改善電池級四氧化三鈷氧化動力學氣流分布器及反應裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種改善電池級四氧化三鈷氧化動力學氣流分布器及反應裝置。氣流分布器靠近設置于反應釜的側壁，并伸長到反應釜底部，其包括通氣管本體、設置于所述通氣管本體頂端面的氣體輸入口、以及設置于所述通氣管本體下端的氣體輸出端，所述氣體輸出端設有可增大所述氣流分布器輸出的氣體與反應釜內的液體的接觸面積的氣體分布結構。本實用新型通過增加反應釜中的單位體積液體粒子與氣體的接觸面積、并增加氣體在反應釜中的停留時間，從而使氧化合成反應更充分，從而提高電池原料四氧化三鈷的含量，降低雜質鈉的含量，改善鈷酸鋰的電化學性能。
【專利說明】改善電池級四氧化三鈷氧化動力學氣流分布器及反應裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電池材料制備【技術領域】，特別是一種改善電池級四氧化三鈷氧化動力學的氣流分布器，以及應用其的反應裝置，該反應裝置是用于制備四氧化三鈷過程的。
【背景技術】
[0002]四氧化三鈷是一種重要的功能材料，它是制備鋰離子電池材料鈷酸鋰的主要原料。如圖1所示，目前四氧化三鈷的制備主要采用加壓技術在反應釜I中直接生成了超細四氧化三鈷粉體，其合成實驗過程為:首先在常壓下向氯化鈷溶液加入氫氧化鈉進行化學反應，使溶液的酸度值調整到PH(7.0?7.5)，大部分鈷元素轉化沉淀為氫氧化物；然后將調整后的料漿放入圖1所示的2L反應釜I中加蓋密封，并加熱到實驗所需溫度后再通過氣流分布器2導入壓縮空氣到反應釜中，使鈷元素進行氧化合成反應；反應結束后將反應釜中的物質進行液固分離，再洗滌干燥，最后得到超細的四氧化三鈷粉體。但由于目前反應過程中，用于導入壓縮空氣的氣流分布器2在其上下兩端設置用于輸入輸出氣體的平口，其導致輸出到反應釜中的氣體不均勻，氧化效果不理想，使得電池原料四氧化三鈷的含量低于64%，而雜質鈉的含量高于0.035%，其作為電池的關鍵原料，將直接影響鈷酸鋰的電化學性能。
實用新型內容
[0003]本實用新型提供一種改善電池級四氧化三鈷氧化動力學氣流分布器及反應裝置，其可以提高電池制備原料四氧化三鈷的含量，并且可以同時降低其中鈉的含量。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0005]一種改善電池級四氧化三鈷氧化動力學氣流分布器，靠近設置于反應釜的側壁，并伸長到反應釜底部，包括通氣管本體、設置于所述通氣管本體頂端面的氣體輸入口、以及設置于所述通氣管本體下端的氣體輸出端，所述氣體輸出端設有可增大所述氣流分布器輸出的氣體與反應釜內的液體的接觸面積的氣體分布結構。
[0006]優選地，上述氣體分布結構，其呈彎頭狀并與所述通氣管本體連接相通，所述氣體分布結構的底端面設置用于輸出氣體的氣體輸出口。
[0007]優選地，上述氣體分布結構為設于所述氣體輸出端的側壁上設有微孔，且所述的氣體輸出端的底端面密封。
[0008]優選地,上述微孔的直徑為2.5mm?3.5mm。
[0009]優選地，在上述氣體分布結構上設置兩排微孔，每排微孔的數量設為10?20個。
[0010]優選地，上述述兩排微孔的每排微孔的數量均設置為15個。
[0011]優選地，上述氣體輸出端的頂端與所述通氣管本體的直徑相同。
[0012]優選地，上述氣體輸出端與所述通氣管本體一體成型。
[0013]一種反應裝置，其包括有反應釜及設于其中的上述任一技術方案所述的改善電池級四氧化三鈷氧化動力學的氣流分布器。
