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巖征儀器三元前驅(qū)體反應(yīng)釜工作原理

來源:上海巖征實驗儀器有限公司   2025年05月22日 16:22  
三元前驅(qū)體反應(yīng)釜是用于生產(chǎn)鋰電池三元前驅(qū)體材料的關(guān)鍵設(shè)備,以下是其相關(guān)介紹:

結(jié)構(gòu)與材質(zhì)

  • 結(jié)構(gòu):通常由主體、器蓋、攪拌器、夾套、支承及傳動裝置、軸封裝置等組成1。釜蓋上設(shè)有多個開口,如加料口、pH 計口、攪拌器口、進氣口、排氣口、測溫口、壓力表口等2。

  • 材質(zhì):一般采用 316L 不銹鋼或玻璃材質(zhì)1。316L 不銹鋼具有良好的耐腐蝕性和強度,能避免雜質(zhì)元素對反應(yīng)的干擾,提升設(shè)備耐腐蝕性和材料批次一致性;玻璃材質(zhì)則具有良好的透明性,便于觀察反應(yīng)過程1

工作原理4

反應(yīng)釜為反應(yīng)物提供封閉的高溫高壓環(huán)境,使金屬鹽在其中發(fā)生混合、溶解、沉淀及熱處理等反應(yīng)。首先將鎳、鈷、錳等金屬鹽溶解在適當溶劑中形成均勻溶液,加入鋰源后在特定 pH 值條件下混合,接著在特定溫度和條件下沉淀出金屬氫氧化物或金屬鹽前驅(qū)體,沉淀物經(jīng)過過濾、洗滌后進行高溫焙燒,最終形成三元前驅(qū)體材料。

主要部件及功能

  • 攪拌系統(tǒng):采用機械攪拌,如雙層推進式攪拌槳,攪拌轉(zhuǎn)速通常在 50 - 500r/min 可調(diào)2。其作用是使釜內(nèi)反應(yīng)物充分混合,確保物料均勻分布,提高反應(yīng)的均勻性和效率,保證合成的三元前驅(qū)體的均勻性4。

  • 溫度控制系統(tǒng):一般通過夾套進行控溫,控溫范圍通常為 30 - 70℃,控溫精度可達 ±0.5℃2。進口加熱元件提供熱量,循環(huán)裝置使溫度保持穩(wěn)定,精確的溫度控制對前驅(qū)體的晶體結(jié)構(gòu)、化學組成和最終性能至關(guān)重要24。

  • pH 值控制系統(tǒng):配備穩(wěn)定性高、耐酸堿腐蝕的 pH 計,控制范圍為 0 - 14pH,分辨率可達 0.01pH3。通過在線 pH 自動控制系統(tǒng),可精確控制反應(yīng)過程中的 pH 值,確保金屬元素的均勻分布,進而保證三元前驅(qū)體的質(zhì)量4。

  • 加料系統(tǒng):包括蠕動泵和計量泵等。蠕動泵流量范圍可低至 0.08ml/min,加料速率可調(diào),且 0.1 - 99h 可定時;計量泵可實現(xiàn)連續(xù)進液,LED 數(shù)字顯示泵頭轉(zhuǎn)速,加料速率可調(diào),也可設(shè)置定時功能,能精確控制各種反應(yīng)物的加入量和加入速度2。

控制系統(tǒng)2

采用 PLC + 觸摸屏控制,可實現(xiàn)在線監(jiān)控反應(yīng)器內(nèi)的溫度、壓力、攪拌速度、加料速率等參數(shù)。用戶只需輸入設(shè)定值,就可實現(xiàn)無人值守自動反應(yīng),避免人工長時間值守和手動調(diào)節(jié)波動造成的產(chǎn)品性能下降。部分反應(yīng)釜還可實現(xiàn)遠程半自動控制,方便操作人員遠程監(jiān)控和操作。

特殊設(shè)計1

一些反應(yīng)釜釜內(nèi)可非標加裝二維或三維攝像頭,實時拍攝材料成型狀況,有助于觀察和研究反應(yīng)過程。另外,部分反應(yīng)釜經(jīng)過流體力學模擬仿真,在內(nèi)部配有合理大小和數(shù)目的擋流板和導(dǎo)流筒,使反應(yīng)過程中物料能夠接觸更充分,產(chǎn)物形貌更均一。



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