一种水热法合成磷酸铁锂的生产设备

摘要

本发明涉及锂电池原料制备技术领域，具体是涉及一种水热法合成磷酸铁锂的生产设备，包括第一搅拌装置、预热装置、第二搅拌装置和干燥装置，其中第一搅拌装置具有两个，预热装置包括壳体、加热盒、两个送料泵、两个第一传输组件和若干个第一加热管，两个第一传输组件均包括进料管道、出料管道和若干个传输支管，本申请通过多个传输支管的设置，增大了浆料的受热面积，加速热传导的效率，提高其加热的效果，传输支管的等距离的设置，使得多个传输支管内的浆料加热均匀，确保加热的效果，通过预热装置的设置，可缩短浆料的加热时间，提高加热的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池原料制备技术领域，具体是涉及一种水热法合成磷酸铁锂的生产设备。

背景技术

具有橄榄石结构的磷酸铁锂，因其具有的安全性、价廉性、环境友好性，在二次锂离子电池领域受到极大关注。现有技术中，合成磷酸铁锰锂的技术路线主要分两类，一类是固相法，此方法的基本原理是在高温下固体反应物颗粒之间通过表面扩散发生固相合成反应，产物的颗粒控制和产品的批量稳定性有待提高；另一类是液相法，液相法通过将磷酸锂和水混合得到第一种浆料，再通过硫酸亚铁和硫酸锰和水混合得到第二种浆料，通过将两种浆料混合并加热，最后通过干燥两种浆料混合后的合成物得到磷酸铁锰锂粉末，但现有的设备中，一般通过反应釜对于浆料进行混合，同时在混合的过程中对于浆料进行加热，使得浆料的加热不够充分，且加热时的热传导效率较慢。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种水热法合成磷酸铁锂的生产设备。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种水热法合成磷酸铁锂的生产设备，包括第一搅拌装置、预热装置、第二搅拌装置和干燥装置，第一搅拌装置具有两个，预热装置包括壳体、加热盒、两个送料泵、两个第一传输组件和若干个第一加热管，壳体位于两个第一搅拌装置和第二搅拌装置之间，加热盒固定连接于壳体的内部，加热盒为导热良好的金属材料制成，两个第一传输组件均包括进料管道、出料管道和若干个传输支管，进料管道和出料管道均呈水平状态分别位于加热盒的顶部和底部，若干个传输支管呈竖直状态等距离的并排设置于进料管道和出料管道之间，且所有传输支管均贯穿通过加热盒的内部，两个第一传输组件的进料管道分别与两个第一搅拌装置连通，两个送料泵分别位于两个第一搅拌装置和两个第一传输组件的进料管道之间，两个出料管道均与第二搅拌装置连通，若干个第一加热管均呈水平状态贯穿通过加热盒的内部。

优选的，两个第一传输组件的旁侧均设置有第二传输组件，第二传输组件与第一传输组件的结构完全一致，壳体的旁侧设置有清洁组件，清洁组件包括储水箱、进水管、出水管、废水箱、四个第一换向阀和四个第二换向阀，四个第一换向阀分别套设于两个第一传输组件和两个第二传输组件的进料管道上靠近第一搅拌装置的一端，储水箱位于第一搅拌装置的旁侧，进水管的一端与储水箱连通，进水管的另一端延伸至四个第一换向阀的下方，且四个第一换向阀均与进水管连通，四个第二换向阀分别套设于两个第一传输组件和两个第二传输组件的出料管道上靠近第二搅拌装置的一端，废水箱位于第二搅拌装置的旁侧，出水管的一端与废水箱连通，出水管的另一端延伸至四个第二换向阀的下方，且四个第二换向阀均与出水管连通。