[0014]優選地，上述反應裝置包括I?6個所述的氣流分布器。
[0015]本實用新型提供的氣流分布器，通過將氣流分布器的氣體輸出端設置為彎頭或者開設微孔，實現氣流分布器內的壓縮氣體均勻輸出到反應釜的料液中并與料液充分接觸，從而增加反應釜中的單位體積液體粒子與氣體的接觸面積、并增加氣體在反應釜中的停留時間，從而更有效地改善反應，避免了傳統氣流分布器因氣體流通較快、與料液接觸不均勻等缺點。本實用新型通過改進氣流分布器使得在反應釜中合成四氧化三鈷含量由原來的64%提高到72%以上，鈉含量由高于0.035%降低至0.01%。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是現有技術中采用的氣流分布器制備四氧化三鈷的反應裝置；
[0017]圖2是本實用新型的實施例一氣流分布器的氣體輸出端設置為彎頭狀的結構制備四氧化三鈷的反應裝置；
[0018]圖3是本實用新型的實施例二氣流分布器的氣體輸出端設置多個微孔的結構制備四氧化三鈷的反應裝置；
[0019]附圖標記:I一反應釜，2—氣流分布器，21—通氣管本體，22—氣體輸入口，23—氣體輸出端，24—氣體分布結構，241—氣體輸出口，242—微孔。
【具體實施方式】
[0020]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0021]實施例一:
[0022]本實用新型針對現有技術的氣流分布器提供一種改善電池級四氧化三鈷氧化動力學氣流分布器，該氣流分布器2靠近設置于反應釜I的側壁，并伸長到反應釜I的底部。氣流分布器2包括通氣管本體21、設置于所述通氣管本體21頂端面的氣體輸入口 22、以及設置于通氣管本體21下端的氣體輸出端23，所述氣體輸出端23上設有可增大氣流分布器2輸出的氣體與反應釜I內料液的接觸面積的氣體分布結構24，即增大壓縮空氣與鈷的氫氧化物進行化學反應的面積。其中氣體輸出端23與通氣管本體21 —體成型。
[0023]在本實施例中，氣體分布結構24的形狀呈彎頭狀并與通氣管本體21連接相通，該彎頭狀的氣體分布結構24的頂端與通氣管本體21的直徑相同，而氣體輸出端23的底端面設置開口作為氣體輸出口 241。
[0024]由于彎頭狀的氣體分布結構24與反應釜I的底部弧形相似，因此氣流分布器2的底端可以更深地接觸到到反應釜I底部的料液，此時壓縮空氣從氣體輸出端23輸出到底部料液中；又由于壓縮空氣向上運動從底部料液中逐步擴散到其他部分料液中，如此即可實現壓縮空氣與單位體積料液的接觸面積，并增加空氣在反應釜中的停留時間從而增加反應時間。
[0025]在反應結束后，測量四氧化三鈷的純度，鈷的含量為72.3%，雜質鈉含量為0.01%，實驗結果表明鈷含量相較于現有技術實驗鈷含量(64%)明顯提高，鈉含量相較于現有技術實驗鈉含量(高于0.035% )明顯降低。
[0026]實施例二:
[0027]本實施例與實施例一不同的是，氣體分布結構24采用設置多個微孔的方式輸出壓縮氣體。氣體輸出端23的底端面密封,而在氣體分布結構24上設置兩排微孔242以輸出壓縮空氣。其中微孔242的直徑為2.5mm?3.5mm，每排微孔242的數量范圍為10?20個。在本實施例中，微孔直徑3mm，兩排微孔中的每排微孔242的數量為15個，兩排共計30個。氣體輸出端23的底端面密封而側壁上設置多個微孔242的結構，使得從氣流分布器2的微孔242排出的氣體從多個方向均勻地擴散在反應釜I的料液中以至鈷的氫氧化物周圍，并與料液均勻接觸，增加壓縮空氣與單位體積料液的接觸面積，并增加空氣在反應釜中的停留時間，使氧化合成反應更充分，避免傳統氣流分布器因氣體流通較快、與料液接觸不均勻等缺點，從而提高電池原料四氧化三鈷的含量，降低雜質鈉的含量，改善鈷酸鋰的電化學性能。
