六列装电池材料烧结炉的制作方法

本发明涉及窖炉设施技术领域，尤其涉及一种六列装电池材料烧结炉。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，对电池新材料需求的不断增加，再加上手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机、汽车等产品对新型、高效、环保电池材料的强劲需求，我国电池新材料市场将不断扩大。

电池材料主要包括钴酸锂(LiCoO₂)、镍酸锂(LiNiO₂)、锰酸锂(LiMn₂O₄)和磷酸铁锂(LiFePO₄)等，这些电池材料的合成方法主要有高温固相合成法、水热合成法、液相共沉淀法、模版法等，考虑到工艺流程的简单程度、制备条件的易控程度以及易于产业化生产的特点，目前产业上生产选择的大多数为高温固相合成法：将锂盐、铁盐、磷盐等主要原料和一些添加剂按化学计量比混合均匀后，在氩气或氮气等惰性气氛保护下，于300℃左右使混合物初步分解，然后升温到600℃～800℃，保温适当时间，就可以得到需要的电池材料。

技术实现要素：

本申请的发明人考虑到现有的制造电池材料的电池材料烧结炉的炉膛中一般并列放置四列匣钵用于盛装电池材料，由于匣钵与炉膛内壁之间要预留一定间隙、电池材料烧结炉的壳体占用一定空间、两个电池材料烧结炉之间还要预留出用于安装或更换支承辊的预留空间，当生产车间面积一定时，四列匣钵的电池材料烧结炉产量低下、能耗较高。本发明的目的在于提供一种六列装电池材料烧结炉，占地面积小，产量高、能耗低。

本发明提供的六列装电池材料烧结炉，包括壳体，所述壳体内腔形成用于加热材料的炉膛，所述炉膛内设有用于承载加热材料的匣钵，所述炉膛设有用于支承所述匣钵的多根支承辊，多根所述支承辊均水平设置且相互平行，所述支承辊上沿其长度方向并列放置六个所述匣钵；

所述壳体上设有进气管和排气管，所述进气管和所述排气管均与所述炉膛连通；所述壳体的内壁固设有加热器。

进一步的，多根所述支承辊均为直径40mm的圆柱棍棒，且相邻两根所述支承辊的间距为80mm；多根所述支承辊均为碳化硅陶瓷支承辊。

进一步的，所述匣钵为长300mm～330mm，宽300mm～330mm，高150mm的敞口矩形体容器，所述炉膛沿所述支承辊长度方向的宽度为1800mm～2300mm。

进一步的，多根所述支承辊可拆卸式枢接于所述壳体的内壁。

进一步的，所述加热器为两组且均固设于所述壳体的内壁，其中一组所述加热器位于所述支承辊的下侧，另一组所述加热器位于所述匣钵的上侧。

进一步的，所述壳体的内壁设有保温层。

进一步的，所述炉膛内固设有冷却装置。

进一步的，所述壳体的外壁固设有用于测量所述炉膛内气体温度的温控表。

进一步的，所述壳体的外壁固设有用于测量所述炉膛内气体压力的压力表。

本发明六列装电池材料烧结炉的有益效果为：

本发明提供的六列装电池材料烧结炉，包括形成加热内腔炉膛的壳体和承载加热材料的匣钵，工作时，将加热材料盛装在匣钵内，将匣钵按照设定的顺序放置在支承辊上，随后打开加热器对加热材料进行加热，如果需要，也可以先打开加热器对炉膛进行预热，以提高六列装电池材料烧结炉对加热材料的加热效率。

其中，六个相同的匣钵沿支承辊长度方向并列放置，考虑到一列匣钵中最外侧的匣钵与炉膛内壁之间需要预留一定间隙，且匣钵的个数与支承辊的有效长度(支承辊与匣钵实际接触支承的长度)成正比，即，一列匣钵的个数越多，需要的支承辊长度越长。六列装电池材料烧结炉实际占用宽度为壳体的侧壁厚度、炉膛占用宽度(即最外侧匣钵与炉膛内壁预留间隙加上支承辊的有效长度之和)、壳体外预留支承辊的安装更换距离三者之和，其中，壳体的侧壁厚度加上匣钵与炉膛内壁预留间隙之和为固定占用宽度，即，支承辊有效长度越长，电池材料烧结炉占用宽度中固定占用宽度占有比例越小，电池材料烧结炉的占用面积和能耗越低、产能越高。但是，由于支承辊的承载强度随支承辊的变长而减小，综合考虑承载有加热材料的匣钵的重量和支承辊的承载强度，沿支承辊的长度方向设置六个匣钵时，既能够确保支承辊对匣钵的承载，此时，支承辊受匣钵向下的压力不会发生弯曲变形甚至折断，还能够提高单位面积电池材料烧结炉的产量，降低其能耗。

