过滤浓缩机在锂电正极材料前驱体合成中的应用

过滤浓缩机在锂电正极材料前驱体合成中的应用

胡霞国，李荣，张乾锋

浙江镇田机械有限公司，浙江温州，325000

摘要：文章尝试对过滤浓缩机装置在锂电正极材料前驱体合成工艺中的基本运用原理进行分析，然后将锂电正极材料前驱体合成工艺按照工艺流程反应方式的不同划分为连续式合成以及间接式合成这两种类型，并就不同工艺类型下过滤浓缩机装置的应用问题进行阐述与总结，希望能够引起业内人士关注与重视。

关键词：过滤浓缩机；锂电正极材料；前驱体；合成

    锂离子电池相较于传统电池装置而言具有使用周期长、成本低廉、以及容量大等特性，在电动汽车、电脑、手机等产品制造领域中得到广泛应用。尤其随着技术经验的不断发展与累积，我国锂电正极材料产能持续提升，产量也有持续升高的趋势。在这一背景下，对锂电正极材料前驱体的应用也深入发展。其作为锂电正极材料的重要原料，会直接影响正极材料的结晶程度、密度等性能。在这一背景下，围绕锂电正极材料前驱体合成工艺进行研究，有助于多元材料前驱体品质的提升，以及锂电正极材料性能改进。本文即尝试对锂电正极材料前驱体合成工艺中对过滤浓缩机装置的应用问题进行分析，以促进工业化生产的发展完善。

1 过滤浓缩机概述

    在锂电正极材料前驱体合成工艺中，对过滤浓缩机装置的应用原理可以概括为：锂电正极材料前驱体合成反应中所产生浆料通过泵入方式进入过滤浓缩机装置内，受压力影响，经过滤管外排浆液中存在清液，所汇集浓缩浆料返回传输至反应釜装置内。此过程中，受清液外排因素影响，反应釜装置内浆液固体含量呈现出上升趋势，受固体颗粒相互之间摩擦碰撞因素影响，导致颗粒球形度、致密度受到影响，同时使反应物料在反应釜内进一步停留，以改善锂电正极材料前驱体结晶水平，促进回收率以及生产效率的提升。并且，可以通过对锂电正极材料前驱体合成工艺中关键参数的设置与调节，预防在反应釜运行期间出现颗粒开裂或者管道堵塞的问题，达到最佳固含量状态。

2 锂电正极材料前驱体合成中对过滤浓缩机的应用

    对于锂电正极材料前驱体合成工艺而言，可以按照工艺流程反应方式的不同划分为连续式合成以及间接式合成这两种类型。而过滤浓缩机装置在上述两类合成反应中均得到了广泛的应用。以下进行分别阐述。

    1）过滤浓缩机在锂电正极材料前驱体连续式合成工艺中的应用。对于采取连续式方案进行的锂电正极材料前驱体合成工艺而言，其对应前驱体致密度多保持在偏低状态，且受到颗粒球形度偏差的因素影响，需要通过引入过滤浓缩机的方式解决该问题，以促进球形度以及密度水平的改进。具体实现方法可以概括为：对反应釜装置内浆料进行处理，以泵入的方式进入过滤浓缩机装置内，启动过滤程序并对浆料内所含有清液进行排出处理，然后回输浓缩浆料，在反应釜内进一步处理，完成合成反应后经溢流口传输至反应釜装置内，后续进行包括过滤、洗涤以及烘干等在内的一系列处理程序。需要特别注意的一点是，在采用连续式方案进行锂电正极材料前驱体合成的过程当中，清液排出速度需要控制在反应釜装置整体进液量范围以内，并通过对清液排出量进行区别设计的方式，以实现对反应釜内固体含量的调节控制。排出清液量与反应釜装置内固体含量大小存在正相关关系。当前技术条件支持下，工业生产实践中反应釜装置内固含量可以达到150g/L~300g/L范围内。

2）过滤浓缩机在锂电正极材料前驱体间歇式合成工艺中的应用。在采取间歇式合成方案的情况下，工艺运行会直接受到反应釜装置体积因素的影响。这也导致传统模式下锂电正极材料前驱体合成工艺面临生产效率偏低以及合成料产量低等问题。而通过对过滤浓缩机装置的应用，按照1*反应釜装置＋1*陈化釜装置＋1*过滤浓缩机装置的方案配置设备，可以达到良好的运行效果。在该方案下，反应釜装置内物料经溢流方式传输至陈化釜装置内，并通过泵入的方式使其进入过滤浓缩机内，经过滤处理后将物料内含有清液成分排出装置外，浆料经过浓缩处理后溢流进入反应釜装置内部。这一过程中，反应釜装置对应进料量与反应外排清液量保持同等关系。反应持续进行，随着反应时间的延长会导致固含量呈现出升高趋势，直至反应粒度达到预期标准，最后排外反应装置内物料并完成过滤、洗涤以及烘干等操作程序。需要注意的一点是，在间歇式锂电正极材料前驱体合成工艺方案下，反应釜装置内部固含量的变化趋势是持续增大的。反应完成后固含量可以达到400g/L~800g/L范围内。经此工艺方案所制备锂电正极材料前驱体优势明显，包括效率高、结晶效果好、以及致密度高等。但需要注意的是采取间歇式工艺方案下可能因固含量提高而导致颗粒出现裂纹或者破碎问题，对最终产品品质产生影响，因此必须在实际操作中结合需求调节反应酸碱值、搅拌转速、以及进液量等关键参数，以确保产出产品品质符合要求。

3 结束语

    在锂电正极材料前驱体生产中，对过滤浓缩机的应用是非常普遍与深入的。通过对该装置的应用，能够使锂电正极材料前驱体合成期间反应釜装置内的固含量得到有效提升。同时，锂电正极材料前驱体合成中应用过滤浓缩机还可以实现对原料溶液的有效过滤，完成对物料的回收利用，综合价值值得肯定。本文上述分析中尝试对锂电正极材料前驱体合成工艺中有关过滤浓缩机装置的应用问题进行分析，希望能够通过设备技术的发展，以促进过滤浓缩机在锂电正极材料前驱体合成工业化生产中的深入应用。

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