[发明专利]生产锂离子正极材料的双层辊道窑及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种生产锂离子正极材料的双层辊道窑及其生产工艺，属锂离子正极材料生产。

背景技术

近年来，为应对汽车工业迅猛发展带来的环境污染、石油资源急剧消耗等影响，各国都在积极开展采用清洁能源的电动汽车EV以及混合动力电动车HEV的研究。其中作为车载动力的动力电池成为EV 和HEV发展的主要瓶颈。锂离子电池正极材料作为锂离子电池的核心部分之一，历来是人们研发的重点，提高正极材料的性能是提高锂离子电池性能的关键。正极材料的好坏也直接决定了锂离子电池的性能和价格。

目前针对锂离子电池无记忆效应，自放电小，工作温度范围宽，能量密度高，循环寿命长，环保等一系列优点，可以广泛的用于各种移动电子设备、电动工具、电动汽车、UPS电源等领域。锂离子电池中，正极材料作为一种重要的核心部件决定电池性能。常用的正极材料主要包括LiCo0₂,LiNiXCoYMn_2-X-Y0₂，LiMn₂0₄等。

正极材料制备工艺包括混料、烧结、破碎、包装等工序，其中，烧结工序一般采用辊道窑、推板窑等烧结装置。辊道窑烧结装置温度均一，产品品质稳定，均一性优秀，得到普遍应用。传统的推板窑因温度不均匀，产品均一性不好，给电池带来安全隐患故逐步被辊道窑取代。但世界上普遍使用单层辊道窑实现烧成，且只可进入四列方形匣钵(规格：330mm*330mm*1OOmm)。为了节省占地、减少厂房投资，减少能源消耗，我们开发了双层6列辊道窑生产锂电池正极材料。

发明内容

针对现有降低能源消耗的问题，本发明提供一种能量利用率高，单位能耗低且效率高的生产锂离子正极材料的双层辊道窑及其生产工艺。

本发明的技术方案是：一种生产锂离子正极材料的双层辊道窑，包括上层窑炉、下层窑炉、辊棒、加热器硅碳棒、进气系统、匣钵、窑头排气管道、窑尾排气系统，所述辊棒分别安装在上层窑炉和下层窑炉内，所述辊棒的上方可以运行匣钵，所述上层窑炉的辊棒下方设有进气系统，所述上层窑炉的匣钵的上方和进气系统的下方均设有加热器，所述下层窑炉的辊棒下方也设有进气系统，所述下层窑炉的匣钵的上方和进气系统的下方也均设有加热器硅碳棒，所述上层窑炉和下层窑炉的两侧均设有窑头排气管道和窑尾排气系统。

为提高效率，还包括先进的自动升降平台，所述的自动升降平台安装在上层窑炉和下层窑炉上。

为保证窑炉的气氛控制，还包括窑头排气风机，所述窑头排气风机串接在窑头排气管道上，还包括窑尾排气风机，所述窑尾排气风机串接在窑尾排气管道上。

作为改进，所述上层窑炉和下层窑炉中的匣钵均为6列。

作为改进，进气系统为20个进气管道。

作为改进，所述窑头排气管道为10个排气管道。

作为改进，所述窑尾排气系统为2个排气管道。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种采用双层辊道窑生产锂离子正极材料的工艺，其特征在于：

步骤一：启动辊道窑烧结装置，已填充一定重量待烧结物料的匣钵，装钵量为4～7Kg/钵；

步骤二：部分匣钵在自动升降平台作用下进入上层窑炉，部分匣钵进入下层窑炉，在辊棒的驱动装置驱动下以一定速度在上层窑炉和下层窑炉内水平传送，每层窑炉均进入六列匣钵；升温速率为1～3℃ /min，高温温度850～1050℃，高温保温时间10～20h，降温速率1～ 3℃/min；

步骤三：匣钵离开降温区后，下层窑炉的匣钵通过自动升降平台进入上层窑炉尾部，跟上层窑炉出炉口的匣钵一起进入下一道工序。

作为改进，所述窑头排气风量1000～3000m³/h,窑尾排气风量 1000～3000m³/h。

从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：采用双层辊道窑装置生产正极材料不仅生产工艺参数稳定，例如温度场和气氛都可以保持较为恒定，从而能够确保产品一致性；同时上述工艺所用辊道窑为双层窑炉，每层窑炉运行六列330X330的方形匣钵，为常规单层四列辊道窑烧结装置的5倍；同时上述工艺能量利用率高，单位能耗低，为常规单层四列辊道窑烧结装置能耗的60％。

附图说明

图1是生产锂离子正极材料的双层辊道窑的侧视图。

图2是生产锂离子正极材料的双层辊道窑的正视图。