优选的，两个第一传输组件和两个第二传输组件上均设置有检测组件，所有检测组件均包括四个温度传感器、四个第三换向阀、四个单向阀和四个回流管，四个温度传感器分别套设于两个第一传输组件和两个第二传输组件的出料管道上靠近第二搅拌装置的一端，四个第三换向阀套设于温度传感器的旁侧，四个回流管均呈竖直状态分别套设于四个第三换向阀的上方，四个单向阀套设于四个回流管的顶端，且四个单向阀的另一端与两个第一传输组件和两个第二传输组件的进料管道远离第一搅拌装置的一端连通。

优选的，加热盒包括四个加热模块，四个加热模块并列设置于壳体的内部，每个加热模块内均设置有两个第一加热管，两个第一传输组件和两个第二传输组件的传输支管分别位于四个加热模块的两个第一加热管之间。

优选的，两个第一传输组件和两个第二传输组件上均设置有泄压组件，泄压组件包括排气管、废气箱、泄压阀、和四个连接管，四个连接管分别位于两个第一传输组件和两个第二传输组件的出料管道和第二搅拌装置之间，排气管呈水平状态设置于四个连接管的上方，且四个连接管均与排气管连通，废气箱位于壳体的旁侧，排气管与废气箱连通。

优选的，壳体顶部和底部均设置有支撑架，加热盒固定连接于支撑架上，壳体为保温材料制成。

优选的，两个第一传输组件和两个第二传输组件进料管道靠近第一搅拌装置的一端均设置有流量计。

优选的，第一搅拌装置和第二搅拌装置的顶部均设置有旋转驱动电机，第一搅拌装置和第二搅拌装置的旋转驱动电机的下方均设置有呈竖直状态布置的旋转轴，且旋转轴与旋转驱动电机传动连接，第一搅拌装置和第二搅拌装置的旋转轴上均设置有若干个环绕于旋转轴的轴线的搅拌叶。

优选的，第二搅拌装置内还设置有若干个环绕于第二搅拌装置的中心线的第二加热管。

优选的，第二搅拌装置上设置有排料管与干燥装置连通，干燥装置内设置有过滤网，过滤网的下方设置有出液管。

本申请相比较于现有技术的有益效果是：

1.本申请通过多个传输支管的设置，增大了浆料的受热面积，加速热传导的效率，提高其加热的效果，传输支管的等距离的设置，使得多个传输支管内的浆料加热均匀，确保加热的效果，通过预热装置的设置，可缩短浆料的加热时间，提高加热的效果。

2.本申请通过第二传输组件与第一传输组件的结构完全一致的设置，无需等待清洗的过程，可连续不断的对于浆料进行传输，提高设备的效率，同时清洗可延长第一传输组件或者第二传输组件的使用寿命。

3.本申请通过检测装置的设置，提高浆料的加热效果，促进后续第二搅拌装置对于两种浆料的混合。

4.本申请通过四个加热模块的设置，从而可分别对于两个第一传输组件和两个第二传输组件进行加热，减小功率的消耗，通过每个加热模块内两个第一加热管，且第一传输组件和第二传输组件的传输支管位于两个第一加热管之间，使得第一传输组件和第二传输组件的传输支管内的可以被均匀的加热，提高加热的效率。

5.本申请通过泄压组件的设置，可对于两个第一传输组件和两个第二传输组件内的压力进行调节，延长设备的使用寿命，对于浆料产生的废气进行收集，还可以减少安全隐患。

6.本申请通过壳体的保温材料的设置，可对于加热盒起到保温的作用，减少加热功率的消耗，确保加热的效果。

7.本申请通过流量计的设置，可控制浆料通入第一传输组件和第二传输组件的流量，可提高第一加热管对于第一传输组件和第二传输组件的传输支管的加热效率，方便控制浆料的温度。

