[實用新型]旋轉反應干燥裝置

有效

• 申請號: 200920163978.4
• 申請日: 2009-07-10
• 公開（公告）號: CN201478378U
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 秦文隆
• 申請（專利權）人: 秦文隆
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/36
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 徐樂慧;張瑾

技術領域

本實用新型屬于一種制備鋰離子電池正極材料的裝置，特別是一種能使反應生成的粉體成分純凈不含雜質的制備鋰離子電池正極材料的旋轉反應干燥裝置。

背景技術

目前，由于現今電子信息時代的進步，使得對于移動式電源的需求日益快速增長。且由于鋰離子電池具有高電壓、高容量的優點，以及鋰離子電池具有循環壽命長、安全性能好的特點，使其在攜帶型電子設備、電動汽車、國防工業等多種產業具有廣泛的應用前景，鋰離子電池成為業內競相研發的重點項目。鋰離子電池的一般性分析認為，鋰離子電池作為一種化學電源，指分別用兩個能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負極構成的二次電池。當電池充電時，鋰離子從正極中脫嵌，在負極中嵌入，放電時反之。鋰離子電池是物理學、材料科學和化學等學科研究的結晶。鋰離子電池所涉及的物理機理，目前是以固體物理中的嵌入物理來解釋的，嵌入(Intercalation)是指可移動的客體粒子(分子、原子或離子)可逆地嵌入到具有合適尺寸的主體晶格中的網絡空格點上。電子輸運鋰離子電池的正極和負極材料都是離子和電子的混合導體嵌入化合物。電子只能在正極和負極材料中運動。已知的嵌入化合物種類繁多，客體粒子可以是分子、原子或離子。在嵌入離子的同時，要求由主體結構作電荷補償，以維持電中性。電荷補償可以由主體材料能帶結構的改變來實現，電導率在嵌入前后會有變化。鋰離子電池電極材料可穩定存在于空氣中與其這一特性息息相關。嵌入化合物只有滿足結構改變可逆并能以結構變化來彌補電荷變化才能作為鋰離子電池的電極材料。中國臺灣公告號為557593的“以噴霧燃燒法制備鋰離子二次電池正極材料”的發明專利(參照2003年10月11日專利公告數據)，其是鑒于一般以傳統的固態反應法來制備尖晶石相鋰錳氧化物，但這種方法容易有其它結晶相生成、晶形不規則、顆粒大且粒徑大小分布范圍廣、結構不穩定和熱處理時間過長(超過24小時)等缺點。至于濕式化學工藝，如凝膠法、共沉法或是Pechini工藝，雖然可以通過較低的熱處理溫度即可得到細微的氧化物粉末，但在合成時需要繁雜的步驟來合成其前驅物，后續又必須有對前驅物進行煅燒的程序，制作過程復雜且費時，而且也無法確保產物為單一結晶相的均質材料，往往會有難以預測的副產物產生。而噴霧干燥法已被廣泛地用來制造質地細致的陶瓷粉末，其顆粒為幾微米(μm)至幾十微米的空心粉粒，而這種粉粒粒徑過大，且其空心結構會影響電池特性，并不適合作為鋰離子二次電池的正極材料。該噴霧干燥法為一種如下通式(I)的二次電池正極材料的制造方法，Li_1+XMn_2-yM_yO₄(I)，其中Li為鋰；Mn為錳；M為鋁、鈷、鉻、鐵或鎳；0≤x≤0.4，0≤y≤0.2；該噴霧干燥法包括如下步驟：(A)取鋰鹽、錳鹽、M鹽與有機多質子酸溶于水中，以形成液態起始溶液，其中，鋰鹽中所含鋰離子的摩爾數：錳鹽中所含錳離子的摩爾數：M鹽中所含M離子的摩爾數＝(1+x)∶(2-y)∶y；(B)將該液態起始溶液注入噴霧燃燒反應器內的噴霧腔體中，以生成粉末，同時調整該液態起始溶液的流速，使該噴霧腔體的出口溫度介于150℃-200℃；以及(C)將該粉末進行熱處理。但是，類如以噴霧或噴霧燃燒方式制備鋰離子二次電池正極材料的方法，在噴霧干燥時，干燥的粉體會與反應揮發后的氣態物質再接觸而受到污染，如此將使制備的粉體中含有雜質而不純凈，嚴重影響產品質量，這是噴霧干燥法的缺點。以上為現行公知技術存在的缺點，這些缺點成為業界亟待克服的難題。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種能夠使反應生成的粉體成分純凈不含雜質的制備鋰離子電池正極材料的旋轉反應干燥裝置。

為達到上述目的，本實用新型提供的旋轉反應干燥裝置，其具體主要包括有：反應主體，設于反應主體下端一側的至少一組載體，設于反應主體下端另一側的供料裝置及設于載體外露于反應主體的外緣處的集粉箱，該反應主體上方設有排氣口，該載體一側設于反應主體內，另一側外露于反應主體，各載體具有能驅動載體旋轉的動力源，各載體并設有加熱裝置，以對載體表面加熱，集粉箱內設有刮刀裝置，刮刀裝置與載體外緣接觸，借供料裝置將液態起始溶液供予載體表面，及載體的旋轉反應加熱，蒸發的氣體由排氣口抽除，附著于載體表面的干燥粉體則由刮刀裝置刮落于集粉箱內。

本實用新型中的排氣口銜接有洗滌裝置，集粉箱銜接有集料裝置。

本實用新型中的供料裝置是由加壓送料裝置及與加壓送料裝置連接的液態霧化裝置所構成，液態起始溶液由加壓送料裝置加壓后自液態霧化裝置噴出至載體表面。