一种自动化水洗反应釜系统及其控制方法

本发明涉及自动化水洗反应釜，尤其涉及一种自动化水洗反应釜系统及其控制方法。

背景技术：

1、锂电池是一种高能量密度、长寿命、轻便易携带的电池，它被广泛用于移动设备、电动汽车、无人机、太阳能储能等领域。随着可再生能源和智能电网的发展，锂电池将在未来变得更加重要，锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解质和电池外壳几个部分组成，其中正极材料是锂电池电化学性能的决定性因素，直接决定电池的能量密度及安全性，进而影响电池的综合性能。

2、高镍三元正极以其高比容量成为了目前锂电正极材料未来最有应用前景的选择，但是，现有的实现对高镍三元正极材料水洗包覆的自动化水洗反应釜是依靠操作人员的经验实现水洗包覆全过程的，由于经验的主观性，导致经不同操作人员加工出的高镍三元正极材料的性能不稳定。

技术实现思路

1、本发明公开的一种自动化水洗反应釜系统，解决了现有的实现对高镍三元正极材料水洗包覆的自动化水洗反应釜是依靠操作人员的经验，导致加工出的高镍三元正极材料性能不稳定的问题，实现了水洗反应工艺的自动化与智能化，实现对高镍三元正极材料水洗包覆全过程的监测与控制，有效提高了高镍三元正极材料的水洗包覆效果。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

3、本发明一方面公开一种自动化水洗反应釜系统，包括反应釜、浆料预混模块、浆料投放模块、碱性物质投放模块、纯水投放模块、包覆材料投放模块、搅拌模块、除铁模块、加热模块、卸料模块和控制模块，其中，所述反应釜内设置有温度传感器、压力传感器和ph传感器，其中，温度传感器用以实时监测反应釜内的温度值，并将温度值传送至控制模块；压力传感器用以实时监测反应釜内的压力值，并将压力值传送至控制模块；ph传感器用以实时监测反应釜内的ph值，并将ph值传送至控制模块；浆料预混模块用以根据工艺要求和配方比例，完成高镍三元粉料和纯水的配比；浆料投放模块用以将浆料预混模块混合好的预混浆料加入反应釜中，并实时监测投放入反应釜中浆料的重量，并将监测到的投放入反应釜中浆料的重量传送至控制模块；碱性物质投放模块用以将所需的碱性物质加入反应釜中，并实时监测投放的碱性物质的重量及碱性物质的ph值，并将实时监测到的投放的碱性物质的重量及碱性物质的ph值传送至控制模块；纯水投放模块用以将所需的纯水加入反应釜中，并实时监测投放的纯水的重量及纯水的ph值，并将实时监测到的投放的纯水的重量及纯水的ph值传送至控制模块；包覆材料投放模块用以将包覆材料加入反应釜中，并实时监测投放入反应釜中包覆材料的重量，并将监测到的投放入反应釜中包覆材料的重量传送至控制模块；搅拌模块通过一定的搅拌速度实现反应釜中浆料更好的混合和包覆；除铁模块用以去除浆料中的铁磁性物质；加热模块用以对反应釜内的浆料进行加热；卸料模块用以完成卸料；控制模块用以记录并存储碱性物质投放模块发送的碱性物质的重量及碱性物质的ph值，并根据工艺预设数据控制碱性物质投放模块的投放时间；记录并存储纯水投放模块投放的纯水的重量及纯水的ph值，并将获得的投放的纯水的重量及纯水的ph值与工艺预设数据作对比，控制纯水投放模块的投放时间；记录并存储浆料投放模块发送的投放入反应釜中浆料的重量，并根据工艺预设数据控制浆料投放模块的投放时间；记录并存储包覆材料投放模块投放入反应釜中包覆材料的重量，并根据工艺预设数据控制包覆材料投放模块的投放时间；记录并存储反应釜内的温度值、压力值和浆料ph值，并将获取的反应釜内的温度值、压力值和浆料ph值与工艺预设的数据作对比，调节加热模块的加热温度、碱性物质投放模块投放的碱性物质的重量及ph值和纯水投放模块投放的纯水的重量及ph值，进行各项数据迭代，生成最优工艺数据。

4、进一步地，还包括清洗模块，用以对反应釜完成清洗。

5、进一步地，所述碱性物质投放模块包括ph传感器、流量计和报警器，其中，ph传感器用以实时监测反应釜内浆料的ph值；流量计实时监测投放入反应釜中的碱性物质的重量；报警器当监测到反应釜内浆料的ph值发生骤变时，则发出报警信号。

6、进一步地，所述纯水投放模块包括ph传感器、流量计和报警器，其中，ph传感器用以实时监测投放入反应釜中纯水的ph值；流量计用以实时监测投放入反应釜中纯水的重量；报警器当所述ph传感器监测到投放入反应釜中纯水的ph值发生骤变，则发出报警信号。

