[發明專利]混料燒結系統、采用其制備粉體的方法及正極材料

在審

• 申請號: 202211714348.8
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN115999445A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 張力;陳彥彬
• 申請（專利權）人: 北京當升材料科技股份有限公司
• 主分類號: B01J6/00
• 分類號: B01J6/00;H01M4/04;H01M4/525;H01M10/0525;B01J19/18;B01J19/00;B01J4/02;B01F27/054;F27B17/00;F27D3/00;F27D19/00
• 代理公司: 北京正和明知識產權代理事務所(普通合伙) 11845
• 代理人: 李建剛

本發明公開一種混料燒結系統、采用其制備粉體的方法及正極材料，該系統包括內部具有攪拌裝置的反應器本體，攪拌裝置包括一個或多個攪拌棒，攪拌棒的自由端與反應器本體內壁距離可調。該方法為將原料加入反應器本體內，調節攪拌棒自由端與反應器本體內壁的距離為1?10cm，在第一轉速下完成混料；調節攪拌棒自由端與反應器本體內壁的距離為0?0.1cm，在第二轉速下進行機械生熱，使反應器本體溫度達到700?1500℃，其中，第二轉速大于第一轉速。本發明利用機械法產生高熱進行燒結，通過改變攪拌棒與反應器本體內壁的距離和轉速實現原料混合和燒結合成，省去了窯爐設備，從而使得鋰離子正極材料加工成本大幅降低。

技術領域

本發明屬于加熱反應技術領域，尤其涉及一種混料燒結系統、采用其制備粉體的方法及正極材料。

背景技術

鋰離子正極材料因其高能量密度、高能量轉化效率、高工作電壓、長循環壽命、無記憶效應等優點，被廣泛應用于3C、儲能、電動汽車等領域。目前鋰離子正極材料的制備主要采用固相燒結法，實際生產時主要通過窯爐(如推板爐、輥道爐、箱式爐或回轉窯等)來實現。由于窯爐設備長度較長，一般可達到20米以上，體積較大，能耗較高，會造成場地、設備和能源的消耗。

發明內容

本發明提出一種混料燒結系統、采用其制備粉體的方法及正極材料，利用機械法產生高熱對鋰離子正極材料進行燒結，通過改變攪拌棒與反應器本體內壁的距離，以及轉速和時間來實現原料混合和燒結合成，不僅節約了物料的過程傳輸，很大程度上合并了混料和燒結反應工序并去除了窯爐設備，從而使得鋰離子正極材料加工成本大幅降低。

本發明的技術方案如下：

一種混料燒結系統，包括反應器本體和驅動裝置。所述反應器本體內部具有攪拌裝置；所述驅動裝置設于所述反應器本體外部，與所述攪拌裝置連接，用于驅動所述攪拌裝置。

所述攪拌裝置包括一個或多個攪拌棒，所述攪拌棒的自由端與所述反應器本體內壁的距離可調，以形成第一工作狀態或第二工作狀態。

進一步地，當所述攪拌棒的自由端與所述反應器本體的內壁的距離取值范圍大于1cm時，所述攪拌棒可打散混勻物料，形成所述第一工作狀態；當所述攪拌棒的自由端與所述反應器本體的內壁的距離取值范圍小于1cm時，所述攪拌棒的自由端可與所述反應器本體摩擦生熱，形成所述第二工作狀態。

進一步地，所述攪拌棒的自由端具有摩擦部，當所述攪拌棒處于所述第二工作狀態時，所述摩擦部與所述反應器本體的內壁面接觸。

優選地，所述反應器本體內具有軸向設置的轉軸，所述攪拌棒自由端的相對端連接于所述轉軸上；所述摩擦部為摩擦輥，所述摩擦輥的軸線平行于所述轉軸的軸線。通過所述轉軸的轉動實現所述攪拌棒的自由端進行旋轉，進而對物料進行攪拌和與所述反應器本體內壁摩擦進行機械生熱。

優選地，所述攪拌棒可以是沿所述轉軸的軸向多層分布，或每層均勻分布。

更優選地，所述摩擦輥的長度為所述反應器本體高度的1/3-2/3；所述摩擦輥的直徑d與所述摩擦輥的長度L的比值介于1/3-1/2；

更優選地，當所述攪拌棒處于所述第二工作狀態時，所述摩擦輥與所述反應器本體內壁的距離取值范圍為0-0.1cm。

通過以上參數設置，可以最大化地實現和利用機械生熱的效應產生高熱。

進一步地，所述系統還包括溫度檢測裝置和控制裝置，所述溫度檢測裝置包括檢測端和輸出端，所述檢測端位于所述反應器本體內部，所述輸出端與所述控制裝置信號連接。

所述控制裝置還分別與所述驅動裝置和所述攪拌棒信號連接，所述控制裝置可根據所述檢測端的信號調節所述驅動裝置的轉速以及所述攪拌棒自由端與所述反應器本體內壁的距離。