一种生产锂离子电池正极材料的辊道窑及其生产工艺的制作方法

本发明涉及烧制领域，特别地，涉及一种生产锂离子电池正极材料的辊道窑及其生产工艺。

背景技术：

锂离子电池正极材料生产的关键环节之一是烧结。目前多采用辊道窑作为烧结工具，因其烧结温度均一，产品品质稳定，均一性优秀，得到普遍应用。但世界上普遍使用的辊道窑的长度一般不超过50米，限制了辊道窑的进料数量，导致烧结速度慢、能耗高。如果采用更长的辊道窑，可以提高烧结速度、降低能耗，但是很可能会引起匣钵运输过程偏离过大而卡在窑体里无法正常运输出料，这是因为辊道窑运输系统的每根辊棒与匣钵底部的作用力不一样，导致匣钵不规则偏移，同时因为辊道窑内温度较高，难以加装限位机构进行限位，匣钵在辊道窑内长距离运输过程中很容易卡料，一旦卡料生产速率将会降低，生产能耗将会增加。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种匣钵不会卡料、生产速率高、生产能耗低的生产锂离子电池正极材料的辊道窑及其生产工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种生产锂离子电池正极材料的辊道窑，包括炉体和辊道运输系统，辊道运输系统置于炉体内部，所述辊道运输系统包括辊道和动力系统，辊道由多个辊棒在垂直方向上水平排列组成，辊棒的主动端与动力系统连接，辊棒在动力系统带动下转动，所述炉体入口处与出口处各有一段辊道与水平面保持水平，中间的辊道渐变倾斜，渐变倾斜时辊道上升渐变倾斜和下降渐变倾斜循环排列。

优选地，所述渐变倾斜为辊棒的主动端在同一水平高度，辊棒的从动端高于或低于从动端，与水平面形成夹角，辊棒与水平面夹角不小于零度且不大于十度，辊棒与水平面的最大夹角为五到十度。

优选地，所述上升渐变倾斜时后一辊棒与水平面的夹角大于前一辊棒与水平面的夹角，所述下降渐变倾斜为后一辊棒与水平面的夹角小于前一辊棒与水平面的夹角，在垂直方向上相邻两根辊棒间夹角不大于零点五度且不小于一度。

优选地，所述动力系统包括驱动机构、链条、链轮以及传动机构，驱动机构通过链条连接链轮，链轮通过传动机构与辊棒的主动端连接。

优选地，所述传动机构包括齿轮轴和位于齿轮轴两端的上齿轮和下齿轮，所述链轮上设有链轮齿轮，辊棒的主动端设有辊棒齿轮，所述链轮齿轮连接下齿轮，上齿轮连接辊棒齿轮。

一种采用根据上述方案所述的辊道窑的锂离子电池正极材料生产工艺，所述辊道窑的内部分为升温区、恒温区和降温区，生产时包括以下步骤：

s1：启动辊道窑；

s2：将锂离子电池正极材料生产原料混合均匀，置于匣钵；

s3：将匣钵置于辊道运输系统中，运输进入辊道窑的升温区，以1-3℃/min速率升温至800-1000℃，保持5-10h；

s4：匣钵从升温区进入恒温区，在800-1000℃烧结10-20h；

s5：匣钵从恒温区进入降温区，降温至25-100℃，保持5-10h；

s6：从匣钵内倒出粉末，经过粉碎、筛分、除磁、打包，得到锂离子正极材料产品。

有益效果：

炉体入口处与出口处各有一段辊道与水平面保持水平，中间的辊道渐变倾斜，渐变倾斜时辊道上升渐变倾斜和下降渐变倾斜循环排列。采用渐变倾斜的辊道，可以减少匣钵在辊道窑内运输时不规则的倾斜，辊道上升渐变倾斜时，匣钵向辊棒的主动端偏移，辊道下降渐变倾斜时，匣钵向辊棒的从动端偏移，这样无需加装限位机构进行限位，可以有效防止匣钵运输过程偏离过大而产生卡料现象，有效保证匣钵长距离运输也能正常出料，锂离子电池正极材料采用该辊道窑时的生产工艺可以提高生产过程的烧结速度、降低能耗，得到高质量的锂离子电池正极材料。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明辊道运输系统结构示意图；

