[發(fā)明專利]一種快離子導(dǎo)體包覆鋰離子電池正極材料的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811319884.1
• 申請(qǐng)日: 2018-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN109671922B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂鵬鵬;朱慶山;史和邦;李欣鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;張紅生

1.一種快離子導(dǎo)體包覆鋰離子電池正極材料的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括料倉(1)、螺旋進(jìn)料器(2)、進(jìn)料閥(3)、流化床反應(yīng)器(4)、出料閥(5)、產(chǎn)品冷卻器(6)、產(chǎn)品收集器(7)、燃燒器(8)、一號(hào)反應(yīng)載氣預(yù)熱器(9)、金屬反應(yīng)原料發(fā)生器(10)、反應(yīng)原料噴嘴(11)、二號(hào)反應(yīng)載氣預(yù)熱器(12)、鋰反應(yīng)原料發(fā)生器(13)、流化載氣預(yù)熱器(14)、一級(jí)旋風(fēng)分離器(15)、二級(jí)旋風(fēng)分離器(16)、布袋收塵器(17)和鹽酸尾氣吸收器(18)；

所述料倉(1)的出料口與螺旋進(jìn)料器(2)的進(jìn)料口相連接，所述螺旋進(jìn)料器(2)的出料口與進(jìn)料閥(3)的進(jìn)料口相連接，所述進(jìn)料閥(3)的出料口與流化床反應(yīng)器(4)的進(jìn)料口相連接，所述流化床反應(yīng)器(4)的進(jìn)氣口與流化載氣預(yù)熱器(14)的出氣口相連接；所述流化床反應(yīng)器(4)的進(jìn)氣口與反應(yīng)原料噴嘴(11)的出氣口相連接，反應(yīng)原料噴嘴(11)的進(jìn)氣口與金屬反應(yīng)原料發(fā)生器(10)和鋰反應(yīng)原料發(fā)生器(13)的出氣口相連接，金屬反應(yīng)原料發(fā)生器(10)的進(jìn)氣口與一號(hào)反應(yīng)載氣預(yù)熱器(9)的出氣口相連接，鋰反應(yīng)原料發(fā)生器(13)的進(jìn)氣口與二號(hào)反應(yīng)載氣預(yù)熱器(12)的出氣口相連接，所述流化床反應(yīng)器(4)的出料口與出料閥(5)的進(jìn)料口相連接，出料閥(5)的出料口與產(chǎn)品冷卻器(6)的進(jìn)料口相連接，產(chǎn)品冷卻器(6)的出料口與產(chǎn)品收集器(7)的進(jìn)料口相連接；流化床反應(yīng)器(4)的出氣口與一級(jí)旋風(fēng)分離器(15)的進(jìn)氣口相連接，一級(jí)旋風(fēng)分離器(15)的出氣口與二級(jí)旋風(fēng)分離器(16)的進(jìn)氣口相連接，一級(jí)旋風(fēng)分離器(15)和二級(jí)旋風(fēng)分離器(16)的出料口與流化床反應(yīng)器(4)的進(jìn)料口相連接，二級(jí)旋風(fēng)分離器(16)的出氣口與布袋收塵器(17)的進(jìn)氣口相連接，布袋收塵器(17)的出料口與流化床反應(yīng)器(4)的進(jìn)料口相連接，布袋收塵器(17)的出氣口與鹽酸尾氣吸收器(18)的進(jìn)氣口相連接；燃燒器(8)的出氣口與一號(hào)反應(yīng)載氣預(yù)熱器(9)、二號(hào)反應(yīng)載氣預(yù)熱器(12)和流化載氣預(yù)熱器(14)的進(jìn)氣口相連接。

2.一種快離子導(dǎo)體包覆鋰離子電池正極材料的方法，包括以下步驟：

1)正極材料粉體由料倉(1)經(jīng)螺旋進(jìn)料器(2)和進(jìn)料閥(3)進(jìn)入流化床反應(yīng)器(4)停留一定時(shí)間，經(jīng)一級(jí)旋風(fēng)分離器(15)、二級(jí)旋風(fēng)分離器(16)和布袋收塵器(17)收集后回到流化床反應(yīng)器(4)；

2)煤氣經(jīng)燃燒器(8)加熱后通過一號(hào)反應(yīng)載氣預(yù)熱器(9)、二號(hào)反應(yīng)載氣預(yù)熱器(12)和流化載氣預(yù)熱器(14)進(jìn)行換熱，預(yù)熱氣體，換熱排出的氣體直接以廢氣排放；載氣和水一起送入流化載氣預(yù)熱器(14)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后與水蒸氣形成的混合氣體進(jìn)入流化床反應(yīng)器(4)使正極材料粉體維持流態(tài)化；經(jīng)一號(hào)反應(yīng)載氣預(yù)熱器(9)的載氣經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入金屬反應(yīng)原料發(fā)生器(10)加熱金屬反應(yīng)原料，負(fù)載金屬反應(yīng)原料蒸氣一起經(jīng)反應(yīng)原料噴嘴(11)進(jìn)入流化床反應(yīng)器(4)；經(jīng)二號(hào)反應(yīng)載氣預(yù)熱器(12)的載氣經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入鋰反應(yīng)原料發(fā)生器(13)加熱鋰反應(yīng)原料，負(fù)載鋰反應(yīng)原料蒸氣一起經(jīng)反應(yīng)原料噴嘴(11)進(jìn)入流化床反應(yīng)器(4)；在流化床反應(yīng)器(4)中混合氣體發(fā)生氣相沉積反應(yīng)，快離子導(dǎo)體沉積包覆在正極材料粉體表面，從流化床反應(yīng)器(4)的出料口排出后，經(jīng)出料閥(5)進(jìn)入產(chǎn)品冷卻器(6)進(jìn)行冷卻，冷卻后進(jìn)入產(chǎn)品收集器(7)；反應(yīng)尾氣再從流化床反應(yīng)器(4)的出氣口排出，依次進(jìn)入一級(jí)旋風(fēng)分離器(15)，二級(jí)旋風(fēng)分離器(16)和布袋收塵器(17)，經(jīng)分離收塵后從布袋收塵器(17)的出氣口排出，進(jìn)入鹽酸尾氣吸收器(18)進(jìn)行吸收處理，形成副產(chǎn)品，廢氣直接排出。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快離子導(dǎo)體包覆鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于，所述正極材料粉體是三元鎳鈷錳酸鋰、三元鎳鈷鋁酸鋰、富鋰錳基、硅酸鐵鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰和錳酸鋰中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快離子導(dǎo)體包覆鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于，包覆的快離子導(dǎo)體是鉭鋰復(fù)合氧化物、鋁鋰復(fù)合氧化物、硼鋰復(fù)合氧化物、釩鋰復(fù)合氧化物和鈦鋰復(fù)合氧化物中的一種，包覆的快離子導(dǎo)體的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.05～3％。