一种锂电池正极材料煅烧炉的氧气供应装置的制作方法

本技术涉及锂电池正极材料生产过程中的氧气供给领域，具体涉及一种锂电池正极材料煅烧炉的氧气供应装置。

背景技术：

1、目前商用化的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂等。但这些正极材料对应的放电电压平台均不高，难于满足动力系统高能量密度的要求。在锰酸锂基础上掺杂镍的镍锰酸锂(lini0.5 mn1.5o4)具有4.7v放电平台、较高的放电比容量、良好的循环性能和较高的能量密度，作为动力电池和储能电池的正极材料有较大的优势。目前，合成lini0.5 mn1.5o4的常见方法有微波法、共沉淀法、溶胶凝胶法、燃烧法、固相法。由于固相法工艺简单，调节容易控制，易于实际应用的特点。出于经济及效益方面的考虑，市场上仍然存在以(ch3coo)2·4h2o、mn(ch3coo)2·4h2o和li2co3为原料采用固相法合成锂离子正极材料的方法。上述方法的具体工艺是这样实施的：首先，以(ch3coo)2·4h2o、mn(ch3coo)2·4h2o为原料，分别在400℃、500℃分解3h、7h得到镍锰符合氧化物前驱体；然后，再与锂源li2co3混匀，在800℃煅烧12h以促其结晶化；最后，于600℃退火24h得到lini0.5 mn1.5o4正极材料。

2、其中与锂源li2co3混匀，在800℃煅烧12h以促其结晶化的步骤以及于600℃退火24h得到lini0.5 mn1.5o4的步骤均是在煅烧炉中进行。温度高于554℃时部分mn4+会被还原成mn3+，在此过程中容易生产杂质lizni1-zo，而降低lizni1-zo产生的方法即为在600℃退火24h得到lini0.5 mn1.5o4的过程中持续向煅烧炉输送氧气，使得退火在氧气氛围中进行。从煅烧炉向外排放的废气中含氧量位于80％至90％，另外还含有大量的以气态形式存在的水蒸气以及少量的二氧化碳并且携带有部分粉尘微粒，如果将煅烧炉向外排放的废气直接排空无疑是巨大的浪费；但是由于在lini0.5 mn1.5o4在煅烧炉中的退火过程是需要持续输送氧气进而确保退火过程在氧气氛围下进行；利用新制出的氧气来提供退火过程在氧气氛围无疑需求量是巨大的，如若持续输送新制出的氧气对煅烧炉进行氧气氛围的供给，无疑会增加巨大的生产成本，使得产品难以具备市场优势。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本实用新型提供一种能够充分利用煅烧炉排出的废气进行净化处理从而降低新制取氧气输送量的锂电池正极材料煅烧炉的氧气供应装置，用于克服现有技术中缺陷。

2、本实用新型采用的技术方案为：一种锂电池正极材料煅烧炉的氧气供应装置，包括氧气输送主管，氧气输送主管上设置有缓冲罐，氧气输送主管的出口端上设置有煅烧炉的进气端，煅烧炉的出气端上连通有第一换热器的热源通道，第一换热器的热源通道上连通有气液分离罐的进气端，所述的气液分离罐的出气端上连通有第一废气输送管路，第一废气输送管路沿着靠近所述的气液分离罐至远离所述的气液分离罐的方向上依次设置有第一气体过滤器、气体增压机组以及冻干机的进气端，冻干机的出气端上连通有吸附净化装置，所述的吸附净化装置包括分子筛吸附罐，分子筛吸附罐的进口端和冻干机的出气端相连通，分子筛吸附罐的出口端和缓冲罐的进气端通过第一回收氧气管相连通。

3、优选的，所述的吸附净化装置的分子筛吸附罐的数量至少采用两个，每个分子筛吸附罐的进口端与冻干机的出气端均分别通过第一净化输送管相连通，每个分子筛吸附罐的出口端和第一回收氧气管之间均分别通过第二净化输送管相连通；所述的吸附净化装置还包括氮气吹扫管路以及脱附气排放管路，每个分子筛吸附罐的出口端与氮气吹扫管路之间均分别通过第一脱附气输送管相连通，每个分子筛吸附罐的进口端和脱附气排放管路之间均分别通过第二脱附气输送管相连通，若干个第一脱附气输送管与第一回收氧气管之间通过氧气吹扫管路相连通。

