锂电池正极材料的生产设备的制作方法

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锂电池正极材料的生产设备的制造方法与工艺

本发明涉及一种锂电池正极材料生产设备技术领域,具体来说,涉及一种锂电池正极材料的生产设备。



背景技术:

锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例,因为正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能,其成本也直接决定电池成本高低。

传统的工艺中锂电池的正极材料制备方法一般采用固相合成法,其工艺简单,制作条件容易控制。例如制作正极材料,将各种颗粒原料按比例混合,然后在高温下煅烧若干小时固相热合成制备而成。但是这种生产方法存在不连续性,其生产效率较低,很难适应大规模生产;另外,传统的工艺中锂电池正极材料的制备过程中一般直接采用给料、混合和反应,并不具备过滤和干燥功能,这样会导致在混合不均匀或者颗粒过大也会直接投入到下一道工序中进行反应,不仅会影响下一道工艺的处理过程,同时也会影响锂电池正极材料的化学性能,锂电池正极材料需要在干燥环境下进行保存,否则也会严重影响其性能;此外,目前的给料装置并不具备定量功能,通常会导致给料过多而造成混合装置无法装下那么多的原料,需要把原料重新拿出来,造成人力物力的浪费,且一般的给料装置结构复杂,安装方便,且一般的给料装置结构复杂,安装方便,且混合装置的搅拌机构只能进行上下搅动,搅动效果不好,影响后续工序处理。

因此,特别需要一种可实现连续自动化生产、能够控制量和提高锂电池化学性能的锂电池正极材料的生产设备,以解决现有技术中存在的问题。



技术实现要素:

本发明的目的是为了解决现有技术中的缺陷,提供一种可实现连续自动化生产、能够控制量和提高锂电池化学性能的锂电池正极材料的生产设备,来解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的,本发明的技术方案如下:

一种锂电池正极材料的生产设备,包括给料装置、混合装置、过滤器、反应装置、冷却器和干燥器,所述给料装置、混合装置、过滤器、反应装置、冷却器和干燥器依次通过管道连接,所述给料装置包括给料通道、第一阀板和第二阀板,所述给料通道上端设置有原料进口,所述第一阀板和第二阀板相互间呈上下位置地安装于给料通道上,所述第一阀板和第二阀板均为闸板式的手控阀板,所述给料通道外部设置有第一拉杆和第二拉杆,所述第一拉杆与第一阀板固定连接,所述第二拉杆与第二阀板固定连接,所述第一阀板和第二阀板关闭时形成定量计量室,所述混合装置包括釜体,所述釜体内部设置有转轴,所述转轴可转动设置在釜体内并有一伸出端,所述转轴的伸出端固定连接有一转动电机,所述转轴上固定安装有搅拌机构,所述电机带动转轴旋转转动,以驱动搅拌机构转动,所述搅拌机构包括位于中间的至少一个中间搅拌桨、位于釜体内上下侧面的至少两个侧面搅拌桨和位于釜体左右端面的至少两个端面搅拌桨。

为了进一步实现本发明,所述反应装置由预热段、反应段、螺旋走料装置和转动电机组成,所述预热段下端连接反应段上端,所述预热段和反应段的外壁均设置有夹套,所述螺旋走料装置穿过预热段及反应段内部,所述螺旋走料装置下端与转动电机固定相连。