8.本申请通过干燥装置内过滤网和出液管的设置，使得干燥装置在过滤生成物的同时对于其进行干燥，提升生产的效率。

附图说明

图1是本申请的整体的立体结构示意图；

图2是本申请的整体的主视图；

图3是本申请的整体的顶视图；

图4是本申请的预热装置的立体结构示意图；

图5是本申请的第一搅拌装置和清洁组件的局部的立体结构示意图及图中的放大图；

图6是本申请的与预热装置的内部的立体结构示意图；

图7是本申请的加热盒的立体结构示意图；

图8是本申请的预热装置的局部的立体结构示意图；

图9是本申请的第一传输组件、第一加热管和检测组件的主视图；

图10是本申请的壳体的剖面结构示意图；

图11是本申请的第一搅拌装置的剖面结构示意图；

图12是本申请的第二搅拌装置和干燥装置的剖面结构示意图；

图13是本申请的第二搅拌装置的剖面结构示意图；

图中标号为：

1-第一搅拌装置；1a-旋转驱动电机；1b-旋转轴；1c-搅拌叶；

2-预热装置；2a-壳体；2a1-支撑架；2b-加热盒；2b1-第一加热管；2b2-加热模块；2c-送料泵；2d-第一传输组件；2d1-进料管道；2d2-出料管道；2d3-传输支管；2d4-流量计；2e-第二传输组件；2f-清洁组件；2f1-储水箱；2f2-进水管；2f3-出水管；2f4-废水箱；2f5-第一换向阀；2f6-第二换向阀；2g-检测组件；2g1-温度传感器；2g2-第三换向阀；2g3-单向阀；2g4-回流管；2h-泄压组件；2h1-排气管；2h2-废气箱；2h3-泄压阀；2h4-连接管；

3-第二搅拌装置；3a-第二加热管；3b-排料管；4-干燥装置；4a-过滤网；4b-出液管。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1-13所示，本申请提供：

一种水热法合成磷酸铁锂的生产设备，包括第一搅拌装置1、预热装置2、第二搅拌装置 3和干燥装置4，第一搅拌装置1具有两个，预热装置2包括壳体2a、加热盒2b、两个送料泵2c、两个第一传输组件2d和若干个第一加热管2b1，壳体2a位于两个第一搅拌装置1和第二搅拌装置3之间，加热盒2b固定连接于壳体2a的内部，加热盒2b为导热良好的金属材料制成，两个第一传输组件2d均包括进料管道2d1、出料管道2d2和若干个传输支管2d3，进料管道2d1和出料管道2d2均呈水平状态分别位于加热盒2b的顶部和底部，若干个传输支管2d3呈竖直状态等距离的并排设置于进料管道2d1和出料管道2d2之间，且所有传输支管 2d3均贯穿通过加热盒2b的内部，两个第一传输组件2d的进料管道2d1分别与两个第一搅拌装置1连通，两个送料泵2c分别位于两个第一搅拌装置1和两个第一传输组件2d的进料管道2d1之间，两个出料管道2d2均与第二搅拌装置3连通，若干个第一加热管2b1均呈水平状态贯穿通过加热盒2b的内部。

基于上述实施例，本申请想要解决的技术问题是如何提高合成磷酸铁锂的浆料的加热效果。为此，本申请通过两个第一搅拌装置1对于合成磷酸铁锂的原料和水进行搅拌从而分别得到两种浆料，通过两个送料泵2c将两种浆料分别输送至预热装置2的两个第一传输组件2d 的内部，浆料首先通入进料管道2d1，进料管道2d1将浆料依次传输至各个传输支管2d3内，此时启动第一加热管2b1提高其自身的温度，由于第一加热管2b1贯穿通过加热盒2b，且加热盒2b为导热良好的金属材料制成，金属材料优选为铜或者合金铝制成，加热盒2b吸收第一加热管2b1的热量，从而通过加热盒2b吸收的热量对于其内部贯穿通过的各个传输支管2d3 进行热传导，从而使得通过传输支管2d3内的浆料被加热，通过多个传输支管2d3的设置，增大了浆料的受热面积，加速热传导的效率，提高其加热的效果，传输支管2d3的等距离的设置，使得多个传输支管2d3内的浆料加热均匀，确保加热的效果，加热后的浆料会从传输支管2d3内排入出料管道2d2内，通过出料管道2d2将浆料通入第二搅拌装置3内，两种浆料同时进入第二搅拌装置3后，通过第二搅拌装置3对于两种浆料进行搅拌混合，混合后的浆料通过第二搅拌装置3通入干燥装置4中，通过干燥得到磷酸铁锂的粉末，从而完成磷酸铁锂合成，通过预热装置2的设置，可缩短浆料的加热时间，提高加热的效果。

