[发明专利]负极材料多级串联连续加热包覆造粒的生产工艺

说明书

本发明涉及一种负极材料多级串联连续加热包覆造粒的生产工艺，采用一体化的包覆造粒装置生产负极材料，用真空上料机将基材、包覆粘结材料及添加剂按设定的比例装入混料釜内，混合均匀的物料投入中温包覆釜内实现初级包覆造粒；然后物料投入高温包覆釜内进行终级包覆造粒，包覆造粒结束后物料进入冷却釜冷却。本发明通过设置混料釜、中温包覆釜和高温包覆釜，在保证包覆造粒的材料按预定升温曲线反应的同时，大大节省了采用单釜反应时的升温、降温过程时间，且包覆造粒装置采用一体化结构，能够节省点地面积及制造成本。

技术领域

本发明涉及锂离子负极材料生产技术领域，尤其涉及一种负极材料多级串联连续加热包覆造粒的生产工艺。

背景技术

目前，锂离子电池负极材料制造过程中的包覆造粒工序通常在一个高温包覆釜内完成，被包覆造粒的材料在高温包覆釜内进行机械搅拌和升温，材料中的基材、辅材及粘结材料实现软化—溶化—融合—粘结包覆强化的过程。这一过程中需按负极材料造粒包覆的具体要求确定升温曲线，高温包覆釜内前期升温一般以粘结材料软化点温度为起始温度，然后逐步提升到粘结材料与基材能够充分融合的温度，随着高温包覆釜内温度的升高，粘结材料逐步软化及熔化，在机械搅拌的作用下基材、辅材同粘结材料充分融合，实现对基材的包覆和造粒。高温包覆釜中第一阶段的温度一般控制在300～400℃，耗时约4小时。之后，高温包覆釜进行第二阶段升温过程，升温至550～600℃，进一步升温的目的是使高温包覆釜内已完成粘结包覆的材料受热均匀，使物料粘结包覆后的粘结材料得到强化，包覆粘结强度和物料的振实密度得到进一步提升，挥发份进一步排出。这个过程需耗时5-6小时，其中高温包覆釜内的温度从第一阶段的400℃提升到第二阶段的600℃一般需耗时1-2小时。

上述包覆造粒工艺由于是在同一釜(高温包覆釜)内完成包覆造粒两个阶段的工序，当物料完成包覆造粒出釜后，高温包覆釜内的温度仍为600℃左右，在下次投料前高温包覆釜的温度需要从600℃降至300℃，这个降温过程大约需4～6小时，因此无法实现连续生产；而这一时间间隔将大幅降低高温包覆釜的使用效率，造成能效浪费，成本抬。而企业如果采用高温包覆釜卸料后不降温直接投料的方式组织生产，则产品品质会受到不同程度影响。

申请号为201510606723.0的中国专利公开了一种“二次造粒锂离子电池负极材料及其制备方法”，其将基材、包覆粘结材料和添加剂先置于混合机中低温(60～150℃)搅拌，然后将混合物投入高温反应釜中，在融合温度为20～800℃的条件下反应5～10h，得到二次造粒好的材料；但是其没能经过300～400℃的中温反应，可能导致基材、辅材同粘结材料的整合不够充分，从而影响最终制备得到的锂离子电池负极材料的性能。

发明内容

本发明提供了一种负极材料多级串联连续加热包覆造粒的生产工艺，通过设置混料釜、中温包覆釜和高温包覆釜，在保证包覆造粒的材料按预定升温曲线反应的同时，大大节省了采用单釜反应时的升温、降温过程时间，且包覆造粒装置采用一体化结构，能够节省点地面积及制造成本。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

负极材料多级串联连续加热包覆造粒的生产工艺，采用一体化的包覆造粒装置生产负极材料，该一体化的包覆造粒装置由自上至下依次串联的混料釜、中温包覆釜、高温包覆釜及冷却釜；具体括如下步骤：

1)用真空上料机将基材、包覆粘结材料及添加剂按设定的比例装入混料釜内，物料在常温下，用40～80转/分的转速搅拌，实现充分混合；

2)在混料釜内混合均匀后的物料，通过混料釜底部的阀门一投入中温包覆釜中；中温包覆釜内的温度保持在300～400℃；物料在中温包覆釜内以10～11转/分的速度搅拌4小时以上，实现初级包覆造粒；