[实用新型]一种电池正极材料前驱体制备的反应及其纯化系统

说明书

本实用新型具体涉及一种适于锂/钠离子电池正极材料前驱体制备的反应及其纯化系统，包括原料罐、清洗装置、母液排出罐、合格料储罐、洗水废液循环装置及一体式反应釜，一体式反应釜包括反应釜及内置的至少一组动态碟片膜组件，反应釜顶部开设至少一连通原料罐的原料进料口，一连通清洗装置的清洗液进口，反应釜底部设有至少一连通合格料储罐的排料口；动态碟片膜组件设有多个中空的膜片及依次贯穿连通各膜片且可转动连接在反应釜上的中空转轴，中空转轴与母液排出罐及洗水废液循环装置连通，可实现反应、动态分离与水洗过程的集成。

技术领域

本实用新型具体涉及一种适于锂/钠离子电池正极材料前驱体制备的反应及其纯化系统。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、循环寿命长、质量轻、自放电少、无记忆效应与性价比高等优点，目前已大规模地应用于消费类电子产品及新能源汽车等领域。与锂离子电池相比，钠离子电池的能量密度与电压相对较低，可用于对体积与便携性没有较高要求的情况，并能充分发挥钠含量多、成本低的优点，现已成为研究的热点，有望成为一种替代锂离子电池的廉价途径。其中正极材料是锂/钠离子电池核心部分之一，决定着锂/钠离子电池的性能。锂/钠离子电池的正极材料包括钴酸锂/钠、锰酸锂/钠、二元材料、三元材料等，这些正极材料的前驱体通常可以利用相应的金属盐溶液与碱溶液通过共沉淀的反应结晶，再经过滤分离、洗涤纯化、烘干等过程制得。

在现有制备工艺过程中，采用连续法时，反应釜中的成核速率较难控制，很可能因操作不当或不及时等原因生成过多数目的晶核，导致最终产物的平均粒径过小，粒度分布过宽，实际操作过程中需要从反应釜中排出部分含有大量晶核和微细晶粒的清母液；采用间歇法或半连续半间接法时，随着反应的进行，反应釜内的固含量不断提高，反应釜内的晶核数量也不断增加，为充分利用反应釜容积并防止反应釜内爆发成核，同样需要从反应釜中分离出含有晶核的清母液。在实际生产过程中，通常在反应釜体外设置提固器进行清母液的分离，分离出的固体颗粒再返回反应釜继续生长。常用的提固器有沉降槽和浓密机，其中沉降槽无法将浆料提浓至较高固含量，一般不超过20％；浓密机通过滤棒过滤形式来实现浆料的固液分离，虽然过滤面积和效率较高，但是易形成滤饼，并且影响颗粒的生长形貌。外置式提固器分离增加了工艺流程、操作的复杂度和投资成本。在常规的体外分离工艺中，反应釜共沉淀生成的结晶体再经单独设置的分离和水洗设备处理，水洗过程通常为滤饼过滤水洗(如离心机、板框)，由于滤饼层的厚度、洗水的定向流向以及设备形成的死角使得物料水洗不充分且不均匀，只能通过大量耗水的稀释作用才能满足杂质去除的要求。

实用新型内容

本实用新型旨在针对上述现有技术中的不足，提供一种电池正极材料前驱体制备的反应及其纯化系统以实现反应、动态分离与水洗过程的集成。

本实用新型的目的在于提供一种电池正极材料前驱体制备的反应及其纯化系统，所采用的技术方案如下：

一种电池正极材料前驱体制备的反应及其纯化系统，包括原料罐、清洗装置、母液排出罐、合格料储罐、洗水废液循环装置及一体式反应釜，一体式反应釜包括反应釜及内置的至少一组动态碟片膜组件，所述反应釜顶部开设至少一连通原料罐的原料进料口，一连通清洗装置的清洗液进口，所述反应釜底部设有至少一连通合格料储罐的排料口；所述动态碟片膜组件包含多个间隔设置且可使液体穿透表面渗入内腔的中空膜片及依次贯穿连接各膜片且可被驱动装置驱动并转动连接在反应釜上的中空转轴，各所述膜片与所述中空转轴连通，所述中空转轴与母液排出罐及洗水废液循环装置连通。

作为优选的，反应釜内置平行于中空转轴的液体分布器，液体分布器与原料进料口和清洗液进口连通。

作为优选的,原料进料口和清洗液进口共用。

作为优选的，多个原料进料口及多个清洗液进口呈对称分布。

作为优选的，多个膜片之间设有用以加强浆料紊态的扰流件。