[發(fā)明專利]鋰電池正極或負(fù)極材料的反應(yīng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110415240.4
• 申請(qǐng)日: 2011-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN102416311A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣永樂(lè);向文國(guó);王岳;段鈺鋒;蔣永善;賀兆書;李俊峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)寧市無(wú)界科技有限公司
• 主分類號(hào): B01J19/20
• 分類號(hào): B01J19/20;H01M4/139
• 代理公司: 濟(jì)寧眾城專利事務(wù)所 37106
• 代理人: 李效寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰電池正極或負(fù)極材料的反應(yīng)裝置，尤其是一種使用固相合成法的鋰電池正極或負(fù)極材料反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

鋰離子電池的生產(chǎn)是新興的行業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景。目前較為成熟的鋰離子電池正（負(fù)）極材料制備方法主要采用固相合成法，其主要優(yōu)勢(shì)在于工藝十分簡(jiǎn)單，制備條件容易控制。以錳酸鋰正極材料的制備過(guò)程為例，將Li₂CO₃與MnO₂原料顆粒混合，在500-900℃的高溫煅燒數(shù)小時(shí)，即可得到錳酸鋰。以LiCoO₂正極材料的制備過(guò)程為例，將碳酸鋰Li₂CO₃和鈷的氧化物（如碳酸鈷CoCO₃、堿式碳酸鈷2CoCO₃·3Co(OH)₂·3H₂O、氧化亞鈷CoO、氧化鈷Co₂O₃或Co₃O₄等）顆粒按比例混合，在空氣氣氛下500-900℃煅燒若干小時(shí)固相熱合成制備而成。以鈦酸鋰負(fù)極材料的制備過(guò)程為例，將碳酸鋰Li₂CO₃和鈦的氧化物（如Ti₂O，TiO，Ti₂O₃，Ti₃O₅，Ti₄O₇，TiO₂，碳酸鈦、堿式碳酸鈦等）顆粒按比例混合，在空氣氣氛下500-900℃煅燒若干小時(shí)固相熱合成制備而成。

目前較為成熟的固相合成法工藝過(guò)程主要是將正（負(fù)）極制備原料手工分裝至各個(gè)坩堝中，戳出若干個(gè)通風(fēng)孔后，放入板式電爐中經(jīng)預(yù)熱階段、反應(yīng)階段以及冷卻階段后，手工取出。整個(gè)反應(yīng)階段自動(dòng)化程度及生產(chǎn)效率較低，無(wú)法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求。另外，由于正（負(fù)）極制備原料在坩堝中無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成其晶粒無(wú)規(guī)則形狀，晶界尺寸較大，粒度分布范圍寬，大大降低了其電化學(xué)性能。因此，有必要通過(guò)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)的規(guī)模化，提高鋰離子電池性能并降低正極或負(fù)極材料的成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鋰電池正極或負(fù)極材料的反應(yīng)裝置，解決原有固相合成法工藝不能連續(xù)生產(chǎn)的缺陷，能夠高效、低能耗并連續(xù)生產(chǎn)鋰電池正極或負(fù)極材料。

本發(fā)明的目的是以如下方式實(shí)現(xiàn)的：該鋰電池正極或負(fù)極材料的反應(yīng)裝置由預(yù)熱段、反應(yīng)段、螺旋走料裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)以及冷卻裝置組成，預(yù)熱段下端連接反應(yīng)段上端，而螺旋走料裝置穿過(guò)預(yù)熱段及反應(yīng)段內(nèi)部，螺旋走料裝置下端與轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)相連；反應(yīng)段底部與冷卻裝置相連；預(yù)熱段外壁設(shè)有用于通入熱煙氣的夾套，在預(yù)熱段下部設(shè)有與夾套連通的熱煙氣入口，在預(yù)熱段上部設(shè)有與夾套連通的熱煙氣出口，夾套內(nèi)通入熱煙氣用于加熱預(yù)熱段；反應(yīng)段外壁設(shè)有用于通入熱煙氣的夾套，在反應(yīng)段下部設(shè)有與夾套連通的熱煙氣入口，在反應(yīng)段上部設(shè)有與夾套連通的熱煙氣出口，夾套內(nèi)通入熱煙氣加熱反應(yīng)段；預(yù)熱段以及反應(yīng)段外壁設(shè)有松動(dòng)風(fēng)口；預(yù)熱段頂部設(shè)有物料入口，冷卻裝置外部設(shè)有材料出口。

預(yù)熱段頂部設(shè)有氣體出口。

反應(yīng)段底部設(shè)有流化風(fēng)進(jìn)口。

冷卻裝置外部設(shè)有冷卻裝置進(jìn)水口和冷卻裝置出水口。

本發(fā)明在反應(yīng)裝置外側(cè)設(shè)有松動(dòng)風(fēng)，增加了顆粒之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使物料受熱均勻，晶粒結(jié)構(gòu)均一。另外，螺旋走料裝置的攪拌作用可降低晶界尺寸，使粒徑分布范圍變小，提高了其電化學(xué)性能。

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)鋰電池正極或負(fù)極材料的連續(xù)生產(chǎn)。利用螺旋走料裝置，將正極或負(fù)極制備原料由上到下，經(jīng)預(yù)熱階段、反應(yīng)階段及冷卻階段后，實(shí)現(xiàn)鋰電池正極或負(fù)極材料的制備。整個(gè)過(guò)程省略了目前工藝過(guò)程中的手工環(huán)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率，使之能夠適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的要求。

本發(fā)明利用熱煙氣作為加熱介質(zhì)，具有加熱均勻的優(yōu)勢(shì)，而通過(guò)通入不同溫度的煙氣使反應(yīng)裝置能夠快速、精確地調(diào)節(jié)溫度。其中熱煙氣可以利用各種工業(yè)廢熱、垃圾、生物質(zhì)等可再生能源。進(jìn)一步降低能耗，節(jié)約成本。

本發(fā)明可以極大地降低反應(yīng)裝置占地面積，與傳統(tǒng)的工藝相比其占地面積能降低40%-70%。

綜上所述，本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，能夠連續(xù)、精確地生產(chǎn)鋰電池正極或負(fù)極材料，更為適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的要求。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式