图3是本发明链轮与辊棒间传动机构的结构示意图。

图中标号：1-炉体，2-辊道运输系统，3-辊道，5-辊棒，51-辊棒齿轮，6-驱动结构，7-链条，8-链轮，81-链轮齿轮，9-传动机构，91-齿轮轴，92-上齿轮，93-下齿轮。

具体实施方式

参照图1、图2，一种生产锂离子电池正极材料的辊道窑，包括炉体1和辊道运输系统2，辊道运输系统2置于炉体1内部，所述辊道运输系统2包括辊道3和动力系统，辊道3由多个辊棒5在垂直方向上水平排列组成，辊棒5的主动端与动力系统连接，辊棒5在动力系统带动下转动，所述炉体1入口处与出口处各有一段辊道3与水平面保持水平，中间的辊道3渐变倾斜，渐变倾斜时辊道3上升渐变倾斜和下降渐变倾斜循环排列。

炉体1入口处与出口处各有一段辊道3与水平面保持水平，中间的辊道3渐变倾斜，渐变倾斜时辊道3上升渐变倾斜和下降渐变倾斜循环排列。采用渐变倾斜的辊道3，可以减少匣钵在辊道窑内运输时不规则的倾斜，辊道3上升渐变倾斜时，匣钵向辊棒5的主动端偏移，辊道3下降渐变倾斜时，匣钵向辊棒5的从动端偏移，这样无需加装限位机构进行限位，可以有效防止匣钵运输过程偏离过大而产生卡料现象，有效保证匣钵长距离运输也能正常出料，提高了生产速率，降低了生产成本。

所述渐变倾斜为辊棒5的主动端在同一水平高度，辊棒5的从动端高于或低于从动端，与水平面形成夹角，调整从动端的高度就可以调整辊棒5与水平面形成的夹角，辊棒5与水平面夹角不小于零度且不大于十度，辊棒5与水平面的最大夹角为五到十度，限定上升倾斜和下降倾斜时，辊棒5与水平面的角度，避免匣钵在辊道3上倾斜过度，又保证了匣钵可以在倾斜辊道3上可以滑动。

所述上升渐变倾斜时后一辊棒5与水平面的夹角大于前一辊棒5与水平面的夹角，所述下降渐变倾斜为后一辊棒5与水平面的夹角小于前一辊棒5与水平面的夹角，在垂直方向上相邻两根辊棒5间夹角不大于零点五度且不小于一度。辊道3倾斜时逐渐倾斜，保证匣钵在辊道3上正常运输。

如图2所示，所述动力系统包括驱动机构6、链条7、链轮8以及传动机构9，驱动机构6通过链条7连接链轮8，链轮8通过传动机构9与辊棒5的主动端连接。驱动机构6为动力系统提供动力，通过链条7带动链轮8转动，链轮8通过传动机构9带动辊棒5转动。

如图3所示，所述传动机构9包括齿轮轴91和位于齿轮轴91两端的上齿轮92和下齿轮93，所述链轮8上设有链轮齿轮81，辊棒5的主动端设有辊棒齿轮51，所述链轮齿轮81连接下齿轮93，上齿轮92连接辊棒齿轮51，轮齿轮81与下齿轮93啮合，链轮8转动时，通过链轮齿轮81带动下齿轮93转动，下齿轮93转动时，位于同一齿轮轴91上的上齿轮92转动，上齿轮92与辊棒齿轮51啮合，带动辊棒5转动，实现匣钵的输送，同时，通过设置上齿轮92和辊棒齿轮51的啮合面，控制齿轮轴91与辊棒5之间的夹角，从而控制辊棒5与水平面的夹角。

