三元前驱体制备装置的制作方法

本申请涉及锂离子电池正极材料制备，特别是涉及一种三元前驱体制备装置。

背景技术：

1、三元正极材料具有高比容量、高倍率性能，一直是锂离子电池市场的重要一员，然而，循环性能是制约三元正极材料发展的主要问题之一。目前，三元正极前驱体颗粒的均匀性(粒径分布宽窄)对三元正极材料的循环性能具有重大影响。

2、现有合成工艺(共沉淀法)生产的三元前驱体颗粒大小不均匀，特别是生产大颗粒前驱体时，小颗粒问题尤为严重。这些小颗粒在锂电池充电过程中，因过度脱锂引发结构坍塌，进一步与电解液发生副反应，导致循环性能下降，甚至影响电池的安全性能。而颗粒均一的三元前驱体材料可以制备均一的三元正极材料，这有利于充放电统一性，即每个颗粒的脱/嵌锂程度相近，有助于提高锂离子电池的循环稳定性。

3、为了解决上述问题，一般采用颗粒分级的装置，对大小颗粒进行分离。如，专利文件cn208889768u在合成釜的下游设置具有大粒径颗粒出口和小粒径颗粒出口的固固分级装置，小颗粒接入晶种制备釜，大颗粒通入陈化釜；又如，专利文件cn111111593a将原始物料在第一反应釜中生产出含有微小颗粒的中间体料液，再输入第二反应釜中继续与原始物料反应增大中间体料液的粒径，达到消除微小颗粒的目的。然后，上述方式需要增设多台颗粒分级装置、反应釜或陈化釜，以及各种辅助设备，导致厂房空间利用率下降，同时增加了生产成本。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种在不占用厂房额外空间的情况下能够制备粒径分布窄、大小均匀的三元前驱体颗粒的三元前驱体制备装置。

2、一种三元前驱体制备装置，包括：反应釜、第一自循环管道、第二自循环管道、输送泵以及小颗粒去除装置，所述输送泵具有第一进口和第一出口，所述小颗粒去除装置具有第二进口和第二出口，所述输送泵的第一进口连接于所述反应釜底部，所述输送泵的第一出口连接所述第一自循环管道和所述小颗粒去除装置的第二进口，所述第一自循环管道的另一端连接于所述反应釜顶部，所述小颗粒去除装置的第二出口连接所述第二自循环管道，所述第二自循环管道的另一端连接于所述反应釜的顶部。

3、在其中一个实施例中，所述小颗粒去除装置包括收集器、第一滤网以及第二滤网，所述第二进口和所述第二出口分别与所述收集器的内腔连通，所述第一滤网设于所述第二进口，所述第二滤网设于所述第二出口，所述第一滤网的孔径大于所述第二滤网的孔径。

4、在其中一个实施例中，所述收集器可拆卸地连接于所述输送泵的第一出口和所述第二自循环管道。

5、在其中一个实施例中，所述第一滤网可拆卸地设于第二进口，所述第二滤网可拆卸地设于第二出口。

6、在其中一个实施例中，所述第一滤网的孔径为1μm～7μm，孔隙率为40％～70％。

7、在其中一个实施例中，所述第一滤网的厚度为0.5mm～10mm。

8、在其中一个实施例中，所述第二滤网的孔径为0.1μm～0.5μm，孔隙率为40％～70％。

9、在其中一个实施例中，所述第二滤网的厚度为0.1mm～1mm。

10、在其中一个实施例中，所述小颗粒去除装置还包括超声发生器和换能器，所述超声发生器和所述换能器电连接，所述超声发生器和所述换能器用于产生超声波，超声波的覆盖范围包括所述输送泵的第一出口与所述第二进口之间的管道、所述第二进口以及所述第二出口。

11、在其中一个实施例中，所述第一自循环管道和所述第二自循环管道的内径比值为0.5～1.0。

12、与现有技术相比，本申请提供的三元前驱体制备装置，在输送泵的作用下，反应釜内的物料可以从反应釜底部排出并进入第一自循环管道和第二自循环管道，并从反应釜顶部流回反应釜。由于设置有第一自循环管道，反应釜内的物料可以循环流动，由于第二自循环管道上游设有小颗粒去除装置，因此，小颗粒去除装置可以去除物料中的三元前驱体小颗粒并使物料重新回到反应釜中，经过多次循环，反应釜内的小颗粒被逐渐去除，从而可以获得大小均匀、粒径分布窄的三元前驱体颗粒。

技术特征：

1.一种三元前驱体制备装置，其特征在于，包括：反应釜、第一自循环管道、第二自循环管道、输送泵以及小颗粒去除装置，所述输送泵具有第一进口和第一出口，所述小颗粒去除装置具有第二进口和第二出口，

2.根据权利要求1所述的三元前驱体制备装置，其特征在于，所述小颗粒去除装置包括收集器、第一滤网以及第二滤网，所述第二进口和所述第二出口分别与所述收集器的内腔连通，所述第一滤网设于所述第二进口，所述第二滤网设于所述第二出口，所述第一滤网的孔径大于所述第二滤网的孔径。

3.根据权利要求2所述的三元前驱体制备装置，其特征在于，所述收集器可拆卸地连接于所述输送泵的第一出口和所述第二自循环管道。

4.根据权利要求2所述的三元前驱体制备装置，其特征在于，所述第一滤网可拆卸地设于第二进口，所述第二滤网可拆卸地设于第二出口。

5.根据权利要求2所述的三元前驱体制备装置，其特征在于，所述第一滤网的孔径为1μm～7μm，孔隙率为40％～70％。

6.根据权利要求5所述的三元前驱体制备装置，其特征在于，所述第一滤网的厚度为0.5mm～10mm。

7.根据权利要求2所述的三元前驱体制备装置，其特征在于，所述第二滤网的孔径为0.1μm～0.5μm，孔隙率为40％～70％。

8.根据权利要求7所述的三元前驱体制备装置，其特征在于，所述第二滤网的厚度为0.1mm～1mm。

9.根据权利要求3所述的三元前驱体制备装置，其特征在于，所述小颗粒去除装置还包括超声发生器和换能器，所述超声发生器和所述换能器电连接，所述超声发生器和所述换能器用于产生超声波，超声波的覆盖范围包括所述输送泵的第一出口与所述第二进口之间的管道、所述第二进口以及所述第二出口。

10.根据权利要求1-9任一项所述的三元前驱体制备装置，其特征在于，所述第一自循环管道和所述第二自循环管道的内径比值为0.5～1.0。

技术总结
本申请涉及一种三元前驱体制备装置，包括反应釜、第一自循环管道、第二自循环管道、输送泵以及小颗粒去除装置，输送泵具有第一进口和第一出口，小颗粒去除装置具有第二进口和第二出口，输送泵的第一进口连接于反应釜底部，输送泵的第一出口连接第一自循环管道和小颗粒去除装置的第二进口，第一自循环管道的另一端连接于反应釜顶部，小颗粒去除装置的第二出口连接第二自循环管道，第二自循环管道的另一端连接于反应釜的顶部。本申请提供的三元前驱体制备装置，通过设置两个自循环管道，并在第二自循环管道设置小颗粒去除装置，可以去除三元前驱体小颗粒，从而可以获得大小均匀、粒径分布窄的三元前驱体颗粒。

技术研发人员：余里悦,李肖萌,贾连军,董羽波,王彦博
受保护的技术使用者：华友新能源科技（衢州）有限公司
技术研发日：20240408
技术公布日：2024/12/12