4、优选的，所述的气体增压机组和冻干机之间的第一废气输送管路上设置有第二换热器的热源通道，所述的第二换热器冷源通道的进口端和第一回收氧气管的出口端相连通，缓冲罐远离煅烧炉一侧的氧气输送主管上设置有自立式调节阀，自立式调节阀与缓冲罐之间的氧气输送主管和第二换热器冷源通道的出口端之间通过第二回收氧气管相连通，第二回收氧气管上设置有第一单向阀。

5、优选的，所述的缓冲罐和煅烧炉之间的氧气输送主管上设置有第二空气过滤器。

6、优选的，所述的第一净化输送管、第二净化输送管、第一脱附气输送管以及第二脱附气输送管上均分别设置有第一截止阀，所述的第一回收氧气管以及脱附气排放管路均分别设置有在线色谱仪，第一回收氧气管的出口端与氧气吹扫管路之间的第一回收氧气管上以及氧气吹扫管路上均分别设置有第一调节阀。

7、优选的，所述的氮气吹扫管路沿着氮气吹扫管路进口端至氮气吹扫管路出口端的方向上依次设置有电加热器、第一温度传感器和第二单向阀。

8、优选的，所述的第二换热器与冻干机之间的第一废气输送管路上设置有第二温度传感器，分子筛吸附罐的进口端和冻干机的出气端之间通过第二废气输送管路相连通，第二废气输送管路上设置有第三温度传感器。

9、本实用新型有益效果是：

10、首先，本实用新型通过利用第一换热器对经过煅烧炉的废气进行降温第一次除去水分并经过所述的气液分离罐进行气液分离，在经过第一气体过滤器过滤由煅烧炉产生的并同废气一同输送的固体颗粒物；再经过冻干机进行冷却至分子筛吸附罐需求的吸附温度后经分子筛吸附罐吸附形成再生氧气重新输送给煅烧炉进行使用，降低了新制取氧气的输送量，从而降低了生产成本，具备广泛的市场推广价值。

11、其次，本实用新型所述的气液分离罐包括分离罐罐体、分离罐罐体内设置的丝网聚结器以及丝网聚结器下方的分离罐罐体上设置的液位传感器，安装液位传感器便于反馈分离罐罐体内的液位高度。

12、最后，本实用新型所述的分离罐罐体包括气液分离罐的进气端、气液分离罐的出气端和气液分离罐的排液端，所述的气液分离罐的出气端位于丝网聚结器上方的分离罐罐体上，所述的气液分离罐的排液端位于分离罐罐体的底端上，所述的气液分离罐的进气端位于分离罐罐体的底端与丝网聚结器之间的分离罐罐体上。含液废气经所述的气液分离罐的进气端进入到分离罐罐体在分离罐罐体内腔中反弹并通过丝网聚结器进行水汽的富集形成液体回流至分离罐罐体内腔底部。分离罐罐体的排液端上设置有排水管，排水管上设置有排水阀。安装排水管以及排水阀便于对分离罐罐体暂存的液体进行排放。

13、本实用新型具有结构简单，操作方便，设计巧妙，大大提高了工作效率，具有很好的社会和经济效益，是易于推广使用的产品。

技术特征：

1.一种锂电池正极材料煅烧炉的氧气供应装置，其特征在于：包括氧气输送主管(1)，氧气输送主管(1)上设置有第一缓冲罐(2)，氧气输送主管(1)的出口端上设置有煅烧炉(3)的进气端，煅烧炉(3)的出气端上连通有第一换热器(4)的热源通道，第一换热器(4)的热源通道上连通有气液分离罐的进气端，所述的气液分离罐的出气端上连通有第一废气输送管路(6)，第一废气输送管路(6)沿着靠近所述的气液分离罐至远离所述的气液分离罐的方向上依次设置有第一气体过滤器(7)、气体增压机组(8)以及冻干机(9)的进气端，冻干机(9)的出气端上连通有吸附净化装置，所述的吸附净化装置包括分子筛吸附罐(10)，分子筛吸附罐(10)的进口端和冻干机(9)的出气端相连通，分子筛吸附罐(10)的出口端和第一缓冲罐(2)的进气端通过第一回收氧气管(11)相连通。