采用高温固相合成法制备电池正负极材料的过程中，需要对电池材料进行惰性气氛保护，工作时，将按照一定配比混合而成的电池原材料盛装在匣钵中，将匣钵六个一列放置在支承辊上，将壳体关闭，使炉膛处于密封状态；通过进气管向炉膛内通入惰性气体，同时炉膛内原有的气体通过排气管排出炉膛，一段时间后，炉膛内为惰性气氛，打开加热器对匣钵中的电池原材料进行加热，电池原材料在适当温度下发生反应得到需要的物质，其中，可以根据电池原材料的不同相应设置加热器的加热温度和加热时间。制备电池材料的整个过程中，进气管持续向炉膛中通入惰性气体，以确保电池材料处于无氧环境，确保电池材料的制备；电池材料制备完成后，关闭加热器、进气管和排气管，等待电池材料冷却后，将匣钵从炉膛中取出，得到成品的电池材料。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的六列装电池材料烧结炉的截面结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的六列装电池材料烧结炉的侧视结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的六列装电池材料烧结炉的截面结构示意图；

图4为图3中匣钵的立体结构示意图。

图标：1－壳体；2－炉膛；3－匣钵；4－支承辊；5－加热器；6－进气管；7－排气管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供一种六列装电池材料烧结炉，如图1和图2所示，包括壳体1，壳体1内腔形成用于加热材料的炉膛2，炉膛2内设有用于承载加热材料的匣钵3，炉膛2设有用于支承匣钵3的多根支承辊4，多根支承辊4均水平设置且相互平行，支承辊4上沿其长度方向并列放置六个匣钵3；

壳体1上设有进气管6和排气管7，进气管6和排气管7均与炉膛2连通；壳体1的内壁固设有加热器5。

本实施例提供的六列装电池材料烧结炉，包括形成加热内腔炉膛2的壳体1和承载加热材料的匣钵3，工作时，将加热材料盛装在匣钵3内，将匣钵3按照设定的顺序放置在支承辊4上，随后打开加热器5对加热材料进行加热，如果需要，也可以先打开加热器5对炉膛2进行预热，以提高六列装电池材料烧结炉对加热材料的加热效率。

其中，六个相同的匣钵3沿支承辊4长度方向并列放置，考虑到一列匣钵3中最外侧的匣钵3与炉膛2内壁之间需要预留一定间隙，且匣钵3的个数与支承辊4的有效长度(支承辊4与匣钵3实际接触支承的长度)成正比，即，一列匣钵3的个数越多，需要的支承辊4长度越长。六列装电池材料烧结炉实际占用宽度为壳体1的侧壁厚度、炉膛2占用宽度(即最外侧匣钵3与炉膛2内壁预留间隙加上支承辊4的有效长度之和)、壳体1外预留支承辊4的安装更换距离长度三者之和，其中，壳体1的侧壁厚度加上匣钵3与炉膛2内壁预留间隙之和为固定占用宽度，即，支承辊4有效长度越长，六列装电池材料烧结炉占用宽度中固定占用宽度占有比例越小，六列装电池材料烧结炉的占用面积和能耗越低、产能越高。但是，由于支承辊4的承载强度随支承辊4的变长而减小，综合考虑承载有加热材料的匣钵3的重量和支承辊4的承载强度，沿支承辊4的长度方向设置匣钵3的个数为六个时，既能够确保支承辊4对匣钵3的承载，此时，支承辊4受匣钵3向下的压力不会发生弯曲变形甚至折断，还能够提高单位面积六列装电池材料烧结炉的产量，降低其能耗。