为了进一步实现本发明,所述原料进口设置有两个,所述两个原料进口均为上端开口大下端小的漏斗状。

为了进一步实现本发明,所述第一阀板关闭时能够阻断给料通道内物料流通,所述第二阀板关闭时能够阻断给料通道内物料流通。

为了进一步实现本发明,所述定量计量室的空间体积可以根据需要调整第一阀板和第二阀板之间的间隔进行调整。

为了进一步实现本发明,所述中间搅拌桨、侧面搅拌桨和端面搅拌桨的具体数量由釜体和搅拌桨的实际大小决定。

为了进一步实现本发明,所述螺旋走料装置上固定安装有温度传感器,所述温度传感器设置有两个,两个温度传感器分别设置在螺旋走料装置的上端和下端。

为了进一步实现本发明,所述过滤器包括第一滤网和第二滤网,所述第一滤网和第二滤网均为可拆卸连接。

为了进一步实现本发明,第一滤网孔径为50目的不锈钢过滤板,第二滤网孔径为100目的不锈钢过滤板。

为了进一步实现本发明,所述预热段的温度为200-400℃,所述反应段的温度为400-800℃。

有益效果

(1)本发明发明目的之一通过设置有给料装置、混合装置、过滤器、反应装置、冷却器和干燥器,形成一个完整且全面的锂电池正极材料的加工生产过程,结构合理体积小,能够很好的实现充分混合的目的,能够实现锂电池正极或负极材料的连续生产,自动化程度高。

(2)本发明发明目的之一通过设置有给料装置、混合装置、过滤器、反应装置、冷却器和干燥器,形成一个完整且全面的锂电池正极材料的加工生产过程,操作简单,运行稳定,能够连续、精确地生产锂电池正极或负极材料,更为适应大规模工业生产的要求。

(3)本发明发明目的之一通过在原有的生产设备当中增加了过滤器和干燥器,进一步完善加工工艺过程,提高了锂电池正极材料的颗粒均匀度和干燥性,能够有效地提高电池正极材料的化学性能。

(4)本发明发明目的之一在混合装置内设置有搅拌机构,搅拌机构包括位于中间的至少一个中间搅拌桨、位于釜体内上下侧面的至少两个侧面搅拌桨和位于釜体左右端面的至少两个端面搅拌桨,搅拌机构采用以水平方向为旋转轴转动,同时考虑到釜体侧面和端面沉积物的堆积,增加了侧面搅拌桨和端面搅拌桨,可以使搅拌更加均匀。

(5)本发明发明目的之一在混合装置内设置有搅拌机构,可降低晶界尺寸,使粒径分布范围变小,提高了其电化学性能。

(6)本发明发明目的之一通过设置有定量给料装置,定量给料装置主要由给料通道、第一阀板和第二阀板构成,给料通道上端为进料口且下端为出料口,第一阀板和第二阀板相互间呈上下位置地安装于给料通道上,工作时,关闭第二阀板并打开第一阀板,物料从给料通道的进料口进入,然后关闭第一阀板,此时物料充满第一阀板和第二阀板之间构成的定量计量室,完成定量计量,然后打开第二阀板使物料下泄并从给料通道的出料口出去,完成一次定量给料,若还需继续定量给料则重复上述过程,由上可知本发明不仅能够达到定量给料的目的,而且结构及原理简单、成本低且易于操作。

(7)本发明发明目的之一设置给料装置可以定量,就可以根据混合装置当中的釜体的体积来调整第一阀板和第二阀板之间的距离,就不会造成物料给定太多而造成浪费。

附图说明

图1为本发明锂电池正极材料的生产设备的结构示意图;

图2为本发明锂电池正极材料的生产设备中给料装置的结构示意图;

图3为本发明锂电池正极材料的生产设备中混合装置的结构示意图;

图4为本发明锂电池正极材料的生产设备中过滤器的结构示意图;

图5为实施例一中反应装置的结构示意图;

图6为本发明锂电池正极材料的生产设备中冷却器的结构示意图;

图7为本发明锂电池正极材料的生产设备中干燥器的结构示意图;

图8为实施例二中反应装置的结构示意图;

图9为实施例二中减震件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步地详细的说明,这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,本具体实施的方向以图1方向为标准。

实施例一

如图1至图7所示,本发明的锂电池正极材料的生产设备包括给料装置1、混合装置2、过滤器3、反应装置4、冷却器5和干燥器6,给料装置1、混合装置2、过滤器3、反应装置4、冷却器5和干燥器6依次通过管道连接,其中:

给料装置1包括给料通道11、第一阀板12和第二阀板13,给料通道11上端设置有两个原料进口111,两个原料进口111均为上端开口大下端开口小的漏斗状,第一阀板12和第二阀板13相互间呈上下位置安装与给料通道11上,第一阀板12和第二阀板13均为闸板式的手控阀板,给料通道11外部设置有第一拉杆14和第二拉杆15,第一拉杆14与第一阀板12固定连接,使得第一拉杆14可以控制第一阀板12开合,第二拉杆15与第二阀板13固定连接,使得第二拉杆15可以控制第二阀板13开合,第一阀板12关闭时能够阻断给料通道内物料流通,第二阀板13关闭时能够阻断给料通道11内物料流通,第一阀板12和第二阀板13关闭时形成定量计量室16,工作时,通过第二拉杆15关闭第二阀板13并通过第一拉杆14打开第一阀板12,电池正极材料的原料从给料通道11的原料进口111进入,然后关闭第一阀板12,此时电池正极材料原料充满第一阀板12和第二阀板13之间构成的定量计量室16,完成定量计量,然后可以打开第二阀板13使电池正极材料原料下泻,完成一次定量给料,定量计量室16的空间体积可以根据需要调整第一阀板12和第二阀板13之间的间隔进行调整。

混合装置2通过管道与给料装置1连接,给料装置1的定量计量室下泄的电池正极材料的原料通过管道进入混合装置2,混合装置2包括釜体21,釜体21内部设置有转轴22,转轴22可转动设置在釜体21内并有一伸出端,转轴22的伸出端固定连接有一转动电机23,转轴22上固定安装有搅拌机构24,电机23带动转轴22旋转转动,以驱动搅拌机构24转动,搅拌机构24包括位于中间的至少一个中间搅拌桨241、位于釜体21内上下侧面的至少两个侧面搅拌桨242和位于釜体21左右端面的至少两个端面搅拌桨243,中间搅拌桨241、侧面搅拌桨242和端面搅拌桨243的具体数量由釜体21和搅拌桨的实际大小决定,侧面搅拌桨242尽量向上下两侧面延伸,端面搅拌桨243尽量向左右两端延伸,以防止有沉淀物堆积。

过滤器3通过管道与混合装置2连接,混合装置2内混合均匀的电池正极材料原料通过管道进入过滤装置3,过滤装置3包括第一滤网31和第二滤网32,第一滤网31和第二滤网32均为可拆卸连接,第一滤网31孔径为50目的不锈钢过滤板,第二滤网孔径为100目的不锈钢过滤板,通过设置第一滤网31和第二滤网32能够过滤掉比较大颗粒的杂质,为后续工艺的处理提供保障,同时,第一滤网31和第二滤网32过滤出来的杂质或者大颗粒原料可以重新倒入给料装置1进行重新混合搅拌,同时可以将第一滤网31和第二滤网32拆卸下来进行清洗,使用方便快捷。

反应装置4通过管道与过滤器3连接,过滤之后的电池正极材料原料通过管道输送到反应装置4,反应装置4包括预热段41、反应段42、螺旋走料装置43和转动电机44组成,预热段41下端连接反应段42上端,预热段41和反应段42的外壁均设置有夹套,通过在夹套内通入热烟进行加热,预热段41将温度加热达到200-400℃,反应段42将温度加热达到400-800℃,而螺旋走料装置43穿过预热段41及反应段42内部,螺旋走料装置3下端与转动电机44固定相连,转动电机44驱动螺旋走料装置3转动,以使得经过预热段41的电池正极材料原料能够快速均匀地通过螺旋走料装置43进入反应段42,将过滤后的正极材料混合料加热入预热段41,预热段41的夹套中通入高温烟气,使预热段41内维持200-400℃,然后将混合材料预热数小时后直接由螺旋走料装置43推进至反应段42中,在反应段42的夹套中通入高温烟气,使反应段42内维持400-800℃,混合物在此条件下发生化学反应生成锂电池正极材料锰酸锂。

