电池正极材料生产系统

908 编辑：中冶有色技术网来源：荆门市格林美新材料有限公司

2023-12-01 13:14:45

权利要求书： 1.一种电池正极材料生产系统，其特征在于：包括主反应釜、澄清槽、副反应釜、陈化槽、浆液循环泵、固液分离系统、干燥系统和包装系统，主反应釜顶部设有进料管一、进料管二和进料管三，所述进料管一、进料管二和进料管三分别与主原料盐溶液配制罐、碱液配制罐及氨水配制罐相连，所述主反应釜底部通过出料管连接到陈化槽顶部，陈化槽底部通过陈化出料管连接到固液分离系统，所述固液分离系统、干燥系统和包装系统依次通过物料管线相连；所述主反应釜通过溢流管道与澄清槽相连；澄清槽溢流口通过清液管与副反应釜相连，副反应釜底部和澄清槽底部分别通过浆液管连接浆液循环泵入口，浆液循环泵出口通过浆液回流管连接到主反应釜顶部，所述主反应釜和副反应釜内均设有搅拌器；

所述陈化槽内设有搅拌器，陈化槽上设有湿式循环除铁器，通过湿式循环除铁器对陈化槽内高浓度浆料循环除铁；

所述固液分离系统包括过滤洗涤二合一设备和隔膜压滤机，过滤洗涤二合一设备和隔膜压滤机并联使用；

所述过滤洗涤二合一设备和隔膜压滤机并联后还设有一条旁通线，所述旁通线和并联管线上均设有阀门，通过阀门切换可以实现过滤洗涤二合一设备和隔膜压滤机并联、串联和旁通三种工作模式。

2.如权利要求1所述一种电池正极材料生产系统，其特征在于：所述主原料盐溶液配制罐、碱液配制罐和氨水配制罐的出料管上均设有过滤器。

3.如权利要求2所述一种电池正极材料生产系统，其特征在于：所述干燥系统包括离心机、缓冲料仓和盘式干燥机，所述离心机的入口通过物料管道与固液分离系统的出口相连，通过离心机对固液分离系统分离出来的电池正极材料进行脱水，所述离心机的出口通过与缓冲料仓相连，缓冲料仓底部出口与盘式干燥机入口相连，通过盘式干燥机将电池正极材料进一步干燥。

4.如权利要求3所述一种电池正极材料生产系统，其特征在于：所述包装系统包括依次相连的混批机、振动筛、除铁器和包装机，所述混批机用于对生产干燥后的电池正极材料进行均匀混合，获得均一的物理化学特性，所述振动筛为二级振动筛，第一级筛顶部为大块料，中部筛出合格料，底部出细粉料，所述除铁器为电磁除铁器，电磁除铁器设于振动筛的中部筛出的出口处，所述包装机用于对振动筛筛分出的合格料进行打包。

5.如权利要求1至4任意一项所述一种电池正极材料生产系统，其特征在于：所述电池正极材料生产系统可以用于生产镍钴锰三元前驱体或氧化钴。

说明书：一种电池正极材料生产系统技术领域[0001] 本发明属于电池材料生产领域，涉及一种电池材料生产工艺，具体涉及一种电池正极材料生产系统。

背景技术[0002] 作为新型能源的锂离子电池具有高能量、长寿命、低污染等优点，被广泛用于收集、计算机、电动自行车、电动汽车、国防等多种领域。而正极材料直接决定了最终锂离子电

池的性能。用于制备电池的多元材料具有高容量、可逆比容量大，同时具有较高的安全性

能，价格也相对较低。且与电解液的相容性较好，循环性能优异，在各个领域应用广泛，因此

对材料的安全性能提出了更高要求，正极材料前驱体形貌、磁性异物、杂质含量等要求越来

越严格。现有生产技术存在自动化程度低、生产效率低、异物引入风险较大，同时生产成本

较高，因而不利于工业化生产。

发明内容[0003] 本发明的目的是提供一种电池正极材料生产系统，解决现有技术中电池正极材料生产效率和质量低下问题。

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：[0005] 一种电池正极材料生产系统，其特征在于：包括主反应釜、澄清槽、副反应釜、陈化槽、浆液循环泵、固液分离系统、干燥系统和包装系统，主反应釜顶部设有进料管一、进料管