如图4-9所示，进一步的：

两个第一传输组件2d的旁侧均设置有第二传输组件2e，第二传输组件2e与第一传输组件2d的结构完全一致，壳体2a的旁侧设置有清洁组件2f，清洁组件2f包括储水箱2f1、进水管2f2、出水管2f3、废水箱2f4、四个第一换向阀2f5和四个第二换向阀2f6，四个第一换向阀2f5分别套设于两个第一传输组件2d和两个第二传输组件2e的进料管道2d1上靠近第一搅拌装置1的一端，储水箱2f1位于第一搅拌装置1的旁侧，进水管2f2的一端与储水箱2f1连通，进水管2f2的另一端延伸至四个第一换向阀2f5的下方，且四个第一换向阀2f5均与进水管2f2连通，四个第二换向阀2f6分别套设于两个第一传输组件2d和两个第二传输组件2e的出料管道2d2上靠近第二搅拌装置3的一端，废水箱2f4位于第二搅拌装置3的旁侧，出水管2f3的一端与废水箱2f4连通，出水管2f3的另一端延伸至四个第二换向阀2f6的下方，且四个第二换向阀2f6均与出水管2f3连通。

基于上述实施例，浆料在传输结束后，需要对于第一传输组件2d内残留的浆料进行清洗，以免造成长时间的使用，使得第一传输组件2d的内部形成污垢，但是在清洗时无法连续传输浆料，需要停机等待，本申请想要解决的技术问题是如何在清洗第一传输组件2d的同时不影响浆料的传输。为此，本申请通过第二传输组件2e与第一传输组件2d的结构完全一致的设置，可通过第一传输组件2d和第二传输组件2e交替对于浆料进行传输，使得浆料可以连续不断的进行传输，在第一传输组件2d传输的过程中，对于第二传输组件2e的内部进行清洗，反之亦然，通过将储水箱2f1内干净的水通入进水管2f2内，通过第一传输组件2d和第二传输组件2e的第一换向阀2f5选择与进水管2f2连通，从而使得清水对于浆料传输过得第一传输组件2d或者第二传输组件2e的内部进行清洗，当水流流动至第一传输组件2d或者第二传输组件2e的出料管道2d2的末端时，通过第二换向阀2f6使得清洗过后的废水通入废水箱2f4 内，从而完成闭环，通过废水箱2f4对于清洗完成后的废水进行收集，最后通过外部的过滤装置对于废水进行过滤排放，同时未清洗的第一传输组件2d或者第二传输组件2e可继续选择与第一搅拌装置1连通，从而无需等待清洗的过程，可连续不断的对于浆料进行传输，提高设备的效率，同时清洗可延长第一传输组件2d或者第二传输组件2e的使用寿命。

如图3、图4、图6、图8和图9所示，进一步的：

两个第一传输组件2d和两个第二传输组件2e上均设置有检测组件2g，所有检测组件2g 均包括四个温度传感器2g1、四个第三换向阀2g2、四个单向阀2g3和四个回流管2g4，四个温度传感器2g1分别套设于两个第一传输组件2d和两个第二传输组件2e的出料管道2d2上靠近第二搅拌装置3的一端，四个第三换向阀2g2套设于温度传感器2g1的旁侧，四个回流管2g4均呈竖直状态分别套设于四个第三换向阀2g2的上方，四个单向阀2g3套设于四个回流管2g4的顶端，且四个单向阀2g3的另一端与两个第一传输组件2d和两个第二传输组件2e 的进料管道2d1远离第一搅拌装置1的一端连通。