冷却器5与反应段42的底部相连接,冷却器5包括槽钢架51和地脚52,槽钢架51设置在冷却器5两侧,中间连接有方形凸台53,方形凸台53顶部设置有斜面,斜面上具有翅片531与隔板532,方形凸台53表面具有起连接作用的环形凸缘54,冷却器5顶部设有冷水进口55和背面设置有冷水出口56,冷却器51正面设置有冷水进口57,冷却器5底部设置有冷水出口58,通过冷却装置5对锂电池正极材料锰酸锂进行冷却。

干燥器6用于对通过冷水冷却后的锂电池正极材料锰酸锂进行干燥处理,干燥器6包括干燥箱61、送风装置62、滚筒输送机63和储料盒64,送风装置62固定设置在干燥箱61上,滚筒输送机63固定安装在干燥箱61内,储料盒64固定安装在滚筒输送机63上面并通过管道与冷却器5连接,锂电池正极材料锰酸锂通过管道进入到储料盒64内,送风装置62向干燥箱61内部输送热风,滚筒输送机63带动储料盒64在干燥箱61内运动,其中,为了加快干燥速度,储料盒64上方或者下方还设置有折流板65,折流板65能够改变送风装置62输送进入干燥箱61内的热风的风速和风向,提高热风的流动速度,从而改变热风能够快速的干燥锂电池正极材料,缩短干燥时间,进而提高生产效率。

工作原理:本发明在工作时,首先将正极材料原料通过给料装置1进行定量给料,可以根据混合装置2中釜体21的大小进行定量,然后通过管道将原料输送到混合装置2,混合装置2内的搅拌机构24对电池正极材料进行混合搅拌,当搅拌均匀时将搅拌好的原料进行过滤装置3,过滤装置3对混合好的物料进行过滤,通过两层过滤网对其进行过滤,其大颗粒物质过滤出来,以免影响后面的反应工序,接着将过滤后的物料进入反应装置4的预热段41,预热段41的夹套中通入高温烟气,使预热段41内维持200-400℃,然后将混合材料预热数小时后直接由螺旋走料装置43推进至反应段42中,在反应段42的夹套中通入高温烟气,使反应段42内维持400-800℃,混合物在此条件下发生化学反应生成锂电池正极材料锰酸锂,接着将生成锰酸锂进入到冷却器5,冷却器5对锰酸锂进行冷却处理,最后将冷却后的锰酸锂材料通过管道输送至干燥器6,干燥器6对锰酸锂材料进行干燥处理,最后得出电池正极材料成品。

实施例二

如图8所示,为了优化实施例一,在实施例一的基础上,通过在螺旋走料装置43上设置有温度传感器431,温度传感器431设置有两个,两个温度传感器431分别设置在螺旋走料装置43的上端和下端,上端的温度传感器431用来检测预热段41的温度,当温度传感器431检测到预热段41的温度达到要求时,启动螺旋走料装置43将制备原料进入反应段42,下端的温度传感器431用来检测反应段42的温度,当温度传感器431检测到反应段42的温度达到要求时,启动螺旋走料装置43将反应后的原料锰酸锂输送到冷却器5进行冷却,控制精准,反应准确。

如图9所示,为了进一步减少噪音,可以在实施例一的基础上,干燥器6滚筒输送机63和储料盒64之间还可以通过减震件7固定安装,达到减震和降低噪音的效果,减震件7包含螺栓71、上部金属片72、软体部73和下部金属片74,螺栓71和上部金属片72的一端固定连接,上部金属片72的一端通过软体部73连接下部金属片74,在使用的时候,减震件7上部通过螺栓71连接在储料盒64上,减震件7下部通过螺丝或粘胶设置在滚筒输送机73内;减震件7采用此种结构时,可通过模具成型(软体部73可以为硅胶材质),由于减震件7的上部金属片72和下部金属片74是通过软体部73连接,软体部73起到减震作用,而两端部的金属片结构又能够使连接结构牢固,能够有效地降低噪音。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式,本发明并不局限于上述实施方式,在实施过程中可能存在局部微小的结构改动,如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围,且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型。

再多了解一些
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