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巖征儀器三元前驅體反應釜工作原理

 更新時間:2025-05-27 點擊量:97
三元前驅體反應釜是用于生產鋰電池三元前驅體材料的關鍵設備,以下是其相關介紹:

結構與材質

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

工作原理4

反應釜為反應物提供封閉的高溫高壓環境,使金屬鹽在其中發生混合、溶解、沉淀及熱處理等反應。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體,沉淀物經過過濾、洗滌后進行高溫焙燒,最終形成三元前驅體材料。

主要部件及功能

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

  • 溫度控制系統: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,循環裝置使溫度保持穩定,精確的溫度控制對前驅體的晶體結構、化學組成和最終性能至關重要24

  • pH 值控制系統:配備穩定性高、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,可精確控制反應過程中的 pH 值,確保金屬元素的均勻分布,進而保證三元前驅體的質量4

  • 加料系統: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,且 0.1 - 99h 可定時;計量泵可實現連續進液,LED 數字顯示泵頭轉速,加料速率可調,也可設置定時功能,能精確控制各種反應物的加入量和加入速度2

控制系統2

采用 PLC + 觸摸屏控制,可實現在線監控反應器內的溫度、壓力、攪拌速度、加料速率等參數。用戶只需輸入設定值,就可實現無人值守自動反應,避免人工長時間值守和手動調節波動造成的產品性能下降。部分反應釜還可實現遠程半自動控制,方便操作人員遠程監控和操作。

特殊設計1

一些反應釜釜內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過程。另外,部分反應釜經過流體力學模擬仿真,在內部配有合理大小和數目的擋流板和導流筒,使反應過程中物料能夠接觸更充分,產物形貌更均一。



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