[發(fā)明專利]利用高溫過熱蒸汽干法制備磷酸鐵鋰前驅(qū)體的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610246867.4
• 申請(qǐng)日: 2016-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN105742576B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張明星;陳俊冬;陳海焱;彭偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué);綿陽流能粉體設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/1397
• 分類號(hào): H01M4/1397;H01M4/58
• 代理公司: 成都弘毅天承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 楊保剛

本發(fā)明公開了一種利用高溫過熱蒸汽干法制備磷酸鐵鋰前驅(qū)體的方法及裝置；本發(fā)明設(shè)置蒸汽動(dòng)能磨，利用高溫過熱蒸汽作為粉碎動(dòng)力源，將磷酸鐵鋰前驅(qū)混合料先霧化后進(jìn)行超細(xì)粉碎，屬于干法粉碎制備超細(xì)粉體，由于整個(gè)系統(tǒng)的氣源均為高溫過熱蒸汽，在粉碎過程中對(duì)含水物料進(jìn)行快速干燥，減少了烘干工序，減少了能源消耗，降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明與現(xiàn)有方法相比，可節(jié)省成本1190元/噸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磷酸鐵鋰制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用高溫過熱蒸汽干法制備磷酸鐵鋰前驅(qū)體的方法及裝置。

背景技術(shù)

磷酸鐵鋰是一種新型鋰離子電池電極材料，磷酸鐵鋰由于具有安全性能好、循環(huán)壽命長、能量密度高、無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為鋰離子動(dòng)力電池的首選，發(fā)展?jié)摿薮蟆Ａ姿徼F鋰作為電極材料使用時(shí)，為提高磷酸鐵鋰的電化學(xué)性能，需要對(duì)磷酸鐵鋰前驅(qū)混合料進(jìn)行超細(xì)化加工。

目前通行的做法是，通過對(duì)磷酸鐵鋰前驅(qū)物料進(jìn)行濕法研磨，再通過干燥的方法制備磷酸鐵鋰前驅(qū)體。杜偉等人是通過球磨濕法研磨+干燥制備磷酸鐵鋰前驅(qū)體(CN201010019325.6)；劉大軍是通過砂磨機(jī)濕法研磨+噴霧干燥的方法制備磷酸鐵鋰前驅(qū)體(CN201510000779.1)；莊振源等人是通過霧化干燥磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液制備磷酸鐵鋰前驅(qū)體(CN201510662300.0)。

上述現(xiàn)有工藝存在的最大問題是：濕法研磨，其研磨時(shí)間長、能耗高、設(shè)備磨損較大，易產(chǎn)生機(jī)械故障；噴霧干燥能直接將濕法研磨后的磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液干燥成顆粒狀制品，但是該設(shè)備投資費(fèi)用較高，處理量小，熱效率比較低，一般只有40％～60％(黃立新,周瑞君,A.S.Mujumdar.近年來噴霧干燥技術(shù)研究進(jìn)展和展望.干燥技術(shù)與設(shè)備,2008,01:3-8.)。采用濕法研磨+噴霧干燥技術(shù)制備磷酸鐵鋰前驅(qū)體成品，其能耗約為821kwh(工業(yè)用電按0.6元/kwh)，產(chǎn)量為300kg/h，其成品成本約為1642元/噸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種利用高溫過熱蒸汽干法制備磷酸鐵鋰前驅(qū)體的方法及裝置，減少制備磷酸鐵鋰前驅(qū)體的能源消耗，降低生產(chǎn)成本。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種利用高溫過熱蒸汽干法制備磷酸鐵鋰前驅(qū)體的方法，包括以下步驟：

(1)將濕法攪拌后的磷酸鐵鋰前驅(qū)混合料霧化，然后送入蒸汽動(dòng)能磨內(nèi)，通入高溫過熱蒸汽作為粉碎動(dòng)力，將磷酸鐵鋰前驅(qū)混合料進(jìn)行粉碎和烘干；

(2)步驟(1)得到的粉碎烘干后的顆粒進(jìn)入超細(xì)分級(jí)機(jī)，進(jìn)行超細(xì)分級(jí)；

(3)步驟(2)得到的分級(jí)合格的磷酸鐵鋰前驅(qū)體進(jìn)入蒸汽用除塵器收集，得到微細(xì)磷酸鐵鋰前驅(qū)體成品。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟(1)中，將濕法攪拌后的磷酸鐵鋰前驅(qū)混合料先加熱再霧化。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，將步驟(3)中蒸汽用除塵器分離出的高溫過熱蒸汽作為步驟(1)中磷酸鐵鋰前驅(qū)混合料加熱的熱源。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述磷酸鐵鋰前驅(qū)混合料的含水量為40％～70％，粒度d₅₀為0.2～10μm；所述微細(xì)磷酸鐵鋰前驅(qū)體成品的含水量為<1％，粒度d₅₀為0.1～3μm。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述高溫過熱蒸汽的壓力為0.5～2.0Mpa，溫度為200～500℃。

一種利用高溫過熱蒸汽干法制備磷酸鐵鋰前驅(qū)體的裝置，包括磷酸鐵鋰前驅(qū)物料混合機(jī)、物料輸送泵、霧化噴嘴、蒸汽動(dòng)能磨、超細(xì)分級(jí)機(jī)和蒸汽用除塵器，所述霧化噴嘴設(shè)置在蒸汽動(dòng)能磨粉碎腔壁或蒸汽動(dòng)能磨粉碎腔中心，所述磷酸鐵鋰前驅(qū)物料混合機(jī)通過物料輸送泵與霧化噴嘴連接，所述蒸汽動(dòng)能磨、超細(xì)分級(jí)機(jī)和蒸汽用除塵器依次連接。