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三元材料前驱体关键设备——过滤洗涤设备


来源:中国粉体网   茜茜

[导读]  正极材料是锂离子电池的关键材料,很大程度上决定了电池的性能。随着电动汽车的发展,国内三元材料的产能和销量也是迅猛增长。但同时,我国与日韩一流企业的三元材料的性能相比,仍有较大差距,主要问题是生产工艺和装备水平的差距。

中国粉体网讯  随着新能源汽车的大火,人们对锂离子电池的关注度也相应增加。锂离子电池是目前综合性能最好的二次蓄电池,具有比能量高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应以及安全性能好等特点。正极材料是锂离子电池的关键材料,很大程度上决定了电池的性能。随着电动汽车的发展,国内三元材料的产能和销量也是迅猛增长。但同时,我国与日韩一流企业的三元材料的性能相比,仍有较大差距,主要问题是生产工艺和装备水平的差距。

 

三元材料制备工艺流程示意图


过滤和洗涤设备


过滤和洗涤设备是将反应得到的前驱体浆料实现固液分离,然后采用洗涤液对得到的前驱体滤饼进行洗涤,去除残留在滤饼中的硫酸根、氯根、钠离子等。


过滤洗涤设备主要有压滤机、离心机、微孔过滤机、过滤滤洗涤“二合一”设备等。


(1)压滤机


压滤机是一种常用的过滤、洗涤设备。传统压滤机一般需要人工操作整个压滤过程,包括进料、压榨、气吹、卸料,尤其卸料劳动强度较大,滤饼难脱,整个压滤周期长,处理量小,脱水和洗涤效果差,并且材质通常为铸铁,质量重,易磨损。


 


近几年,压滤机技术水平有了较大的提高,全自动压滤机得到良好的应用,整个压滤过程实现自动控制,材质上选择不锈钢或合成材料,结构上扩大滤室和增大隔膜设计,并且提高了过滤压力,处理量大,压滤周期短,脱水效率高,洗涤效果好,能够满足三元前驱体的生产要求。


(2)离心机


离心机是利用离心力,分离液体与固体颗粒或液体混合物中不同组分的机械。离心机的核心部件是转鼓,其围绕本身轴线高速旋转的圆筒,通常由电机驱动。固液混合物进入转鼓后,被迅速带动与转鼓同速旋转,在离心力作用下固液分离,固体颗粒被拦截在转鼓内壁,液体从离心机排出。


常用的离心机类型有三足式离心机、平板式离心机、卧式螺旋离心机、碟片式分离机、管式分离机等,其中三足式离心机和平板式离心机适用于三元前驱体生产。


 


(3)微孔过滤机


微孔过滤机为新型固液分离设备,具有运行效率高,过滤精度高的特点。微孔过滤机的结构是在立式密闭机体内悬挂特种高分子的PE和PA微孔管,滤液通过微孔管排除。


 


近年来,在超细粉体生产中的过滤和洗涤工序得到了较好的应用。张有新等在生产中采用微孔过滤机对粒度小、黏性大的超细碳酸钴粉体进行过滤和洗涤,最终洗涤用水单耗在4.0t/h,可以使Na含量小于0.005%,并且金属回收率在99.7%以上,母液中金属钴的含量为20mg/L,滤饼含水量约20%。


(4)过滤、洗涤“二合一”设备


过滤、洗涤“二合一”设备是在过滤、洗涤、干燥“三合一”设备的基础上简化后的产品。在一个密闭容器内完成过滤、洗涤二道工序,主要用于医药行业,解决了易燃、易爆、有毒产品的连续生产,特别适应洗涤效果要求较高的物料,并且能够减轻操作过程的劳动强度,减少了成品的损耗。


 


该设备近年来开始在三元前驱体生产上应用。


四种前驱体过滤设备的主要优势和劣势对比表



小结


三元材料前驱体是制备三元材料生产工艺上一个不可或缺的环节,其关键设备的选择对材料的性能至关重要。过滤、洗涤制备前驱体的重要一环,选择适合的过滤、洗涤设备能够节省时间、提高制备效率。目前,过滤、洗涤设备还有许多缺点未能解决。相信,随着时间的发展,过滤、洗涤设备一定会有新的突破。

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