[發明專利]制備鋰離子電池鈦酸鋰負極材料的推板爐及其方法

有效

• 申請號: 201210504380.3
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN102997651A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 黃碧英;孫喜梅
• 申請（專利權）人: 龍能科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: F27B9/02
• 分類號: F27B9/02;F27B9/04;F27B9/20;H01M4/485
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本發明涉及一種AB雙推板爐,?特別是一種生產鋰離子電池活性材料的推板爐。

背景技術

隨著人們對鋰離子電池安全性和電池充放電性能以及循環壽命提出更高的要求，促使人們積極尋找非碳類負極材料，以彌補石墨碳負極存在的嚴重缺陷：（1）石墨碳負極表面在初始充放電過程中，需消耗Li⁺并與電解液反應生成一種固體-電解液界面膜（SEI）以保證電池充放電長壽命，不可逆容量由此而來；而且SEI膜隨循環過程發生變化，甚至被破壞會繼續消耗更多的Li⁺，使容量衰減，壽命降低；更嚴重的是，在某些碳石墨負極中，由于反應生成SEI膜的某些產物插入到石墨結構中促使負極結構坍塌，導致電池不能正常充放電而限制了某些優良的電解液溶劑如PC等的應用。（2）石墨碳在充放電的過程中會有約10%的體積變化，這一變化會導致活性材料之間發生分離，極片失去電子傳導連續性，最終電池壽命縮短，安全性降低。由于石墨碳負極存在的這些明顯問題嚴重影響了其在電網儲能和動力運輸領域中的應用，這促使人們尋找其他替代性的非碳負極材料以滿足鋰離子電池在這些領域中的應用。

鈦酸鋰負極材料是近年來鋰離子電池工業界關注的焦點，這主要是因為鈦酸鋰的生產原料資源豐富且無毒環保，生產工藝相對簡單，易于實現工業化。鈦酸鋰因其材料自身的獨特性正好可以彌補石墨碳作為負極存在的嚴重不足：（1）從全放電態的Li₄Ti₅O₁₂到全充電態的Li₄Ti₅O₁₂在整個充放電過程中材料始終呈穩定的尖晶石結構，且僅發生非常小的體積變化（少于0.2%），故被稱作是“零應變”材料，這一特點大大提高了相應電池的循環壽命達到至少超過上萬次，同時也提高了電池的安全性；（2）由于其電壓平臺在1.55V?vs?Li/Li⁺,?因此鈦酸鋰不與電解液反應生成SEI膜，可以避免因SEI膜本身的不穩定而造成的電池循環壽命，安全性降低，同時具有低的不可逆容量，甚至可以拓寬電解液溶劑的選擇范圍。

一般生產鈦酸鋰的普遍方法是采用高溫固相反應法。反應是在一個燒結爐中使用惰性氣體如氮氣或氬氣等保護下進行的（Tsutomu?Ohzuku?et?al,?J.?Electrochem.?Soc.?1995，Vol.?142,?No.?5,?1431-1435;?電源技術，2008.2?Vol.32?No.2，99-101，119；CN102050483A；US6890510B2,?US2003/0017104A1,?US6706445B2）。目前業界均采用一個推板式燒結爐，其結構包括有加熱裝置，保溫層，推進軌道，推板推進裝置，測溫儀和控溫儀，爐體內依次設有升溫區，恒溫區和降溫區，爐體上有氣體進出口。這種采用單一的推板爐裝置通常要耗費大量的惰性氣體，因此造成生產成本往往比較高。

發明內容

本發明的第一方面，為了克服現有技術的推板式燒結爐耗費大量惰性氣體，生產成本高的問題，提供一種適用于大批量生產鋰離子電池負極材料鈦酸鋰的推板爐，該推板爐有效降低惰性氣體耗用量，提高生產效率以及產品的電化學性能。

本發明的第二方面，提供上述的推板爐制備鋰離子電池鈦酸鋰負極材料的方法。

為了解決上述第一方面技術問題，本發明提供的技術方案為，制備鋰離子電池鈦酸鋰負極材料的推板爐，其特征在于，所述推板爐包含A和B兩個爐體，其中A爐體用于N₂氣氛煅燒前驅體混合物,?B爐體用于空氣氣氛下煅燒前驅體混合物。

優選地，所述A和B兩個爐體依次排列連接。

優選地，所述A和B兩個爐體為直線連接排列或為“口”形連接排列。

優選地，在所述A和B兩個爐體的前段、末段及中間段設有推板推進裝置。

優選地，在所述A和B兩個爐體為“口”形連接排列時，A爐體的前段設有主推版，A爐體和B爐體中間段先后設有縱推板和回推板，B爐體的末段設有縱推板。