三元前驱体材料制备系统的制作方法
本公开涉及一种三元前驱体材料制备系统。
背景技术：
1、随着电池材料领域发展迅速，其中三元材料由于其循环性好，比容量大，能量密度大等优点，成为应用最广泛的正极材料之一。目前工业上制备三元前驱体的主流方法是共沉淀法，即以镍盐、钴盐、锰盐溶液为原料，氢氧化钠为沉淀剂，氨水为络合剂，三者一同通入反应釜进行反应，调节温度、时间、ph、搅拌速率、固含量等控制产品的形貌、粒度。当粒度到达预定值后，将反应浆料过滤、洗涤、干燥，得到三元前驱体。
2、目前大多三元前驱体生产厂家在合成反应过程中通过反应釜溢流将母液收集至中间槽，再通过浓缩釜进行浓缩，浓缩后的物料再返回反应釜中进行晶体成长。一方面会导致部分三元晶核粒子在泵管中进行输送时，相互挤压，破坏前驱体表面形貌或者挤破前驱体球体；另一方面进入中间罐或提浓罐的这一部分三元晶核粒子在离开初始反应体系后，再重新进入反应釜进行反应时，会导致生长不均匀，得到的三元前驱体颗粒大小不均一，而三元前驱体材料的粒径分布会直接影响电池的寿命等关键性能。另外，在一些需要提高滤清液流量的实际应用情况下，一般会在反应釜内设置数量众多的过滤滤芯，不仅使得过滤滤芯在反应过程中极易受损，也影响了反应釜内流场分布，影响最终三元前驱体的产品品质。
技术实现思路
1、本公开的目的是提供一种三元前驱体材料制备系统，以提高目标产物三元材料前驱体的产品品质。
2、为了实现上述目的，本公开提供一种三元前驱体材料制备系统，该系统包括圆筒形反应装置，所述反应装置中设有过滤组件，所述过滤组件包括第一过滤管组，所述第一过滤管组包括沿径向排列的多个过滤管，所述第一过滤管组的数量为多组，多组所述第一过滤管组沿周向均匀间隔排布。
3、可选地，所述第一过滤管组的数量为2～12组。
4、可选地，所述第一过滤管组的多个所述过滤管中，相邻两个所述过滤管的中心距离为所述过滤管外径的1～3倍，靠近所述反应装置轴心一端的所述过滤管与靠近所述反应装置内壁一端的所述过滤管的中心距离与所述反应装置的内径之比为1：(4～16)，靠近所述反应装置内壁一端的所述过滤管与所述反应装置内壁的间距与所述过滤管外径之比为(0.1～10)：1，靠近所述反应装置轴心一端的所述过滤管与所述反应装置轴心的间距与所述反应装置的内径之比为1：(1.5～6)。
5、可选地，所述第一过滤管组的至少一侧设有挡板，所述挡板与所述多个过滤管固定连接。
6、可选地，所述过滤组件还包括第二过滤管组，所述第二过滤管组包括沿周向设置的多个过滤管；所述第二过滤管组的多个所述过滤管的中心与所述反应装置轴心的间距均不小于所述第一过滤管组的多个所述过滤管中靠近所述反应装置轴心一端的所述过滤管与所述反应装置轴心的间距。
7、可选地，所述第二过滤管组的数量为1～24组，当所述第二过滤管组的数量为多组时，多组所述第二过滤管组沿周向均匀间隔排布。
8、可选地，所述过滤管的材质为多孔材料，所述多孔材料包括金属多孔材料、陶瓷多孔材料和高分子聚合物多孔材料中的至少一种，所述多孔材料的孔径范围为0.01～50μm。
9、可选地，多个所述过滤管中，所述多孔材料的孔径呈梯度设置。
10、可选地，所述过滤管的长度与所述反应装置的筒体高度之比为(0.1～1)：1，所述过滤管的外径为10～200mm。
11、可选地，所述过滤组件还包括滤液出料口及反冲洗管线，所述滤液出料口与所述反冲洗管线连接。
12、可选地，所述反应装置中沿轴向均匀间隔设置有多个ph检测元件，分别用于检测不同液位高度的反应浆料的ph。
13、可选地，该系统还包括：
14、二次过滤装置，与所述反应装置连接，用于回收由所述反应装置得到的固体产物；
15、压力控制装置，用于控制所述反应装置内的压力。
16、通过上述技术方案，本公开的三元前驱体材料制备系统可以在反应装置内同步进行前驱体共沉淀反应与物料浓缩，反应母液可直接排出反应装置外，避免了物料颗粒的流失问题，颗粒无需浓缩后再进行回流生长，也避免了二次生长产生不合格品的问题，产品颗粒更易得到较好的微观形貌及球形度；通过设置径向排布的过滤管组件，在满足过滤的同时也可优化反应装置内流动结构的作用，尽可能减少对反应空间的占据及对反应装置内流场的影响，从而进一步提升三元前驱体材料产品的品质。
