隨著國(guó)內(nèi)外新能源電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的發(fā)展勢(shì)頭愈發(fā)強(qiáng)勁,鎳鈷錳酸鋰正極材料因具有容量高、熱穩(wěn)定性能好、充放電電壓范圍寬等優(yōu)良的電化學(xué)性能而備受追捧。鎳鈷錳酸鋰正極材料中的鈷元素可以提高正極材料的電子電導(dǎo)率，使離子混排現(xiàn)象得到有效抑制，進(jìn)而穩(wěn)定正極材料的層狀結(jié)構(gòu)，提升正極材料的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。硫酸鈷是生產(chǎn)鎳鈷錳酸鋰正極材料的關(guān)鍵原材料,其蒸發(fā)結(jié)晶工序直接決定硫酸鈷產(chǎn)品的質(zhì)量。

工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備選型

蒸發(fā)濃縮

目前應(yīng)用于硫酸鈷蒸發(fā)濃縮的主流工藝有多效蒸發(fā)和MVR蒸發(fā)兩種。多效蒸發(fā)的熱源為生蒸汽，對(duì)于濃度低且處理量大的物料，其蒸汽消耗量非常大。尤其對(duì)于需要外購(gòu)蒸汽的企業(yè)，多效蒸發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益主要受蒸汽價(jià)格波動(dòng)影響。隨著目前市場(chǎng)蒸汽價(jià)格的上漲，產(chǎn)品成本中蒸汽成本的占比不容忽視。MVR蒸發(fā)的主要特點(diǎn)是將蒸發(fā)器蒸發(fā)料液產(chǎn)生的二次蒸汽，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，使其溫度、壓力升高，在整套MVR系統(tǒng)中循環(huán)利用，由此可以充分回收利用二次蒸汽的熱能。在MVR蒸發(fā)系統(tǒng)中，蒸汽壓縮機(jī)的蒸發(fā)系統(tǒng)的匹配程度以及抗波動(dòng)性直接影響MVR蒸發(fā)的性能、穩(wěn)定性和可靠性。與影響多效蒸發(fā)的主要經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)是生蒸汽消耗量不同，影響MVR的主要經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)為耗電量。

工業(yè)上常用的硫酸鈷結(jié)晶生產(chǎn)工藝分為間斷結(jié)晶和連續(xù)式結(jié)晶[5]。間斷式結(jié)晶的主要設(shè)備為結(jié)晶釜，結(jié)晶釜帶有夾套和攪拌器。釜內(nèi)為蒸發(fā)濃縮后的硫酸鈷溶液，夾套通入循環(huán)冷卻水。蒸發(fā)后液與循環(huán)冷卻水進(jìn)行熱量交換，經(jīng)過(guò)攪拌、降溫、結(jié)晶、濃縮、再降溫、結(jié)晶等步驟，產(chǎn)出含有滿足粒徑要求的硫酸鈷晶體的晶漿。連續(xù)式結(jié)晶的主要設(shè)備為結(jié)晶器，蒸發(fā)濃縮后的硫酸鈷溶液在結(jié)晶器內(nèi)通過(guò)閃蒸降溫冷卻來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)晶過(guò)程。目前應(yīng)用于硫酸鈷結(jié)晶的結(jié)晶器類型有DTB型結(jié)晶器和OSLO型結(jié)晶器。

間斷式結(jié)晶工藝因單釜作業(yè)存在生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度低等缺點(diǎn)，且伴隨著連續(xù)式結(jié)晶工藝的日趨成熟，除小規(guī)模生產(chǎn)外，間斷式結(jié)晶工藝已逐漸被連續(xù)式結(jié)晶所取代。

結(jié)論

從工程本身的實(shí)際情況出發(fā)，選擇處理工藝和設(shè)備前需要對(duì)應(yīng)用情況進(jìn)行分析和比較，設(shè)計(jì)適合的工藝，才能在成本、品質(zhì)以及后期維護(hù)方便獲得較優(yōu)值。