一种磷酸铁制备装置的制作方法

文档序号:15970234发布日期:2018-11-16 23:26阅读:705来源:国知局

本实用新型涉及一种锂离子电池材料制造装备领域,特别涉及一种磷酸铁制备装置。



背景技术:

锂离子电池技术作为一种新型储能技术,近些年发展迅速,其中正极材料采用磷酸铁锂(LiFePO4)材料的锂离子电池,由于具有结构稳定、循环性能良好、安全性高、原料丰富、成本低廉、环境友好等优点,被公认是新一代理想的锂离子电池正极材料,尤其在中国因其原料丰富和好的安全性能被大量应用于新能源汽车和储能领域。其中磷酸铁锂正极材料制造最普遍采用的是实用磷酸铁作为铁源与锂源进行反应。

磷酸铁的制造方法有多种,目前常见的有沉淀法,水解法,喷雾热解法,溶胶凝胶法等,多存在耗能高、产生大量废水废气等缺点。



技术实现要素:

针对现有的技术不足,本实用新型提供一种磷酸铁制备装置。

为了实现上述目的,本实用新型所采取的技术方案是:一种磷酸铁制备装置,至少包括:

利用纯铁与磷酸反应直接制备磷酸铁的反应系统;

促进亚铁离子氧化的氧化系统;

进行固液分离去除杂质的过滤系统;

进行回转和收尾获得成品的干燥系统;

所述的反应系统包括磷酸储槽、配液槽、溶解釜和原料仓,所述的磷酸储槽、配液槽和溶解釜依次连接;

所述的氧化系统包括精密过滤器、氧化釜和氧气储罐,所述的精密过滤器分别与溶解釜和氧化釜连接,所述的氧气储罐和氧化釜连接;

所述的过滤系统包括过滤器、水洗槽和固液分离机,所述的氧化釜、过滤器、水洗槽和固液分离机依次连接;

所述的干燥系统包括回转窑和成品仓,所述的固液分离机、回转窑和成品仓依次连接。

所述的水洗槽和过滤器均与配液槽连接。

所述的配液槽和溶解釜之间、配液槽和氧化釜设有控制磷酸加入速度与加入量的计量泵。

所述的溶解釜通过蒸汽换热或电加热或可燃气体加热。

所述的精密过滤器与氧化釜的连接处设有拉法尔喷嘴。

所述的固液分离机为板框压滤机或离心分离机。

所述的精密过滤器过滤精度为0.2μm-2μm。

所述的溶解釜处设有温控系统,所述的温控系统控制温度在100℃-700℃之间。

所述的温控系统至少包括温度传感器和可编程逻辑控制器,所述的温度传感器和可编程逻辑控制器电联接。

本实用新型的有益效果:本实用新型所提供的一种磷酸铁制备装置在生产产品的过程中可以做到物料闭环,中间品循环利用,无污染物排放,环境友好,实用本制备系统制备磷酸铁的工艺流程简短,单位产品能耗大大降低,比传统工艺可节约30%以上的能耗,利于环保,设备自动化程度高,物料流转过程通过管道、链板等输送,基本不需要人工介入,可大大减少劳动强度,减少人工的实用,使用本制备系统生产产品的成本低,比传统工艺可降低15%以上的成本。

附图说明

图1为本实用新型的原理结构示意图。

具体实施方式

如图1所示,一种磷酸铁制备装置,至少包括:

利用纯铁与磷酸反应直接制备磷酸铁的反应系统;

促进亚铁离子氧化的氧化系统;

进行固液分离去除杂质的过滤系统;

进行回转和收尾获得成品的干燥系统;

所述的反应系统包括磷酸储槽、配液槽、溶解釜和原料仓,所述的磷酸储槽、配液槽和溶解釜依次连接。磷酸储槽、配液槽和溶解釜之间的连接方式可通过管道进行输送,而原料仓与溶解釜之间可通过链板输送,管道或链板或其它输送方式在本领域内均为成熟的技术手段,故在此不作过多阐述和限制。配液槽用来将原液稀释,并送入溶解釜反应。磷酸储槽用以装载磷酸原液,原料仓用以装载纯铁原料。

