度浓度溶液的喷雾加料装置。

背景技术

全梯度型三元正极材料是一种新型的锂电正极材料，具有高容量、高循环寿命的优势，具有良好的产业化前景。这种材料颗粒具有全梯度结构，颗粒中镍组分和锰组分从颗粒核心到颗粒外表呈现梯度浓度渐变。为了合成全梯度型三元正极材料，进行连续化的产业化生产，需要一种能连续生成梯度浓度溶液的自动加料装置，以使加料溶液中镍锰元素的浓度可随加料量呈梯度渐变。

共沉淀法是合成三元正极材料的常用工艺，工艺难点在于如何控制加料中的金属离子均匀沉淀。传统工艺通过共沉淀法制备三元材料前驱体时，采用液滴滴加方式在进料口加料。这种滴加进料缺点在于加料不均或局部浓度过高。尤其在三元材料规模化生产中，大型反应釜内传质距离长，机械搅拌难以充分混合，因此传统滴加进料方式导致传质过程缓慢，影响共沉淀反应的均一度，最终不利于三元材料的产品质量。

在共沉淀反应制备三元材料的工艺中，若采用自动喷雾式加料系统，雾化的原料溶液均匀喷洒在反应釜液面，有利于缩短传质距离，提高传质速率，从而保证共沉淀反应的均匀性和三元材料产品质量。目前常规的喷雾加料装置，喷雾浓度恒定，不能使喷雾生成梯度式浓度渐变，所以常规喷雾加料装置无法满足梯度三元材料的生产。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本实用新型提供一种能生成指数型梯度浓度溶液的喷雾加料装置，通过梯度浓度溶液生成系统和喷雾系统联用，生成的喷雾浓度按指数方式渐变。该加料装置可专用于指数型梯度三元材料的生产工艺中，且加料系统具有自动化、连续化的优点，能连续生成梯度浓度渐变的喷雾，节省了人工方式配制梯度溶液的麻烦。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种能生成指数型梯度浓度溶液的喷雾加料装置，其特殊之处在于：包括指数型梯度浓度溶液生成系统和自动喷雾系统，且双系统联用。

本实用新型的能生成指数型梯度浓度溶液的喷雾加料装置，所述指数型梯度浓度溶液生成系统包括补液罐和混液罐，该补液罐和混液罐分别在顶部和底部设有进料口和出料口，进料口和出料口处都设有阀门，补液罐的出料口通过第一计量泵与混液罐的进料口连通；所述自动喷雾系统包括喷射器和空气压缩机，喷射器的进气口通过管线与空气压缩机连通，混液罐的出料口通过第二计量泵与喷射器连接。

本实用新型的能生成指数型梯度浓度溶液的喷雾加料装置，混液罐顶盖上设有电动机械搅拌器，该电动机械搅拌器的搅拌桨伸入混液罐内，搅拌桨距离混液罐罐底约为1-10㎝。搅拌杆和桨叶采用304不锈钢或316L不锈钢，进一步优选在其表面喷涂防腐涂料。桨叶可采用推进式、涡轮式、锯齿圆盘式和折叶桨式等，进一步优选推进式和涡轮式。

进一步，补液罐和混液罐截面积相等，两液罐底部固定在同一高度的支架上。

本实用新型的能生成指数型梯度浓度溶液的喷雾加料装置，喷射器所置高度不低于混液罐出料口阀门所在高度。喷射器可采用螺旋喷嘴、锥形喷嘴或扇形喷嘴，进一步优选为螺旋喷嘴。

进一步，喷嘴材质采用316L不锈钢、喷漆处理的316L不锈钢、陶瓷或塑料，进一步优选为陶瓷或塑料材质，再进一步优选为陶瓷材质。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所提供的能生成指数型梯度浓度溶液的喷雾加料装置，省去了人工配制梯度浓度溶液的繁琐，能自动连续地生成指数梯度浓度溶液，且由联用的喷雾系统转换成喷雾形态的加料，避免了合成三元材料时加料不均和局部浓度过高。本实用新型加料装置专用于指数型梯度三元材料的连续化、规模化生产。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是实施例喷雾中镍离子浓度的指数式渐变曲线示意图。

图3是实施例喷雾中锰离子浓度的指数式渐变曲线示意图。

图中，1补液罐，2补液罐进料口阀门，3补液罐出料口阀门，4第一计量泵，5混液罐，6电动机械搅拌器，7混液罐进料口阀门，8混液罐出料口阀门，9第二计量泵，10喷射器，11空气压缩机，12指数型梯度浓度溶液生成系统，13自动喷雾系统。

具体实施方式