17、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
技术特征：
1.一种三元前驱体材料制备系统，其特征在于，该系统包括圆筒形反应装置，所述反应装置中设有过滤组件，所述过滤组件包括第一过滤管组，所述第一过滤管组包括沿径向排列的多个过滤管，所述第一过滤管组的数量为多组，多组所述第一过滤管组沿周向间隔排布。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一过滤管组的数量为2～12组。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一过滤管组的多个所述过滤管中，相邻两个所述过滤管的中心距离为所述过滤管外径的1～3倍，靠近所述反应装置轴心一端的所述过滤管与靠近所述反应装置内壁一端的所述过滤管的中心距离与所述反应装置的内径之比为1：(4～16)，靠近所述反应装置内壁一端的所述过滤管与所述反应装置内壁的间距与所述过滤管外径之比为(0.1～10)：1，靠近所述反应装置轴心一端的所述过滤管与所述反应装置轴心的间距与所述反应装置的内径之比为1：(1.5～6)。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一过滤管组的至少一侧设有挡板，所述挡板与所述多个过滤管固定连接。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述过滤组件还包括第二过滤管组，所述第二过滤管组包括沿周向设置的多个过滤管；所述第二过滤管组的多个所述过滤管的中心与所述反应装置轴心的间距均不小于所述第一过滤管组的多个所述过滤管中靠近所述反应装置轴心一端的所述过滤管与所述反应装置轴心的间距。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第二过滤管组的数量为1～24组，当所述第二过滤管组的数量为多组时，多组所述第二过滤管组沿周向均匀间隔排布。
7.根据权利要求1或5所述的系统，其中，所述过滤管的材质为多孔材料，所述多孔材料包括金属多孔材料、陶瓷多孔材料和高分子聚合物多孔材料中的至少一种，所述多孔材料的孔径范围为0.01～50μm。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，多个所述过滤管中，所述多孔材料的孔径呈梯度设置。
9.根据权利要求1或5所述的系统，其中，所述过滤管的长度与所述反应装置的筒体高度之比为(0.1～1)：1，所述过滤管的外径为10～200mm。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述过滤组件还包括滤液出料口及反冲洗管线，所述滤液出料口与所述反冲洗管线连接。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述反应装置中沿轴向均匀间隔设置有多个ph检测元件，分别用于检测不同液位高度的反应浆料的ph。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，该系统还包括：
技术总结
本公开涉及一种三元材料前驱体制备系统，该系统包括圆筒形反应装置，所述反应装置中设有过滤组件，所述过滤组件包括第一过滤管组，所述第一过滤管组包括沿径向排列的多个过滤管，所述第一过滤管组的数量为多组，多组所述第一过滤管组沿周向间隔排布。本公开系统可以在反应装置内同步进行前驱体共沉淀反应与物料浓缩，避免了物料颗粒的流失问题和二次生长产生不合格品的问题，提升三元前驱体材料产品的品质。
技术研发人员：贾继斌,李刚,于奎超,丁晖殿,马东强,施昌智
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23