[0028]在反應結束后，測量四氧化三鈷的純度，鈷的含量為73.2%，雜質鈉含量為0.01%，實驗結果表明鈷含量相較于現有技術實驗鈷含量(低于64%)明顯提高，鈉含量相較于現有技術實驗鈉含量(高于0.035% )明顯降低。
[0029]實施例三:
[0030]本實用新型還提供一種反應裝置，包括前面所述實施例一或實施例二的改善電池級四氧化三鈷氧化動力學的氣流分布器2，其數量為I?6個。
[0031]在本實施例中，制備四氧化三鈷的時候，采用4個氣流分布器2分布均勻地垂直插入到反應釜I中，因此4個氣流分布器2即可同時輸出壓縮空氣，并為反應釜I中的鈷的氫氧化物提供合成反應所需的氧化劑，因此可使氧化合成反應更充分，避免傳統氣流分布器因氣體流通較快、與料液接觸不均勻等缺點，從而提高電池原料四氧化三鈷的含量，降低雜質鈉的含量，改善鈷酸鋰的電化學性能。
[0032]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.改善電池級四氧化三鈷氧化動力學氣流分布器，靠近設置于反應釜的側壁，并伸長到反應釜底部，其特征在于，包括通氣管本體、設置于所述通氣管本體頂端面的氣體輸入口、以及設置于所述通氣管本體下端的氣體輸出端，所述氣體輸出端設有可增大所述氣流分布器輸出的氣體與反應釜內的液體的接觸面積的氣體分布結構。
2.根據權利要求1所述的改善電池級四氧化三鈷氧化動力學氣流分布器，其特征在于，所述氣體分布結構，其呈彎頭狀并與所述通氣管本體連接相通，所述氣體分布結構的底端面設置用于輸出氣體的氣體輸出口。
3.根據權利要求1所述的改善電池級四氧化三鈷氧化動力學氣流分布器，其特征在于，所述氣體分布結構為設于所述氣體輸出端的側壁上設有微孔，且所述的氣體輸出端的底端面密封。
4.根據權利要求3所述的改善電池級四氧化三鈷氧化動力學氣流分布器，其特征在于，所述微孔的直徑為2.5mm?3.5mm。
5.根據權利要求3所述的改善電池級四氧化三鈷氧化動力學氣流分布器，其特征在于，所述氣體分布結構上設置兩排微孔，每排微孔的數量設為10?20個。
6.根據權利要求5所述的改善電池級四氧化三鈷氧化動力學氣流分布器，其特征在于，所述兩排微孔的每排微孔的數量設置為15個。
7.根據權利要求1?6任一所述的改善電池級四氧化三鈷氧化動力學氣流分布器，其特征在于，所述氣體輸出端的頂端與所述通氣管本體的直徑相同。
8.根據權利要求1所述的改善電池級四氧化三鈷氧化動力學氣流分布器，其特征在于，所述氣體輸出端與所述通氣管本體一體成型。
9.一種反應裝置，其特征在于:其包括有反應釜及設于其中的權利要求1?8任一所述的改善電池級四氧化三鈷氧化動力學氣流分布器。
10.根據權利要求9所述的一種反應裝置，其特征在于，包括1?6個所述的氣流分布器。
【文檔編號】C01G51/04GK204057993SQ201420441349
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月6日 優先權日:2014年8月6日
【發明者】唐洲, 張愛青, 樂緒清, 吳光源, 張云河, 張燕輝 申請人:荊門市格林美新材料有限公司, 深圳市格林美高新技術股份有限公司