對鋰電池成本和性能的優(yōu)化是提高新能源汽車產(chǎn)品力的關鍵，對新能源汽車的整體性能和經(jīng)濟性，有著至關重要的作用。鋰電池生產(chǎn)工藝流程復雜，每一個環(huán)節(jié)都不容小視，無論是三元動力鋰電池還是磷酸鐵鋰電池的生產(chǎn)，眾多反應釜和槽罐的液位測量都需要面臨各種復雜的工況。
能否精確控制這些反應釜和槽罐的物料平衡，直接關系到產(chǎn)品質(zhì)量和安全控制，因此，對物位儀表的測量性能提出了很高的要求。
本文的案例將主要介紹高頻雷達液位計VEGAPULS 6X在四氧化三鈷制備中的應用。四氧化三鈷是鋰電池正極材料鈷酸鋰的原料，制備方法主要有化學沉淀法、溶膠-凝膠法、水熱法、噴霧熱解法、模板法等，其中以化學沉淀法和噴霧熱解法為主。
化學沉淀法是以硫酸鈷或氯化鈷為鈷源，以氫氧化鈉、氨水、碳酸氫銨、碳酸鈉等堿液為沉淀劑，在一定條件下，沉淀獲得前驅體，然后經(jīng)高溫煅燒獲得四氧化三鈷。
鈷液、碳酸氫銨溶液循環(huán)加熱罐的測量
鈷液、碳酸氫銨溶液在循環(huán)加熱罐中加熱，待進入后續(xù)工藝。這里的鈷液就是硫酸鈷溶液。VEGA雷達液位計被用于測量鈷液、碳酸氫銨溶液循環(huán)加熱罐的液位。
鈷液循環(huán)加熱罐
碳酸氫銨溶液循環(huán)加熱罐
工況及測量難點
罐體內(nèi)部結構復雜，盤繞著加熱盤管；實際的進料過程中，內(nèi)部液面波動劇烈會產(chǎn)生泡沫和氣泡；罐內(nèi)循環(huán)加熱，容易產(chǎn)生大量蒸汽，且易析出結晶物。
生產(chǎn)過程中泡沫、蒸汽、結晶等的干擾使得回波信號衰減嚴重，有效液位信號非常微弱。
VEGA解決方案
結合現(xiàn)場的安裝條件，我們選用過程密封天線的VEGAPULS 6X雷達液位計。得益于VEGAPULS 6X的強信號，它能夠穿透泡沫、蒸汽、結晶進行測量；同時，3°的發(fā)射角也可以有效規(guī)避罐壁、管道及其它各種障礙物的影響，得到更為穩(wěn)定可靠的回波信號。VEGAPULS 6X的超強抗干擾能力和強信號，保證了測量的穩(wěn)定性，完全符合用戶對于該點位測量的要求。
硫酸鈷溶液沉鈷反應釜液位測量
以硫酸鈷為鈷源制備四氧化三鈷時，在硫酸鈷溶液中加入堿液，本案例中加入的是碳酸氫銨溶液，生成前驅體沉淀物碳酸鈷，這個過程叫沉鈷；接著，將前驅體制粒、干燥、焙燒，破碎得到晶形為團狀多面體或八面體的四氧化三鈷產(chǎn)品。VEGA雷達液位計被用于測量硫酸鈷溶液沉鈷反應釜的液位。
現(xiàn)場安裝示意圖
工況及測量難點
罐內(nèi)處于高溫環(huán)境，有蒸汽和結晶物的產(chǎn)生；硫酸鈷溶液具有一定的腐蝕性；罐內(nèi)設多層攪拌槳和加熱盤管。
由于上述復雜的工況條件，采用低頻雷達、射頻導納等液位計來測量，都不能滿足現(xiàn)場工藝控制的要求。此外，該應用存在結晶掛料的情況，會干擾雷達的測量信號，頻繁地清洗天線又會造成液位計的損壞。
VEGA解決方案
我們依然選用帶過程密封天線的80GHz高頻雷達液位計VEGAPULS 6X來進行測量，其對蒸汽、結晶具有良好的穿透及抗干擾能力。得益于VEGAPULS 6X超小的3°發(fā)射角和對虛假回波的抑制，多層攪拌和加熱盤管干擾信號的問題也得到有效解決。因此，在受到諸多干擾時，儀表仍然獲得了強勁的液位回波信號，測量穩(wěn)定可靠，并實現(xiàn)了徹底的免維護，受到了現(xiàn)場用戶的高度認可。
優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品生產(chǎn)離不開對過程液位的精準控制。鋰電池是核心基礎工業(yè)的關鍵產(chǎn)品之一，在各個領域均發(fā)揮著重要應用。VEGA擁有多款物位產(chǎn)品，能夠輕松應對鋰電池行業(yè)測量任務中的各項挑戰(zhàn)，實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)安全與高效運行。