2.根据权利要求1所述的锂电池正极材料煅烧炉的氧气供应装置，其特征在于：所述的吸附净化装置的分子筛吸附罐(10)的数量至少采用两个，每个分子筛吸附罐(10)的进口端与冻干机(9)的出气端均分别通过第一净化输送管(12)相连通，每个分子筛吸附罐(10)的出口端和第一回收氧气管(11)之间均分别通过第二净化输送管(13)相连通；所述的吸附净化装置还包括氮气吹扫管路(14)以及脱附气排放管路(15)，每个分子筛吸附罐(10)的出口端与氮气吹扫管路(14)之间均分别通过第一脱附气输送管(16)相连通，每个分子筛吸附罐(10)的进口端和脱附气排放管路(15)之间均分别通过第二脱附气输送管(17)相连通，若干个第一脱附气输送管(16)与第一回收氧气管(11)之间通过氧气吹扫管路(18)相连通。

3.根据权利要求1所述的锂电池正极材料煅烧炉的氧气供应装置，其特征在于：所述的气体增压机组(8)和冻干机(9)之间的第一废气输送管路(6)上设置有第二换热器(19)的热源通道，所述的第二换热器(19)冷源通道的进口端和第一回收氧气管(11)的出口端相连通，第一缓冲罐(2)远离煅烧炉(3)一侧的氧气输送主管(1)上设置有自立式调节阀(20)，自立式调节阀(20)与第一缓冲罐(2)之间的氧气输送主管(1)和第二换热器(19)冷源通道的出口端之间通过第二回收氧气管(21)相连通，第二回收氧气管(21)上设置有第一单向阀(22)。

4.根据权利要求1所述的锂电池正极材料煅烧炉的氧气供应装置，其特征在于：所述的第一缓冲罐(2)和煅烧炉(3)之间的氧气输送主管(1)上设置有第二空气过滤器(23)。

5.根据权利要求2所述的锂电池正极材料煅烧炉的氧气供应装置，其特征在于：所述的第一净化输送管(12)、第二净化输送管(13)、第一脱附气输送管(16)以及第二脱附气输送管(17)上均分别设置有第一截止阀(24)，所述的第一回收氧气管(11)以及脱附气排放管路(15)均分别设置有在线色谱仪(25)，第一回收氧气管(11)的出口端与氧气吹扫管路(18)之间的第一回收氧气管(11)上以及氧气吹扫管路(18)上均分别设置有第一调节阀(26)。

6.根据权利要求2所述的锂电池正极材料煅烧炉的氧气供应装置，其特征在于：所述的氮气吹扫管路(14)沿着氮气吹扫管路(14)进口端至氮气吹扫管路(14)出口端的方向上依次设置有电加热器(27)、第一温度传感器(28)和第二单向阀(29)。

7.根据权利要求3所述的锂电池正极材料煅烧炉的氧气供应装置，其特征在于：所述的第二换热器(19)与冻干机(9)之间的第一废气输送管路(6)上设置有第二温度传感器(30)，分子筛吸附罐(10)的进口端和冻干机(9)的出气端之间通过第二废气输送管路(31)相连通，第二废气输送管路(31)上设置有第三温度传感器(32)。

技术总结
本技术涉及一种锂电池正极材料煅烧炉的氧气供应装置包括氧气输送主管，氧气输送主管上设置有第一缓冲罐，氧气输送主管上设置有煅烧炉的进气端，煅烧炉上连通有第一换热器的热源通道，第一换热器的热源通道上连通有气液分离罐，气液分离罐上连通有第一废气输送管路，第一废气输送管路上设置有第一气体过滤器、气体增压机组以及冻干机的进气端，冻干机上连通有吸附净化装置，吸附净化装置包括分子筛吸附罐，分子筛吸附罐和冻干机相连通，分子筛吸附罐和第一缓冲罐通过第一回收氧气管相连通。充分利用煅烧炉排出的废气进行净化处理从而降低新制取氧气输送量。本技术调节、使用方便，具有广泛的市场前景。

技术研发人员：燕春福,游超拢,司有
受保护的技术使用者：开封市鑫联空分设备有限公司
技术研发日：20221227
技术公布日：2024/1/12