二和进料管三；所述进料管一、进料管二和进料管三分别与主原料盐溶液配制罐、碱液配制

罐及氨水配制罐相连，所述主反应釜底部通过出料管连接到陈化槽顶部，陈化槽底部通过

陈化出料管连接到固液分离系统，所述固液分离系统、干燥系统和包装系统依次通过物料

管线相连；主反应釜通过溢流管道与澄清槽相连；澄清槽溢流口通过清液管与副反应器相

连，副反应釜底部和澄清槽底部分别通过浆液管连接浆液循环泵入口，浆液循环泵出口通

过浆液回流管连接到主反应釜顶部，所述主反应釜和副反应釜内均设有搅拌器。

[0006] 作为改进，所述陈化槽内设有搅拌器，陈化槽上设有湿式循环除铁器，通过湿式循环除铁器对陈化槽内高浓度浆料循环除铁。

[0007] 作为改进，所述固液分离系统包括过滤洗涤二合一设备和隔膜压滤机，过滤洗涤二合一设备和隔膜压滤机并联使用。

[0008] 作为改进，所述主原料盐溶液配制罐、碱液配制罐和氨水配制罐的出料管上均设有过滤器。

[0009] 作为改进，所述干燥系统包括离心机、缓冲料仓和盘式干燥机，所述离心机的入口通过物料管道与固液分离系统的出口相连，通过离心机对固液分离系统分离出来的电池正

极材料进行脱水，所述离心机的出口通过与缓冲料仓相连，缓冲料仓底部出口与盘式干燥

机入口相连，通过盘式干燥机将电池正极材料进一步干燥。

[0010] 作为改进，所述包装系统包括依次相连的混批机、振动筛、除铁器和包装机，所述混批机用于对生产干燥后的电池正极材料进行均匀混合，获得均一的物理化学特性，所述

振动筛为二级振动筛，第一级筛顶部为大块料，中部筛出合格料，底部出细粉料，所述除铁

器为电磁除铁器，电磁除铁器设于振动筛的中部筛出的出口处，所述包装机用于对振动筛

筛分出的合格料进行打包。

[0011] 作为改进，所述过滤洗涤二合一设备和隔膜压滤机并联后还设有一条旁通线，所述旁通线和并联管线上均设有阀门，通过阀门切换可以实现过滤洗涤二合一设备和隔膜压

滤机并联、串联和旁通三种工作模式。

[0012] 作为改进，所述电池正极材料生产系统可以用于生产镍钴锰三元前驱体或氧化钴。

[0013] 本发明有益效果是：[0014] 1、本发明增加了湿式除铁器，降低生产过程中磁性异物；提高产品质量；[0015] 2、本发明生产全流程自动化程度高，减少了劳动强度，提高生产效率；[0016] 3、本发明生产全流程管道输送，减少了异物引入风险；[0017] 4、本发明降低生产成本，提高市场竞争力。附图说明[0018] 图1是本发明电池正极材料生产系统流程示意图；[0019] 图2是本发明固液分离系统流程示意图；[0020] 图3是本发明流程框图。[0021] 1?主反应釜，2?澄清槽，3?副反应釜，4?陈化槽，5?浆液循环泵，6?固液分离系统，7?干燥系统，8?包装系统，9?主原料盐溶液配制罐，10?碱液配制罐，11?氨水配制罐，12?湿

式循环除铁器，13?过滤洗涤二合一设备，14?隔膜压滤机，15?过滤器，16?离心机，17?缓冲

料仓，18?盘式干燥机，19?混批机，20?振动筛，21?除铁器，22?包装机，23?旁通线，24?阀门

一，25?阀门二，26?阀门三，27?阀门四，28?阀门五，29?阀门六，30?阀门七，31、32?入口管

线，33、34?出口管线，35?串联管线。

具体实施方式[0022] 下面结合附图对本发明进行举例说明。[0023] 如图所示，一种电池正极材料生产系统，包括主反应釜1、澄清槽2、副反应釜3、陈化槽4、浆液循环泵5、固液分离系统6、干燥系统7和包装系统8，主反应釜1顶部设有进料管

一和进料管二，所述进料管一与主原料盐溶液配制罐9相连，所述进料管二与碱液配制罐

10相连，进料管三与氨水配制罐11相连，所述主反应釜1底部通过出料管连接到陈化槽4顶

部，陈化槽4底部通过陈化出料管连接到固液分离系统6，所述固液分离系统6、干燥系统7

和包装系统8依次通过物料管线相连；所述主反应釜1顶部通过溢流管连接到澄清槽2顶部，

澄清槽2溢流口通过清液管连接到副反应釜3，副反应釜3底部和澄清槽2分别通过浆液管连

接浆液循环泵5入口，浆液循环泵5出口通过浆液回流管连接到主反应釜1顶部，所述主反应

釜1和副反应釜3内均设有搅拌器。

[0024] 所述陈化槽4内设有搅拌器，陈化槽4上设有湿式循环除铁器12，通过湿式循环除铁器12对陈化槽4内高浓度浆料循环除铁，湿式循环除铁器12主要原理是采用电磁吸附；