基于上述实施例，本申请想要解决的技术问题是如何确保传输至第二搅拌装置3内的浆料准确的在所需工艺的温度范围内。为此，本申请通过温度传感器2g1的设置，对于第一传输组件2d或者第二传输组件2e的出料管道2d2流向第二搅拌装置3的浆料进行温度检测，当温度检测不能达到所需工艺的温度范围时，通过第三换向阀2g2的设置，使得浆料被导入位于其上方的回流管2g4内，通过单向阀2g3的设置，使得浆料只能单侧的向第一传输组件 2d或者第二传输组件2e的进料管道2d1内回流，使得浆料重新回到第一传输组件2d或者第二传输组件2e的出料管道2d2内，通过第一加热管2b1调节浆料的温度，直至其符合工艺所需的温度范围内，通过检测装置的设置，提高浆料的加热效果，促进后续第二搅拌装置3对于两种浆料的混合。

如图7所示，进一步的：

加热盒2b包括四个加热模块2b2，四个加热模块2b2并列设置于壳体2a的内部，每个加热模块2b2内均设置有两个第一加热管2b1，两个第一传输组件2d和两个第二传输组件2e 的传输支管2d3分别位于四个加热模块2b2的两个第一加热管2b1之间。

基于上述实施例，由于两个第一传输组件2d和两个第二传输组件2e交替的对于浆料进行传输，若加热盒2b为整体的设置，会造成第一传输组件2d和第二传输组件2e在清洗其内部时，依然会被加热造成内部的温度控制不稳定，同时消耗较大的功率，本申请想要解决的技术问题是如何单独的对于两个第一传输组件2d和两个第二传输组件2e进行加热。为此，本申请通过四个加热模块2b2的设置，从而可分别对于两个第一传输组件2d和两个第二传输组件2e进行加热，使得两个第一传输组件2d或者两个第二传输组件2e的其中一个在清洗状态时，可通过关闭加热模块2b2内的第一加热管2b1，减小功率的消耗，通过每个加热模块 2b2内两个第一加热管2b1，且第一传输组件2d和第二传输组件2e的传输支管2d3位于两个第一加热管2b1之间，使得第一传输组件2d和第二传输组件2e的传输支管2d3内的可以被均匀的加热，提高加热的效率。

如图8所示，进一步的：

两个第一传输组件2d和两个第二传输组件2e上均设置有泄压组件2h，泄压组件2h包括排气管2h1、废气箱2h2、泄压阀2h3、和四个连接管2h4，四个连接管2h4分别位于两个第一传输组件2d和两个第二传输组件2e的出料管道2d2和第二搅拌装置3之间，排气管2h1 呈水平状态设置于四个连接管2h4的上方，且四个连接管2h4均与排气管2h1连通，废气箱 2h2位于壳体2a的旁侧，排气管2h1与废气箱2h2连通。

基于上述实施例，两个第一传输组件2d和两个第二传输组件2e在加热的过程中，会产生废气，废气如何不及时排出，会造成两个第一传输组件2d和两个第二传输组件2e内部的压力较大，影响设备的使用寿命，本申请想要解决的技术问题是如何对于第一传输组件2d和第二传输组件2e内的废气进行排出。为此，本申请通过四个连接管2h4的设置，当被加热的浆料流动至连接管2h4处时，加热浆料产生的废气被其上方的排气管2h1收集，最后输送至废气箱2h2内，通过废气箱2h2对于浆料产生的废气进行收集，浆料则通过连接管2h4被传输至第二搅拌装置3内，通过泄压阀2h3的设置，可对于两个第一传输组件2d和两个第二传输组件2e内的压力进行调节，延长设备的使用寿命，还可以减少安全隐患。

