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岩征仪器三元前驱体反应釜工作原理

阅读:304          发布时间:2025-5-22
三元前驱体反应釜是用于生产锂电池三元前驱体材料的关键设备,以下是其相关介绍:

结构与材质

  • 结构:通常由主体、器盖、搅拌器、夹套、支承及传动装置、轴封装置等组成1。釜盖上设有多个开口,如加料口、pH 计口、搅拌器口、进气口、排气口、测温口、压力表口等2。

  • 材质:一般采用 316L 不锈钢或玻璃材质1。316L 不锈钢具有良好的耐腐蚀性和强度,能避免杂质元素对反应的干扰,提升设备耐腐蚀性和材料批次一致性;玻璃材质则具有良好的透明性,便于观察反应过程1。

工作原理4

反应釜为反应物提供封闭的高温高压环境,使金属盐在其中发生混合、溶解、沉淀及热处理等反应。首先将镍、钴、锰等金属盐溶解在适当溶剂中形成均匀溶液,加入锂源后在特定 pH 值条件下混合,接着在特定温度和条件下沉淀出金属氢氧化物或金属盐前驱体,沉淀物经过过滤、洗涤后进行高温焙烧,最终形成三元前驱体材料。

主要部件及功能

  • 搅拌系统:采用机械搅拌,如双层推进式搅拌桨,搅拌转速通常在 50 - 500r/min 可调2。其作用是使釜内反应物充分混合,确保物料均匀分布,提高反应的均匀性和效率,保证合成的三元前驱体的均匀性4。

  • 温度控制系统:一般通过夹套进行控温,控温范围通常为 30 - 70℃,控温精度可达 ±0.5℃2。进口加热元件提供热量,循环装置使温度保持稳定,精确的温度控制对前驱体的晶体结构、化学组成和最终性能至关重要24。

  • pH 值控制系统:配备稳定性高、耐酸碱腐蚀的 pH 计,控制范围为 0 - 14pH,分辨率可达 0.01pH3。通过在线 pH 自动控制系统,可精确控制反应过程中的 pH 值,确保金属元素的均匀分布,进而保证三元前驱体的质量4

  • 加料系统:包括蠕动泵和计量泵等。蠕动泵流量范围可低至 0.08ml/min,加料速率可调,且 0.1 - 99h 可定时;计量泵可实现连续进液,LED 数字显示泵头转速,加料速率可调,也可设置定时功能,能精确控制各种反应物的加入量和加入速度2

控制系统2

采用 PLC + 触摸屏控制,可实现在线监控反应器内的温度、压力、搅拌速度、加料速率等参数。用户只需输入设定值,就可实现无人值守自动反应,避免人工长时间值守和手动调节波动造成的产品性能下降。部分反应釜还可实现远程半自动控制,方便操作人员远程监控和操作。

特殊设计1

一些反应釜釜内可非标加装二维或三维摄像头,实时拍摄材料成型状况,有助于观察和研究反应过程。另外,部分反应釜经过流体力学模拟仿真,在内部配有合理大小和数目的挡流板和导流筒,使反应过程中物料能够接触更充分,产物形貌更均一。



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