一种采用根据上述方案中所述的辊道窑的锂离子电池正极材料生产工艺，所述辊道窑的内部分为升温区、恒温区和降温区，生产时包括以下步骤：

s1：启动辊道窑；

s2：将锂离子电池正极材料生产原料混合均匀，置于匣钵；

s3：将匣钵置于辊道运输系统2中，运输进入辊道窑的升温区，以1-3℃/min速率升温至800-1000℃，保持5-10h；

s4：匣钵从升温区进入恒温区，在800-1000℃烧结10-20h；

s5：匣钵从恒温区进入降温区，降温至25-100℃，保持5-10h；

s6：从匣钵内倒出粉末，经过粉碎、筛分、除磁、打包，得到锂离子正极材料产品。

该生产工艺可以提高锂离子电池正极材料生产过程的烧结速度、降低能耗，得到高质量的锂离子电池正极材料。

本发明采用的辊道窑长度大于50米，下面提供三个不同长度辊道窑的实施例及其生产步骤。

辊道窑分为升温区、恒温区和降温区。每个温区辊道3的长度根据需要自行设定。

例1：

采用的辊道窑包括炉体1和辊道运输系统2，长度为100米。

辊道运输系统2包括辊道3、动力系统。辊道3由多个辊棒5在垂直方向上水平排列组成，辊棒5与水平面具有渐变的倾斜度，辊棒5与水平面的夹角不大于10度，相邻两根辊棒5之间的夹角不大于1度。从炉体1入口开始，辊道3保持水平5米；接着，辊道上升渐变倾斜，直至辊棒5与水平面的夹角为5度；然后，辊道下降渐变倾斜，直至辊棒5与水平面的夹角为5度；辊道3如此循环，直至离炉体1出口5米；辊道3保持水平5米至炉体1出口。

辊道3渐变倾斜方式为：辊棒5的主动端在同一水平高度，辊棒5的从动端高于或低于从动端，与水平面形成夹角，调整从动端的高度就可以调整辊棒5与水平面形成的夹角，垂直方向上相邻两根辊棒5之间夹角为0.5度。

动力系统包括驱动机构6、链条7、链轮8、每个链轮8与每根辊棒5之间的传动机构9。每个链轮8与每根辊棒5之间的传动机构9，包括与链轮8同轴的链轮齿轮81、两端分别带有下齿轮93和上齿轮92的齿轮轴、与辊棒5同轴的辊棒齿轮51。链轮齿轮81与下齿轮93啮合，上齿轮92与辊棒齿轮51啮合。通过设置上齿轮92和辊棒齿轮51的啮合面，控制齿轮轴与辊棒5之间的夹角，从而控制辊棒5的倾斜度。

生产工艺具体包括：

步骤1：启动辊道窑；

步骤2：将三元正极材料生产原料混合均匀，置于匣钵；

步骤3：将匣钵置于辊道运输系统中，运输进入辊道窑的升温区，以1℃/min速率升温至800℃，保持5h；

步骤4：匣钵从升温区进入恒温区，在800℃烧结10h；

步骤5：匣钵从恒温区进入降温区，降温至25℃，保持5h；

步骤6：从匣钵内倒出粉末，经过粉碎、筛分、除磁、打包，得到锂离子正极材料产品。

例2：

采用的辊道窑包括炉体1和辊道运输系统2，长度为150米。

辊道运输系统2包括辊道3、动力系统。辊道3由多个辊棒5在垂直方向上水平排列组成，辊棒5与水平面具有渐变的倾斜度，辊棒5与水平面的夹角不大于10度，相邻两根辊棒5之间的夹角不大于1度。从炉体1入口开始，辊道3保持水平7.5米；接着，辊道3上升渐变倾斜，直至辊棒5与水平面的夹角为7.5度；然后，辊道3下降渐变倾斜，直至辊棒5与水平面的夹角为7.5度；辊道3如此循环，直至离炉体1出口7.5米；辊道3保持水平7.5米至炉体1出口。