7、进一步地，所述除铁模块包括除铁器，所述除铁器被设置在浆料进入反应釜之前和卸料口。

8、进一步地，所述清洗模块采用多层喷淋头。

9、进一步地，所述包覆材料投放模块包括流量计，用以实时监测投放入反应釜中包覆材料的重量。

10、进一步地，所述浆料投放模块包括流量计，用以实时监测投放入反应釜中的预混浆料的重量。

11、本发明另一方面公开一种自动化水洗反应釜的控制方法，包括以下步骤：

12、浆料预混模块根据工艺要求和配方比例，完成高镍三元粉料和纯水的配比；

13、浆料投放模块将浆料预混模块混合好的预混浆料加入反应釜中，并实时监测投放入反应釜中浆料的重量，并将监测到的投放入反应釜中浆料的重量传送至控制模块；

14、控制模块接收并记录、存储实时监测到的投放入反应釜中浆料的重量，并将接收到的数值与工艺预设数据作对比，若所投放的浆料的重量值小于工艺预设数据，则控制浆料投放模块投放浆料的流量或投放时间；

15、纯水投放模块将所需纯水加入反应釜中，纯水投放模块中的ph传感器实时监测所投放纯水的ph值，纯水投放模块中的流量计实时监测所投放纯水的流量，纯水投放模块将实时监测到的投放纯水的ph值和所投放纯水的流量传输至控制模块；

16、控制模块接收并记录、存储实时监测到的投放纯水的ph值和所投放纯水的流量值，并将接收到的数值与工艺预设数据作对比，若所投放纯水的重量值小于工艺预设数据，则控制纯水投放模块投放纯水的流量或投放时间，若监测到纯水的ph值发生骤变，则控制纯水投放模块立即停止投放；

17、碱性物质投放模块将所需碱性物质加入反应釜中，碱性物质投放模块中的ph传感器实时监测所投放碱性物质的ph值，碱性物质投放模块中的流量及实时监测所投放碱性物质的流量，碱性物质投放模块将实时监测到的碱性物质的ph值和流量传输至控制模块；

18、控制模块接收并记录、存储实时监测到的投放碱性物质的ph值和所投放碱性物质的流量值，并将接收到的数值与工艺预设的数据作对比，若所投放碱性物质的重量值小于工艺预设数据，则控制碱性物质投放模块投放碱性物质的流量或投放时间，若监测到碱性物质的ph值发生骤变，则控制碱性物质投放模块立即停止投放；

19、包覆材料投放模块将包覆材料加入反应釜中，并实时监测投放入反应釜中包覆材料的流量，并将监测到的投放入反应釜中包覆材料的流量传送至控制模块；

20、控制模块接收并记录、存储实时监测到的包覆材料模块所投放的包覆材料的流量，并将接收到的数值与工艺预设数据作对比，若所投放包覆材料的重量值小于工艺预设数据，则控制包覆材料投放模块投放包覆材料的流量或投放时间；

21、加热模块对反应釜内的浆料进行加热，反应釜内的温度传感器和压力传感器实时监测反应釜内的温度值和压力值，并将监测到的实时温度值和压力值传送至控制模块；

22、控制模块接收并记录、存储实时监测到的温度值和压力值，并将接收到的温度值和压力值与工艺预设温度、压力值作对比，并根据工艺预设温度、压力值控制加热模块的加热功率及加热时间；

23、除铁模块去除浆料中的铁磁性物质，控制模块利用上述各模块获取的参数与浆料中铁含量的数据生成影响因素对比，对工艺参数进行优化；

24、控制模块控制卸料模块的卸料速度，当出现紧急情况时，控制卸料模块实现紧急卸料；

25、对各批次产品的包覆质量进行检测，将各模块获取的参数与包覆质量检测数据生成数据库及影响因素对比，对数据库中的数据进行迭代，获取最优工艺数据。

26、进一步地，控制模块在控制卸料模块的卸料速度时，根据卸料模块的卸料速度控制清洗模块对反应釜内部进行清洗。

27、有益技术效果：

28、1、本发明公开一种自动化水洗反应釜系统，包括反应釜、浆料预混模块、浆料投放模块、碱性物质投放模块、纯水投放模块、包覆材料投放模块、搅拌模块、除铁模块、加热模块、卸料模块和控制模块，控制模块实现对其他各个模块的控制，实现了水洗反应工艺的自动化与智能化，实现对高镍三元正极材料水洗包覆全过程的监测与控制，有效提高了高镍三元正极材料的水洗包覆效果；

29、2、本发明公开的自动化水洗反应釜系统中包括浆料预混模块，根据工艺要求和配方比例，完成高镍三元粉料和纯水的配比，即在投放如反应釜之前，先将高镍三元粉料和纯水混合，有效避免了粉尘效应。