该设备优于常规管道流体除铁器，主要在于电磁强度高，处理效率高，清洗方便，处理量大，

本实施例中，使用韩国大宝设备；型号：EMF?W150；所述固液分离系统6包括过滤洗涤二合一

设备13和隔膜压滤机14，过滤洗涤二合一设备和隔膜压滤机14并联使用，本实施例中，过滤

洗涤二合一设备采用合肥通用环境控制技术有限责任公司生产，型号为MY3000?N，或者浙

江台州嘉业医化设备有限公司生产的SHY?3000型号；所述压滤机，型号：XAGZFQD120/

1250?UK，厂家：景津环保股份有限公司。

[0025] 所述主原料盐溶液配制罐9、碱液配制罐10和氨水配制罐11的出料管上均设有过滤器15。

[0026] 所述干燥系统7包括离心机16、缓冲料仓17和盘式干燥机18，所述离心机16的入口通过物料管道与固液分离系统6的出口相连，通过离心机16对固液分离系统6分离出来的电

池正极材料进行脱水，所述离心机16的出口通过与缓冲料仓17相连，缓冲料仓17底部出口

与盘式干燥机18入口相连，通过盘式干燥机18将电池正极材料进一步干燥。

[0027] 所述包装系统8包括依次相连的混批机19、振动筛20、除铁器21和包装机22，所述混批机19用于对生产干燥后的电池正极材料进行均匀混合，获得均一的物理化学特性，所

述振动筛20为二级振动筛20，第一级筛顶部为大块料，中部筛出合格料，底部出细粉料，所

述除铁器21为电磁除铁器21，电磁除铁器21设于振动筛20的中部筛出的出口处，所述包装

机22用于对振动筛20筛分出的合格料进行打包。

[0028] 所述电池正极材料生产系统可以用于镍钴锰三元前驱体(NCM、NCA等)或氧化钴等生产。

[0029] 所述过滤洗涤二合一设备13和隔膜压滤机14并联后还设有一条旁通线23，所述旁通线23和进出口管线上均设有阀门，通过阀门切换可以实现过滤洗涤二合一设备13和隔

膜压滤机14并联、串联和旁通三种工作模式，具体为：隔膜压滤机14的入口管线31和出口管

线33上分别设有阀门一24和阀门二25，过滤洗涤二合一设备13的入口管线32和出口管线

34分别设有阀门三26和阀门四27，隔膜压滤机14的出口管线33上阀门二25下游还设有阀

门五28，阀门五28和阀门二25之间的出口管线33通过串联管线35连接到过滤洗涤二合一设

备13的入口，所述串联管线35上设有阀门六29，所述旁通线23上设有阀门七30。串联时，阀

门一24、阀门二25、阀门六29和阀门四27打开，阀门三26、阀门五28和阀门七30关闭；并联

时，阀门一24、阀门二25、阀门三26、阀门四27和阀门五28打开，阀门六29和阀门七30关闭；

旁通时，阀门七30打开，其他阀门关闭。

[0030] 本发明实施例中，溶液配制过程，盐溶液通过管道输送，质量流量计精确计量，配制符合要求标准溶液；溶液配制结果可通过系统自动识别判定，合格后方可进入下一工序；

配制后的合格液、沉淀剂(如NaOH)、络合剂(如氨水)经过滤器15过滤后，通过计量泵输送至

主反应釜1中，各溶液进入反应釜前配备有质量流量计；

[0031] 本发明实施例中，主反应釜1同时可用于连续法和间歇法生产；连续法生产时不启用副反应釜3可根据生产要求准确切换生产方式；

[0032] 本发明实施例中，根据生产工艺要求设定控制程序，各个物料流量通过PID控制系统进行控制，并通过生产系统软件自动调节各溶液流量大小来控制前驱体粒径生产；

[0033] 所述主反应釜1物料进入陈化槽4增加了湿式除铁器21对物料进行循环除铁，通过湿式除铁器21对生产的电池正极材料在湿式状态下预先除铁一次；该设备操作简单，处理

量大，除铁效果好，清洗方便；

[0034] 本发明实施例中，除铁后物料可采用以下集中洗涤方式：a、采用二合一过滤洗涤设备洗涤后进入离心机16脱水；b、通过压滤机压滤母液进行初洗，再经过二合一进行二次

洗涤，采用离心机16脱水；c、直接采用离心机16洗涤、脱水；以上几种洗涤方式可根据不同

规格产品特性及洗涤效果来自由切换；

[0035] 本发明实施例中，离心机16脱水后的物料通过出料阀进入缓冲料仓17；缓冲料仓17通过螺旋送料机输送进入烘干设备；同时缓冲料仓17配备有计量称重模块；

[0036] 所述烘干设备可选择回转窑、盘式干燥炉等；烘干物料自动出料经混料、筛分、除铁、包装，得到最终产品；

[0037] 本发明实施例中，全流程采用自动化控制，物料通过管道输送，避免了物料与外界接触而引入异物的风险。