[发明专利]锂电池专用纳米钛酸锂复合材料制备系统

说明书

锂电池专用纳米钛酸锂复合材料的制备系统，将二氧化钛、铝盐、碳源、锂盐、镁盐混合，首先把二氧化钛打浆，把铝盐、镁盐、锂盐溶解，将二氧化钛、铝盐、镁盐、锂盐投入分散剂中混合；并真空干燥得到前驱体；其中钛、铝、镁、锂、碳元素的摩尔比为5∶(0.05～0.3)∶(0.1～0.4)∶(4.95～4.7)∶(2～20)，将前驱体投入到惰性气体加热炉中高温煅烧，温度800～1000℃，时间超过8小时，再将煅烧后的产物降到室温得到碳包覆的钛酸锂复合材料。

技术领域

本发明涉及锂电池的制备领域，尤其是钛酸锂复合材料的生产领域。

背景技术

普通锂离子电池有高比能量、高比功率、高能量转换效率、长循环寿命等优点，但存在低温时难以放电和充电等问题。而钛酸锂电池采用钛酸锂为负极材料，添加纳米二氧化钛为辅料，以及增加压缩应变恒压阀等核心技术，是一种安全、环保、长寿命的新一代锂电池产品，无论在性能以及体积比上都大大超越了其他锂电池。普通锂电池在0℃以下充放电能力很低，无法正常工作，纳米钛酸锂电池在-30℃到55℃的情况下，充放电往返能量转化效率在86％～91％以上，性能十分优越。普通锂离子电池充放电循环寿命在5000次左右，纳米钛酸锂电池循环寿命可达20000次以上，使用期限超过15年。目前，该钛酸锂电池已广泛应用于电动汽车、电动自行车、电动叉车、搬运车、巡逻车、观光车，将来还可用于对电池安全性要求较高的电动大巴、矿用工程车以及军用和航天等领域。

但在生产钛酸锂电池工艺中，对二氧化钛、钛酸锂复合材料的要求很高，需要二氧化钛达到纳米级水平。但现有技术中生产的二氧化钛、钛酸锂复合材料在粒度、纯净度等因素上很难达到应用在钛酸锂电池的需求，难以大规模生产，停留在实验室级别。本发明的目的针对现有技术存在的问题，对现有技术进行改进，提高锂电池专用钛酸锂复合材料的工业化制备的成品率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的提供一种锂电池专用纳米钛酸锂复合材料的制备系统，包括：步骤1、粉碎；步骤2、酸解；步骤3、沉降；步骤4、结晶；步骤5、水解；步骤6、一次水洗；步骤7、漂白；步骤8、二次水洗；步骤9、晶种的制备；步骤10、盐处理；步骤11、煅烧；步骤12、粉碎；步骤13、钛酸锂复合材料的合成；步骤14、三次水洗；步骤15、压干；步骤16、闪蒸干燥；步骤17、微米粉碎；步骤18、选粉分级；步骤19、脉冲除尘。

其中步骤5：将处理过的晶种注入水解槽中进行水解，钛液中的硫酸氧钛在加热的条件下，通过活性晶种的诱导进行水解，制成具有一定粒径的水合二氧化钛。

5.1、把配好的钛液计量好分别打入水解预热锅和晶种钛液槽，当液面到达搅拌桨时，即开启预热锅搅拌，把配好浓度的液碱计量好打进晶种碱液槽备用。

5.2、打完料后，打开预热锅蒸汽进口阀，给钛液升温，升温终点温度控制在96℃，等待加晶种。当预热锅钛液温度升到75℃时，打开晶种钛液槽蒸汽进口阀，给晶种钛液升温；接着打开液碱槽蒸汽进口阀给液碱升温至85℃，并保持此温度；待晶种钛液升温至85℃时，启动晶种制作槽搅拌，打开液碱槽放料阀把液碱快速放进晶种制作槽，接着打开晶种钛液槽放料阀使晶种钛液和液碱在晶种制作槽里中和，放完晶种钛液后继续加热晶种制作槽里的物料至96℃时停止加热，快速检测其稳定性，当稳定性在130ml时快速打开晶种制作槽出口阀，把制作好的晶种快速放进预热到96℃的预热锅钛液里。让预热锅的钛液升温到96℃再等晶种做好，不能让晶种制好等钛液升温，否则晶种稳定性会急剧下降，影响整锅质量。

5.3、加完晶种后搅拌10分钟，打开水解锅进口阀，打开预热锅放料阀，把预热锅的钛液放到水解锅里，同时启动水解锅搅拌。

5.4、待预热锅钛液放到水解锅后，打开水解锅直接蒸汽进口阀，开始水解升温。

5.5、水解钛液一次沸腾后(从升温到沸腾的时间要求≤28分钟)，调小蒸汽，防止过渡沸腾；当水解达到1∶1发白时，停蒸汽、停搅拌保温30分钟。