[发明专利]锂电池正极或负极材料的反应装置

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反应装置，尤其是一种使用固相合成法的锂电池正极或负极材料反应装置。

背景技术

锂离子电池的生产是新兴的行业，具有广阔的发展前景。目前较为成熟的锂离子电池正（负）极材料制备方法主要采用固相合成法，其主要优势在于工艺十分简单，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。

目前较为成熟的固相合成法工艺过程主要是将正（负）极制备原料手工分装至各个坩埚中，戳出若干个通风孔后，放入板式电炉中经预热阶段、反应阶段以及冷却阶段后，手工取出。整个反应阶段自动化程度及生产效率较低，无法满足大规模生产的需求。另外，由于正（负）极制备原料在坩埚中无相对运动，造成其晶粒无规则形状，晶界尺寸较大，粒度分布范围宽，大大降低了其电化学性能。因此，有必要通过生产工艺的改进，进一步提高生产的规模化，提高锂离子电池性能并降低正极或负极材料的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂电池正极或负极材料的反应装置，解决原有固相合成法工艺不能连续生产的缺陷，能够高效、低能耗并连续生产锂电池正极或负极材料。

本发明的目的是以如下方式实现的：该锂电池正极或负极材料的反应装置由预热段、反应段、螺旋走料装置、转动电机以及冷却装置组成，预热段下端连接反应段上端，而螺旋走料装置穿过预热段及反应段内部，螺旋走料装置下端与转动电机相连；反应段底部与冷却装置相连；预热段外壁设有用于通入热烟气的夹套，在预热段下部设有与夹套连通的热烟气入口，在预热段上部设有与夹套连通的热烟气出口，夹套内通入热烟气用于加热预热段；反应段外壁设有用于通入热烟气的夹套，在反应段下部设有与夹套连通的热烟气入口，在反应段上部设有与夹套连通的热烟气出口，夹套内通入热烟气加热反应段；预热段以及反应段外壁设有松动风口；预热段顶部设有物料入口，冷却装置外部设有材料出口。

预热段顶部设有气体出口。

反应段底部设有流化风进口。

冷却装置外部设有冷却装置进水口和冷却装置出水口。

本发明在反应装置外侧设有松动风，增加了颗粒之间的相对运动，使物料受热均匀，晶粒结构均一。另外，螺旋走料装置的搅拌作用可降低晶界尺寸，使粒径分布范围变小，提高了其电化学性能。

本发明能够实现锂电池正极或负极材料的连续生产。利用螺旋走料装置，将正极或负极制备原料由上到下，经预热阶段、反应阶段及冷却阶段后，实现锂电池正极或负极材料的制备。整个过程省略了目前工艺过程中的手工环节，可以实现自动化，提高了生产效率，使之能够适应大规模生产的要求。

本发明利用热烟气作为加热介质，具有加热均匀的优势，而通过通入不同温度的烟气使反应装置能够快速、精确地调节温度。其中热烟气可以利用各种工业废热、垃圾、生物质等可再生能源。进一步降低能耗，节约成本。

本发明可以极大地降低反应装置占地面积，与传统的工艺相比其占地面积能降低40%-70%。

综上所述，本发明操作简单，运行稳定，能够连续、精确地生产锂电池正极或负极材料，更为适应大规模工业生产的要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式