所述的氧化系统包括精密过滤器、氧化釜和氧气储罐,所述的精密过滤器分别与溶解釜和氧化釜连接,所述的氧气储罐和氧化釜连接。同上,精密过滤器、氧化釜和氧气储罐之间的连接方式均为成熟的技术手段。氧气储罐提供氧气,输入氧化釜,反应系统经过初步反应,生成磷酸亚铁,进入氧化釜后氧化生成磷酸铁。在此之前先经过精密过滤器过滤还未反应的原料或杂质。精密过滤器为成熟的现有技术产品,并非是简单的对过滤设备的限定,精密过滤器的筒体外壳一般采用不锈钢材质制造,内部采用PP熔喷、线烧、折叠、钛滤芯、活性炭滤芯等管状滤芯作为过滤元件,在此不作过多阐述。此外,氧化釜和溶解釜均为桶状的成熟现有技术产品。

所述的过滤系统包括过滤器、水洗槽和固液分离机,所述的氧化釜、过滤器、水洗槽和固液分离机依次连接。在氧化系统反应后的产物,如磷酸经过过滤器进一步过滤,同理,此处的过滤器可依据实际生产情况而选择相应型号的过滤机或其它过滤设备将磷酸铁提取出,后通过水洗槽进行水洗,再通过固液分离机进行固液分离,得到较为湿润的磷酸铁。

所述的干燥系统包括回转窑和成品仓,所述的固液分离机、回转窑和成品仓依次连接。将过滤系统过滤后的产物输送入回转窑,回转窑是成熟的现有技术产品,使用回转圆筒对物料进行干燥,在此不作过多阐述和限制,最后输送如成品仓进行干燥保存。

所述的水洗槽和过滤器均与配液槽连接,由氧化系统带入的磷酸或其它中间品,均可通过水洗槽或过滤器进行回收再利用。

所述的配液槽和溶解釜之间、配液槽和氧化釜设有控制磷酸加入速度与加入量的计量泵。通过计量泵进行精准配比,提高反应效率和加快反应时间。

所述的溶解釜通过蒸汽换热或电加热或可燃气体加热,通过加热加快反应速率,达到适合的催化条件。

所述的精密过滤器与氧化釜的连接处设有拉法尔喷嘴,精密过滤器通过拉法尔喷嘴向氧化釜内喷入溶液,达到增大反应面积和氧化反应效率的作用。拉法尔喷嘴的前半部是由大变小向中间收缩至一个窄喉,故喷出射速高,扩散面积大,甚至达到一定雾化的效果,符合本设计要求。

所述的固液分离机为板框压滤机或离心分离机,与反应后产物的物理特性相适,分离效率高和准确。

所述的精密过滤器过滤精度为0.2μm-2μm,与反应产物尺寸相适,提高产物的过滤精准度。

所述的溶解釜处设有温控系统,所述的温控系统控制温度在100℃-700℃之间。通过温控系统将温度控制在高效反应范围内。

所述的温控系统至少包括温度传感器和可编程逻辑控制器,所述的温度传感器和可编程逻辑控制器电联接。可编程逻辑控制器可为单片机,而温度传感器为成熟的现有技术产品,通过可编程逻辑控制器进行编程设计,实现温控智能化和自动化。

工作原理:磷酸储槽和原料仓输出原料,在溶解釜中初步反应主要生成磷酸亚铁。然后通过氧化系统进行过滤氧化,生成磷酸铁。接着通过过滤系统进行过滤和固液分离,并把一些多余的中间品如磷酸进行回收利用。最后通过干燥系统进行干燥完成成品。

本实用新型的有益效果:本实用新型所提供的一种磷酸铁制备装置在生产产品的过程中可以做到物料闭环,中间品循环利用,无污染物排放,环境友好,实用本制备系统制备磷酸铁的工艺流程简短,单位产品能耗大大降低,比传统工艺可节约30%以上的能耗,利于环保,设备自动化程度高,物料流转过程通过管道、链板等输送,基本不需要人工介入,可大大减少劳动强度,减少人工的实用,使用本制备系统生产产品的成本低,比传统工艺可降低15%以上的成本。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。同时,以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点,本行业的技术人员应该了解。

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