[发明专利]烧结炉微区气氛的控制方法及烧结炉

说明书

本发明提供一种烧结炉微区气氛的控制方法，将烧结炉升温至设定的温度，通入反应气体，将装有物料的多层匣钵放置于烧结炉进口处；匣钵按照设定的程序进入烧结炉内，根据炉内各温区的气体检测仪检测到的炉内气氛具体组成情况，调节炉内各温区的气流量，保证炉内各温区的氧分压达到标准要求；在烧结炉内的升温和保温区域，从烧结炉上预留的测定孔以一定的角度插入气体干扰装置，并快速通入反应气体。本发明的烧结炉微区气氛的控制方法，通过气体干扰装置进行微区气流扰动，提高气体利用效率，改善反应气体与物料的接触面积和时间，提高物料的装填量，通过在烧结炉各个温区插入气体检测仪实时监控各温区内气氛组成，减少气体浪费。

技术领域

本发明涉及锂电池材料制作领域，尤其涉及一种烧结炉微区气氛的控制方法及烧结炉。

背景技术

目前，合成三元正极材料最主流的方法为先用共沉淀法合成三元前驱体，然后采用高温固相法合成最终产品，其中最为关键的步骤为窑炉煅烧。三元正极材料的煅烧过程由阳离子扩散速率控制，因此，在氧化气氛中煅烧，表面会聚集大量的氧气，使阳离子空位增加，有利于阳离子扩散的加速，促进煅烧。所以，三元正极材料的煅烧过程要确保有足够多的氧分压。通常厂家会通过减少煅烧量从而减少废气量或者选择简单增加进气量和排气量的方法来增加氧分压。但通过减少煅烧量的方式增加了单位能耗且不利于产能的提高，采用增加进气量和出气量的方式，虽然保证了氧分压，但会造成气体浪费，增加生产成本。另一方面，放置多层匣钵的窑炉上下层物料接触的气量不同，导致上下层物料性能存在差别，致使产品一致性不佳。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种烧结炉微区气氛的控制方法及烧结炉，其能够减少气体的用量同时增加物料的装填量，进而提高产能。

本发明提供一种烧结炉微区气氛的控制方法，用于制作锂电池的正极材料，所述烧结炉微区气氛的控制方法包括以下步骤：

步骤1，将烧结炉升温至设定的温度，通入反应气体，将装有物料的多层匣钵放置于烧结炉进口处；

步骤2，匣钵按照设定的程序进入烧结炉内，根据烧结炉内各温区的气体检测仪检测到的炉内气氛具体组成情况，调节烧结炉内各温区的气流量，保证烧结炉内各温区的氧分压达到标准要求；

步骤3，在烧结炉内的升温和保温区域，从烧结炉上预留的测定孔以一定的角度插入气体干扰装置，并通过气体干扰装置快速通入反应气体。

进一步的，所述烧结炉升温温度设定为200-1200℃。

进一步的，所述步骤1中通入的反应气体流量设定为0.1-1000m³/hr。

进一步的，所述多层匣钵设置为1-3层，每层放置的物料重量设定为 0.1-6kg。

进一步的，所述步骤2中控制烧结炉内各温区的氧气含量设定为达到 10％-99.99％。

进一步的，所述气体干扰装置插入的角度设置为0度-90度。

进一步的，所述步骤3中通入的反应气体的流量设定为0.1-100m³/hr。

进一步的，所述物料为氢氧化镍钴锰和氢氧化镍钴铝中任意一种与碳酸锂和氢氧化锂中任意一种以及添加剂的干混料，所述添加剂为Al、Ti、Mg、Zr、 Ca、Zn、B、F、V、Sr、Ba、Y、Nd、Cs、W、Mo、Ru、Rd或镧系元素化合物。

进一步的，所述测定孔位于所述烧结炉的顶部、侧面或底部。

进一步的，所述反应气体为空气、氧气或按比例混合的空氧混合气体。

一种烧结炉，其应用于所述烧结炉微区气氛的控制方法，包括炉膛，所述炉膛的顶部、侧面及底部设有进气口和测定孔，所述测定孔中设有气体干扰装置。