[实用新型]锂离子电池锰酸锂正极材料的制备装置

说明书

本实用新型属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池锰酸锂正极材料的制备装置，包括混料仓和电炉，混料仓上方具有进料料斗，混料仓内设有搅拌结构，电炉中具有输送网带，混料仓的出料口与电炉的进料口连通，混料仓下部呈倒锥形，搅拌结构包括中心转轴和安装在中心转轴下端的螺旋叶片，螺旋叶片的外径自上而下逐渐减小；中心转轴上安装伞形分流罩，伞形分流罩位于螺旋叶片上方；电炉中设有隔板，隔板位于输送网带上方且将电炉内腔分成前部的高温烧制区和后部的冷却区两个区域。本制备装置能够提高原料混合的均匀性，使产物性能更加稳定，而且生产出的锂离子电池锰酸锂正极材料具有优异的高温存储和高温循环性能且具有很高的能量密度。

技术领域

本实用新型涉及一种锂离子电池锰酸锂正极材料的制备装置，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池是当今便携式电子设备中最主要的动力能源之一，近几年，因为锂离子电池能够提供不间断的动力能源，因此引起了研究人员的广泛关注。

目前，已经商业化的锂离子正极材料是钴酸锂，但是因钴酸锂具有有毒、易爆炸且生产成本较高的特点，因此被越来越多新开发出的正极材料所取代。目前工业上生产锂离子电池常用的一种正极材料为锰酸锂。

锰酸锂正极材料从研究初期开始采用的是传统的高温固相反应法，高温固相反应法是指固相反应物通过高温煅烧的方式来合成目标产物的方法，该方法工艺简单，生产条件也比较容易控制，因此易于实现工业化，也为国际上生产锰酸锂的厂家普遍采用。

但这种传统方法在实际应用中，由于反应物混合的均匀性比较差，所以造成产物性能高低不同。

同时，生产出的锰酸锂有一个缺陷，即：与电解液反应使高温存储与高温循环性能较差，限制了锰酸锂在电动汽车和电动自行车领域的快速推广。通过掺杂Cr、Mg、Al、Ni、Co等元素替代部分三价锰，可以提高Li锰₂O₄的结构稳定性，改善材料的循环性能，但是掺杂带来的一个缺点是降低了正极材料的比容量，降低了材料的能量密度。此时发现锰酸锂在电动汽车领域的技术矛盾是：锰酸锂材料的能量密度与高温性能之间的矛盾。

目前的锰酸锂在电动汽车等领域的使用尚有一定的缺陷，要想在电动汽车领域推广锰酸锂，必须消除上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术中的不足，提供一种生产出具有优异的高温存储和高温循环性能且具有很高的能量密度的锂离子电池锰酸锂正极材料的制备装置，同时本制备装置能够提高原料混合的均匀性，使产物性能更加稳定。

本实用新型所述的锂离子电池锰酸锂正极材料的制备装置，包括混料仓和电炉，混料仓上方具有进料料斗，混料仓内设有搅拌结构，电炉中具有输送网带，混料仓的出料口与电炉的进料口连通，混料仓下部呈倒锥形，搅拌结构包括中心转轴和安装在中心转轴下端的螺旋叶片，螺旋叶片的外径自上而下逐渐减小；中心转轴上安装伞形分流罩，伞形分流罩位于螺旋叶片的上方；电炉中设有隔板，隔板位于输送网带上方且将电炉内腔分成前部的高温烧制区和后部的冷却区两个区域。

通过本实用新型制备锂离子电池锰酸锂正极材料的步骤如下：

先将原料(锰源、碳酸锂、M按照一定比例混合，M为Mg、S、B或Nb中的一种元素或者多种元素的组合，原料中加入M的主要作用是降低材料的耐火性，通过烧成后快速冷却形成玻璃化锰酸锂颗粒表面)在混料仓中混合均匀，然后原料进入电炉的高温烧制区中进行高温烧制，烧制时先在450-650℃保温4-8h，然后在780～900℃保温6～14h，之后烧制产物经输送网带输送至冷却区中快速冷却至常温，得到所述锰酸锂正极材料。