如图10所示，进一步的：

壳体2a顶部和底部均设置有支撑架2a1，加热盒2b固定连接于支撑架2a1上，壳体2a 为保温材料制成。

基于上述实施例，本申请想要解决的技术问题是如何减少加热功率的消耗。为此，本申请通过壳体2a的保温材料的设置，可对于加热盒2b起到保温的作用，减少加热功率的消耗，确保加热的效果，通过壳体2a内部的支撑架2a1方便加热盒2b的安装。

如图9所示，进一步的：

两个第一传输组件2d和两个第二传输组件2e进料管道2d1靠近第一搅拌装置1的一端均设置有流量计2d4。

基于上述实施例，本申请想要解决的技术问题是如何控制浆料通入第一传输组件2d和第二传输组件2e的流量。为此，本申请通过流量计2d4的设置，可控制浆料通入第一传输组件 2d和第二传输组件2e的流量，可提高第一加热管2b1对于第一传输组件2d和第二传输组件 2e的传输支管2d3的加热效率，方便控制浆料的温度。

如图11-13所示，进一步的：

第一搅拌装置1和第二搅拌装置3的顶部均设置有旋转驱动电机1a，第一搅拌装置1和第二搅拌装置3的旋转驱动电机1a的下方均设置有呈竖直状态布置的旋转轴1b，且旋转轴 1b与旋转驱动电机1a传动连接，第一搅拌装置1和第二搅拌装置3的旋转轴1b上均设置有若干个环绕于旋转轴1b的轴线的搅拌叶1c。

基于上述实施例，本申请想要解决的技术问题是第一搅拌装置1和第二搅拌装置3如何对于原料件混合。为此，本申请通过旋转驱动电机1a带动旋转轴1b的转动，通过旋转轴1b 带动多个搅拌叶1c的转动，通过搅拌叶1c对于第一搅拌装置1和第二搅拌装置3内的原料进行充分的混合，优选为在第一搅拌装置1和第二搅拌装置3的内部设置多个旋转轴1b，多个旋转轴1b之间可通过齿轮连接，且多个旋转轴1b上的搅拌叶1c相互交错，从而可使得多个旋转轴1b上的搅拌叶1c可同时旋转，同时使得多个旋转轴1b之间的旋转方向相反，从而使得浆料可在第一搅拌装置1和第二搅拌装置3内剧烈的震荡，从而增加浆料在第一搅拌装置1和第二搅拌装置3内的接触面积，提高搅拌的效率。

如图13所示，进一步的：

第二搅拌装置3内还设置有若干个环绕于第二搅拌装置3的中心线的第二加热管3a。

基于上述实施例，在第二搅拌装置3对于两种浆料进行混合时，需要保持浆料的温度，本申请想要解决的技术问题是如何对于第二搅拌装置3内的浆料进行保温。为此，本申请通过第二加热管3a的设置，可对于第二搅拌装置3内的浆料进行加热，从而起到的保温的作用，促进两种浆料的充分反应。

如图12所示，进一步的：

第二搅拌装置3上设置有排料管3b与干燥装置4连通，干燥装置4内设置有过滤网4a，过滤网4a的下方设置有出液管4b。

基于上述实施例，第二搅拌装置3搅拌后产生的生产物需要对其进行过滤，本申请想要解决的技术问题是如何对于第二搅拌装置3产生的浆料进行过滤的同时对于其进行干燥。为此，本申请通过排料管3b将其内部的生成物排入干燥装置4内，通过干燥装置4内的滤网对于生产物进行过滤，过滤后的生产物被干燥装置4干燥最后生成磷酸铁锂的粉末，其过滤的液体通过过滤网4a和出液管4b排出干燥装置4外，通过外部的装置对于过滤后的液体进行收集，可对于液体中的磷酸锂进行回收，从而减少生产成本的浪费，通过过滤网4a和出液管 4b的设置，使得干燥装置4在过滤生成物的同时对于其进行干燥，可提升生产的效率。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。