采用高温固相合成法制备电池正负极材料的过程中，需要对电池材料进行惰性气氛保护，工作时，将按照一定配比混合而成的电池原材料盛装在匣钵3中，将匣钵3六个一列放置在支承辊4上，将壳体1关闭，使炉膛2处于密封状态；通过进气管6向炉膛2内通入惰性气体，同时炉膛2内原有的气体通过排气管7排出炉膛2，一段时间后，炉膛2内为惰性气氛，打开加热器5对匣钵3中的电池原材料进行加热，电池原材料在适当温度下发生反应得到需要的物质，其中，可以根据电池原材料的不同相应设置加热器5的加热温度和加热时间。制备电池材料的整个过程中，进气管6持续向炉膛2中通入惰性气体，以确保电池材料处于无氧环境，确保电池材料的制备；电池材料制备完成后，关闭加热器5、进气管6和排气管7，等待电池材料冷却后，将匣钵3从炉膛2中取出，得到成品的电池材料。

本实施例中，多根支承辊4均为直径40mm的圆柱棍棒，且相邻两根支承辊4的间距为80mm；多根支承辊4均为碳化硅陶瓷支承辊。其中，当单列设置六个匣钵3时，产能为单列设置四个匣钵3的1.5倍；占地宽度相同时，单列六个匣钵3的单位产量占地宽度比单列四个匣钵3的单位产量占地宽度减小约35％。此外，可以根据实际需求，沿炉膛2的长度方向设置多列匣钵3，每列匣钵3设置六个。本实施例中，支承辊4用于支承匣钵3，匣钵3沿支承辊4长度方向并列设置的个数决定了支承辊4的长度，相应的，匣钵3以及盛装在匣钵3内电池原材料的质量决定了支承辊4受到向下的压力。综合考虑匣钵3的重量和体积、支承辊4的承压能力，当支承辊4为碳化硅陶瓷支承辊、直径为40mm、相邻两支承辊4间距80mm时，匣钵3为六个，支承辊4根数适当且能够确保对匣钵3的支承。其中，碳化硅陶瓷支承辊具备机械强度高；耐磨性、耐腐蚀性好；热稳定性好；产品环保、价格低廉的优点，工作过程中，在确保支承辊4对匣钵3的承载作用下，碳化硅陶瓷支承辊被加热器5高温加热时，不会产生其他物质，不会对电池材料的制备造成不良影响。

具体的，本实施例中，如图4所示，匣钵3可以为长300mm～330mm，宽300mm～330mm，高150mm的敞口矩形体容器，相应的，如图3所示，炉膛2沿支承辊4长度方向的宽度为1800mm～2300mm。经实际实验操作得知，支承辊4选用碳化硅陶瓷支承辊时，上述尺寸的炉膛2，在支承辊4上沿支承辊4长度方向并列放置六个匣钵3时，单位面积电池材料烧结炉的产量最高、能耗最低。

具体的，可以设定一列匣钵3中最外侧匣钵3与炉膛2内壁之间的预留间隙为100mm，壳体1侧壁厚度为100mm，则，六个匣钵3沿支承辊4长度方向的宽度为330mm×6＝1980mm，则电池材料烧结炉壳体1占用宽度为100mm×2+100mm×2+1980mm＝2380mm，考虑安装和更换支承辊4的预留宽度1980mm+100mm×2＝2180mm，则，单台电池材料烧结炉总占用宽度2380mm+2180mm＝4560mm，则每个匣钵3的理论占用宽度为4560mm/6＝760mm；对于同样规格的匣钵3，沿支承辊4长度方向设置四个匣钵3时，其他条件相同，单台电池材料烧结炉总占用宽度为3240mm，则每个匣钵3的理论占用宽度为3240mm/4＝810mm。由此可见，电池材料产量相同时，单列设置六个匣钵3的占用宽度要小于单列设置四个匣钵3；当多台电池材料烧结炉并列放置时，相邻两台电池材料烧结炉之间公用一个支承辊4安装更换预留空间，进一步降低了单列设置六个匣钵3时，单个匣钵3的占用宽度。即，单列设置六个匣钵3时，电池材料烧结炉的产量高、占地面积小。

类似的，炉膛2高度和长度一定时，对于单列六个匣钵3，炉膛2宽度为100mm×2+1980mm＝2180mm，单个匣钵3加热宽度为2180mm/6＝363mm；对于单列四个匣钵3，炉膛2宽度为100mm×2+330mm×4＝1520mm，单个匣钵3加热宽度为1520mm/4＝380mm。由此可见，单列六个匣钵3时单个匣钵3的加热宽度要小于单列四个匣钵3，相应的，单列六个匣钵3时，加热器5对单个匣钵3的加热体积要小于单列四个匣钵3，即，单列六个匣钵3的电池材料烧结炉的能耗较低。

