[发明专利]转炉式锂电池正极或负极材料的生产设备及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂电池正极或负极材料的生产设备及工艺，尤其是一种转炉式连续生产锂电池正极或负极材料的生产设备及工艺。

背景技术

锂电池是一种高效的电池，广泛运用于手机、笔记本电脑、电台等移动电子通信设备和电动汽车电池中。目前较为成熟的锂电池正极或负极极材料生产制备方法是固相合成法，其主要特点是工艺流程简单，制备条件容易控制。以锰酸锂正极材料的制备过程为例，将Li₂CO₃与MnO₂原料颗粒混合，在500-900℃的高温煅烧数小时，即可得到锰酸锂。以LiCoO₂正极材料的制备过程为例，将碳酸锂Li₂CO₃和钴的氧化物（如碳酸钴CoCO₃、碱式碳酸钴2CoCO₃·3Co(OH)₂·3H₂O、氧化亚钴CoO、氧化钴Co₂O₃或Co₃O₄等）颗粒按比例混合，在空气气氛下500-900℃煅烧若干小时固相热合成制备而成。以钛酸锂负极材料的制备过程为例，将碳酸锂Li₂CO₃和钛的氧化物（如Ti₂O，TiO，Ti₂O₃，Ti₃O₅，Ti₄O₇，TiO₂，碳酸钛、碱式碳酸钛等）颗粒按比例混合，在空气气氛下500-900℃煅烧若干小时固相热合成制备而成。固相合成法作为一种重要的锂电池正极或负极材料的生产方法，通常是将混合后的固体原料放入电阻式坩埚中高温持续加热，该生产过程不连续，生产规模小，能耗高，原料颗粒接触和受热不均匀影响产品性能。因此，有必要对生产工艺进行改进，提高产品性能和生产规模，减少生产能耗，降低生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种转炉式锂电池正极或负极材料的生产设备及工艺，解决原有设备自动化程度低、无法实现连续生产的缺陷，实现高效、低能耗并连续生产锂电池正极或负极材料的生产工艺。

本发明的目的是以如下方式实现的：该转炉式锂电池正极或负极材料的生产设备，由给料器、流化床混合装置、气固沉降气固分离组件、烟气管、转炉、燃烧器、下料管、电机以及颗粒冷却器组成，流化床混合装置下端外侧设置带有进料口的螺旋式给料器，流化床混合装置上端连接气固沉降气固分离组件，固沉降气固分离组件经过烟气管和下料管连通由电机驱动的转炉的一端，转炉的另一端与燃烧器和颗粒冷却器连接，颗粒冷却器设置出料口和冷却器进气口，颗粒冷却器的出气口连于燃烧器，燃烧器设置有燃烧器燃料进口，流化床混合装置底部设置流化床进气口，气固沉降气固分离组件设置气固分离组件出气口。

气固沉降气固分离组件由第一气固分离器、第二气固分离器、第三气固分离器嵌接而成。

利用以上生产设备生产锂电池正极或负极材料的工艺，工艺流程包括：

a.锂电池正极或负极制备原料通过给料器进料口连续进入流化床混合装置；

b.在流化床混合装置底端流化床进气口通入空气，锂电池正极或负极制备原料充分混合，并被空气夹带至气固沉降气固分离组件；

c.在气固沉降气固分离组件中，锂电池正极或负极制备原料与空气发生分离，空气从气固分离组件出气口逸出，锂电池正极或负极制备原料捕集落入下料管；

d.落入下料管中的锂电池正极或负极制备原料进入转炉；

e.在转炉中，锂电池正极或负极制备原料在500-900℃的温度下，反应生成锂电池正极或负极极材料；

f.生成的锂电池正极或负极材料进入颗粒冷却器，并通过颗粒冷却器出口排出；

g.颗粒冷却器采用表面式空气冷却方式，空气从冷却器进气口流入，并从颗粒冷却器的出气口进入燃烧器；

h.来自颗粒冷却器的空气与通过燃烧器燃料进口进入燃烧器的燃料燃烧，产生的高温烟气进入转炉，维持转炉的工作温度分布；

i.离开转炉的烟气通过烟气管进入气固沉降气固分离组件，烟气中夹带的固体颗粒以及来自流化床混合装置的固体颗粒在气固沉降气固分离组件中捕集，落入下料管，气体通过气固分离组件出气口逸出。

锂电池正极制备原料的颗粒粒径是0.1-100μm。