[实用新型]旋转反应干燥装置

说明书

技术领域

本实用新型属于一种制备锂离子电池正极材料的装置，特别是一种能使反应生成的粉体成分纯净不含杂质的制备锂离子电池正极材料的旋转反应干燥装置。

背景技术

目前，由于现今电子信息时代的进步，使得对于移动式电源的需求日益快速增长。且由于锂离子电池具有高电压、高容量的优点，以及锂离子电池具有循环寿命长、安全性能好的特点，使其在携带型电子设备、电动汽车、国防工业等多种产业具有广泛的应用前景，锂离子电池成为业内竞相研发的重点项目。锂离子电池的一般性分析认为，锂离子电池作为一种化学电源，指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。锂离子电池是物理学、材料科学和化学等学科研究的结晶。锂离子电池所涉及的物理机理，目前是以固体物理中的嵌入物理来解释的，嵌入(Intercalation)是指可移动的客体粒子(分子、原子或离子)可逆地嵌入到具有合适尺寸的主体晶格中的网络空格点上。电子输运锂离子电池的正极和负极材料都是离子和电子的混合导体嵌入化合物。电子只能在正极和负极材料中运动。已知的嵌入化合物种类繁多，客体粒子可以是分子、原子或离子。在嵌入离子的同时，要求由主体结构作电荷补偿，以维持电中性。电荷补偿可以由主体材料能带结构的改变来实现，电导率在嵌入前后会有变化。锂离子电池电极材料可稳定存在于空气中与其这一特性息息相关。嵌入化合物只有满足结构改变可逆并能以结构变化来弥补电荷变化才能作为锂离子电池的电极材料。中国台湾公告号为557593的“以喷雾燃烧法制备锂离子二次电池正极材料”的发明专利(参照2003年10月11日专利公告数据)，其是鉴于一般以传统的固态反应法来制备尖晶石相锂锰氧化物，但这种方法容易有其它结晶相生成、晶形不规则、颗粒大且粒径大小分布范围广、结构不稳定和热处理时间过长(超过24小时)等缺点。至于湿式化学工艺，如凝胶法、共沉法或是Pechini工艺，虽然可以通过较低的热处理温度即可得到细微的氧化物粉末，但在合成时需要繁杂的步骤来合成其前驱物，后续又必须有对前驱物进行煅烧的程序，制作过程复杂且费时，而且也无法确保产物为单一结晶相的均质材料，往往会有难以预测的副产物产生。而喷雾干燥法已被广泛地用来制造质地细致的陶瓷粉末，其颗粒为几微米(μm)至几十微米的空心粉粒，而这种粉粒粒径过大，且其空心结构会影响电池特性，并不适合作为锂离子二次电池的正极材料。该喷雾干燥法为一种如下通式(I)的二次电池正极材料的制造方法，Li_1+XMn_2-yM_yO₄(I)，其中Li为锂；Mn为锰；M为铝、钴、铬、铁或镍；0≤x≤0.4，0≤y≤0.2；该喷雾干燥法包括如下步骤：(A)取锂盐、锰盐、M盐与有机多质子酸溶于水中，以形成液态起始溶液，其中，锂盐中所含锂离子的摩尔数：锰盐中所含锰离子的摩尔数：M盐中所含M离子的摩尔数＝(1+x)∶(2-y)∶y；(B)将该液态起始溶液注入喷雾燃烧反应器内的喷雾腔体中，以生成粉末，同时调整该液态起始溶液的流速，使该喷雾腔体的出口温度介于150℃-200℃；以及(C)将该粉末进行热处理。但是，类如以喷雾或喷雾燃烧方式制备锂离子二次电池正极材料的方法，在喷雾干燥时，干燥的粉体会与反应挥发后的气态物质再接触而受到污染，如此将使制备的粉体中含有杂质而不纯净，严重影响产品质量，这是喷雾干燥法的缺点。以上为现行公知技术存在的缺点，这些缺点成为业界亟待克服的难题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种能够使反应生成的粉体成分纯净不含杂质的制备锂离子电池正极材料的旋转反应干燥装置。

为达到上述目的，本实用新型提供的旋转反应干燥装置，其具体主要包括有：反应主体，设于反应主体下端一侧的至少一组载体，设于反应主体下端另一侧的供料装置及设于载体外露于反应主体的外缘处的集粉箱，该反应主体上方设有排气口，该载体一侧设于反应主体内，另一侧外露于反应主体，各载体具有能驱动载体旋转的动力源，各载体并设有加热装置，以对载体表面加热，集粉箱内设有刮刀装置，刮刀装置与载体外缘接触，借供料装置将液态起始溶液供予载体表面，及载体的旋转反应加热，蒸发的气体由排气口抽除，附着于载体表面的干燥粉体则由刮刀装置刮落于集粉箱内。

本实用新型中的排气口衔接有洗涤装置，集粉箱衔接有集料装置。

本实用新型中的供料装置是由加压送料装置及与加压送料装置连接的液态雾化装置所构成，液态起始溶液由加压送料装置加压后自液态雾化装置喷出至载体表面。