具体的，本实施例中，如图1所示，多根支承辊4可拆卸式枢接于壳体1的内壁。实际操作中，沿炉膛2的长度方向会放置多列匣钵3，工作时，通过炉膛2一端的开口将匣钵3放在支承辊4上，再将匣钵3拖运到支承辊4的相应位置；制备完成后，同样的，将匣钵3拖运到炉膛2一端的开口处取下匣钵3。支承辊4枢接于壳体1的内壁，放置或取下匣钵3时，只需在支承辊4水平拖动匣钵3即可，不仅减少了拖运匣钵3的劳动力，而且减少了匣钵3拖动时匣钵3底部与支承辊4之间摩擦对支承辊4造成的磨损，从而延长支承辊4的使用寿命。

另外，支承辊4长时间处于承压状态会发生变形或折断，支承辊4与壳体1的内壁可拆卸式连接，当支承辊4需要更换时，只需将单根损坏的支承辊4拆卸下来进行更换即可，操作简单便捷。

本实施例中，如图3所示，加热器5可以为两组且均固设于壳体1的内壁，其中一组加热器5位于支承辊4的下侧，另一组加热器5位于匣钵3的上侧。两组加热器5分别位于匣钵3的上侧和下侧，工作时，两组加热器5同时工作，匣钵3中的电池原材料上下同时被加热，两组加热器5的设置，不仅提高了加热器5对炉膛2内电池原材料的加热效率，同时确保电池原材料受热均匀，减少电池原材料因局部受热不均匀而影响电池材料质量的情况。具体的，加热器5可以选用电加热器、微波加热器或电磁加热器等。

本实施例中，还可以在壳体1的内壁设有保温层。电池材料制备过程需要长时间的高温环境，在壳体1的内壁设有保温层，制备过程中，保温层可以有效减少热量从炉膛2通过壳体1散失到外界环境，从而确保炉膛2内温度的精确度，且可以有效提高六列装电池材料烧结炉的能量利用，降低其能耗。

为了加快制备完成后电池材料的冷却速度，本实施例中，可以在炉膛2内固设有冷却装置。当电池材料制备完成后，电池材料处于高温状态，打开冷却装置，冷却装置对电池材料进行冷却，有效缩短电池材料冷却时间，从而提高六列装电池材料烧结炉制备电池材料的产率。具体的，冷却装置可以选用水冷冷却装置。

本实施例中，还可以在壳体1的外壁固设有用于测量炉膛2内气体温度的温控表。电池材料制备过程对温度和加热时间要求精度较高，工作时，温控表直接对炉膛2内的温度进行测量，并在壳体1的外壁显示，操作人员可以根据温控表的温度显示来适当调节加热器5的加热温度。具体的，可以将温控表的测温元件设置在炉膛2内，显示元件设置在壳体1的外壁；也可以通过铜导热管与炉膛2内部接触，在导热管内盛装导热油，温控表通过测量导热油的温度间接得到炉膛2内部的气体温度。此外，为了得到炉膛2内的准确温度，可以在壳体1的多个位置设置温控表，从而确保制备高质量的电池材料。

同样的，本实施例中，可以在壳体1的外壁固设有用于测量所述炉膛2内气体压力的压力表。电池材料制备时，炉膛2处于高温状态，且进气管6持续向炉膛2内输送惰性气体，压力表对炉膛2内环境压力进行实时测量，从而确保炉膛2内处于正常压力范围，减少由于进气管6或排气管7堵塞炉膛2内压力过大或过小对电池材料制备的影响，另外，也减小炉膛2内压力过大炉膛2爆炸情况的发生。

此外，还可以在排气管7上安装氧气检测装置，通过检测排气管7内气体的含氧量，来确定炉膛2中气体的含氧量，从而确保炉膛2内电池材料处于惰性气体气氛，确保制备的电池材料的质量。另外，可以在壳体1外设置PLC控制箱，完成对加热管加热温度、加热时间的控制，同时还能对温控表、压力表、氧气检测装置进行数字显示，从而提高电池材料制备过程的操作精度和便捷度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。