辊道3渐变倾斜方式为：辊棒5的主动端在同一水平高度，辊棒5的从动端高于或低于从动端，与水平面形成夹角，调整从动端的高度就可以调整辊棒5与水平面形成的夹角，垂直方向上相邻两根辊棒5之间夹角为0.75度。

动力系统包括驱动机构6、链条7、链轮8、每个链轮8与每根辊棒5之间的传动机构9。每个链轮8与每根辊棒5之间的传动机构9，包括与链轮8同轴的链轮齿轮81、两端分别带有下齿轮93和上齿轮92的齿轮轴、与辊棒5同轴的辊棒齿轮51。链轮齿轮81与下齿轮93啮合，上齿轮92与辊棒齿轮51啮合。通过设置上齿轮92和辊棒齿轮51的啮合面，控制齿轮轴与辊棒5之间的夹角，从而控制辊棒5的倾斜度。

生产工艺具体包括：

步骤1：启动辊道窑；

步骤2：将三元正极材料生产原料混合均匀，置于匣钵；

步骤3：将匣钵置于辊道运输系统中，运输进入辊道窑的升温区，以2℃/min速率升温至900℃，保持7.5h；

步骤4：匣钵从升温区进入恒温区，在900℃烧结15h；

步骤5：匣钵从恒温区进入降温区，降温至50℃，保持7.5h；

步骤6：从匣钵内倒出粉末，经过粉碎、筛分、除磁、打包，得到锂离子正极材料产品。

例3：

采用的辊道窑包括炉体1和辊道运输系统2，长度为200米。

辊道运输系统2包括辊道3、动力系统。辊道3由多个辊棒5在垂直方向上水平排列组成，辊棒5与水平面具有渐变的倾斜度，辊棒5与水平面的夹角不大于10度，相邻两根辊棒5之间的夹角不大于1度。从炉体1入口开始，辊道3保持水平10米；接着，辊道3上升渐变倾斜，直至辊棒5与水平面的夹角为10度；然后，辊道3下降渐变倾斜，直至辊棒5与水平面的夹角为10度；辊道3如此循环，直至离炉体1出口10米；辊道3保持水平10米至炉体1出口。

辊道3渐变倾斜方式为：辊棒5的主动端在同一水平高度，辊棒5的从动端高于或低于从动端，与水平面形成夹角，调整从动端的高度就可以调整辊棒5与水平面形成的夹角，垂直方向上相邻两根辊棒5之间夹角为1度。

动力系统包括驱动机构6、链条7、链轮8、每个链轮8与每根辊棒5之间的传动机构9。每个链轮8与每根辊棒5之间的传动机构9，包括与链轮8同轴的链轮齿轮81、两端分别带有下齿轮93和上齿轮92的齿轮轴、与辊棒5同轴的辊棒齿轮51。链轮齿轮81与下齿轮93啮合，上齿轮92与辊棒齿轮51啮合。通过设置上齿轮92和辊棒齿轮51的啮合面，控制齿轮轴与辊棒5之间的夹角，从而控制辊棒5的倾斜度。

生产工艺具体包括：

步骤1：启动辊道窑；

步骤2：将三元正极材料生产原料混合均匀，置于匣钵；

步骤3：将匣钵置于辊道运输系统中，运输进入辊道窑的升温区，以3℃/min速率升温至1000℃，保持10h；

步骤4：匣钵从升温区进入恒温区，在1000℃烧结20h；

步骤5：匣钵从恒温区进入降温区，降温至100℃，保持10h；

步骤6：从匣钵内倒出粉末，经过粉碎、筛分、除磁、打包，得到锂离子正极材料产品。

以上所述只是本发明的较佳实施方式，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应落入本发明的保护范围之内。