[发明专利]一种竖炉连续制备锂离子电池正极材料的方法

说明书

本发明提供了一种竖炉制备锂离子电池正极材料的方法，包括以下步骤：S1，混料：将正极材料前驱体与锂源混合均匀，得到混合料；S2，烧结：将S1得到的混合料从竖炉顶部投入到绞龙叶片上，绞龙叶片自上而下螺旋运动，同时，从竖炉底部吹入高温气体对混合料进行烧结，得到正极材料。本发明使用高温气体供热，能耗更低，也更加清洁，不会对正极材料造成污染；高温气体从底部吹入，顶部排出，可以很好的控制炉内的温度，使混合物料的受热均匀，材料的结晶性与一致性都更加优异。此外，本发明能实现锂离子正极材料的大规模、连续化、稳定化生产。

技术领域

本发明涉及锂电池材料技术领域，特别涉及一种竖炉制备锂离子电池正极材料的方法。

背景技术

自1991年日本索尼公司率先实现锂离子电池的商业化以来，锂离子电池因具有放电电压高、比能量大、自放电小、循环寿命长和无记忆效应等优点已广泛用于便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等方面，现已逐步取代传统二次电源。

目前主流的商业化正极材料有钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂、尖晶石锰酸锂，正极材料的商业化大规模制备依靠锂源与正极材料前驱体的高温固相反应来实现。现存主流工艺为辊道炉窑、推板炉窑或者箱式气氛炉来进行正极材料制备。专利CN209978598U采用多个车底式炉进行正极材料的烧结，虽然在一定程度上可以使正极材料焙烧更均匀，但设备变得更加复杂；专利CN111023813A采用流化床反应炉焙烧正极材料，主要包括反应炉体、旋风分离与集尘系统、热风系统与总控系统，虽然实现了动态烧结使物料受热更均匀，但是批次制备量少，难以连续化生产；专利CN209910377U采用超长辊道窑进行正极材料的大规模制备，改善了匣钵的运输稳定性，但是难以规避辊道窑的缺点，所制备的正极材料一致性差，结晶性不好，且辊道窑制备的能耗高，产能低。

由此可见，现有的正极材料大规模制备工艺能耗较高，产能较低，无法连续化生产，且所制备的正极材料因受热不均匀，结晶性不好，一致性也较差。

发明内容

本发明提供了一种竖炉制备锂离子电池正极材料的方法，其目的是为了实现正极材料的大规模、连续化、稳定化生产，且制备结晶性与一致性好的锂电池正极材料。

为了达到上述目的，本发明提供了一种竖炉制备锂离子电池正极材料的方法，包括以下步骤：

S1，混料：

将正极材料前驱体与锂源混合均匀，得到混合料；

S2，烧结：

将S1得到的混合料从竖炉顶部投入到绞龙叶片上，绞龙叶片自上而下螺旋运动，同时，从竖炉底部吹入高温气体对混合料进行烧结，得到正极材料。

优选地，所述S1中，采用高速混合机进行混料，所述高速混合机的混料缸采用立式结构，容积为100L～1000L，缸内装有1～6层桨叶。

优选地，所述高速混合机的混料缸容积为250L～750L，缸内装有2～4层桨叶。

优选地，所述S1中，混合时间2～120min，优选为5～15min。

优选地，所述含锂化合物为氧化锂、氢氧化锂、一水氢氧化锂、碳酸锂中的至少一种；

优选地，所述正极材料前驱体为其相应的过渡金属氧化物、过渡金属氢氧化物、过渡金属碳酸盐、磷酸铁前驱体的至少一种。

优选地，所述竖炉为圆柱形炉体，竖炉内径为1～10m，炉高为2～20m，炉顶设有进料口，炉底侧边设有热风进口，炉底设有出料口。

优选地，所述绞龙叶片的外径为1～10m，与竖炉内径相匹配；绞龙叶片的内径为0.2～2m；螺距为0.1～0.8m；叶片厚度为0.03～0.2m；绞龙中轴直径与绞龙叶片内径相同，为0.2～2m；绞龙高度为2～20m，与竖炉高度相匹配。