[发明专利]一种高镍多元正极材料的生产方法及生产用回转窑

说明书

本发明公开了一种高镍多元正极材料的生产方法，采用两段回转窑烧结的方式联动，完成高镍多元正极材料的烧成工艺，取代传统辊道窑及匣钵承载烧结的方式。所述的回转窑内腔采用高温下耐氧化的高铝陶瓷材料，且两段回转窑均可自由调整倾角；在倾角水平时，待烧物料在回转窑中加热反应；当倾角调至5度以上时，回转窑进行卸料。本发明将烧结时的承载方式由匣钵承载优化为动态方式，解决了物料在烧结过程中与烧结气氛接触不足的问题。同时，通过两段联动式的烧成方法，解决物料在烧结过程中产生水分对过程的影响问题；同时，由于动态的物料与烧结气氛接触面增大，使烧结过用气量减少，能耗降低。

技术领域

本发明涉及一种高镍多元正极材料的生产方法。

背景技术

锂离子电池(锂二次电池)以其轻量化、长寿命、清洁环保的优点越来越受到电池行业的青睐。锂离子电池的正极材料作为其关键材料一直以来是业内研究和发展的重点。目前，锂离子电池的正极材料主流有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂及镍钴锰三元材料，并且有NCA(镍钴铝)系、LOL(富锂锰固熔体)等新兴的材料加入其中，得到了广泛的商业化应用。其中，镍钴锰酸锂三元材料，特别是NCA材料，以其高容量、高能量密度的特点，满足了越来越高的能量密度的要求，受到更多的青睐。行业内一般将镍含量较高的NCA\NCM811等材料称为高镍多元材料。

现有的工业生产高镍含量的正极材料的方法通常为高温固相法。即采用高镍含量的氢氧化物(即前驱体)和氢氧化锂为原材料，混合后在窑炉中用高温烧结的方法生产，其烧结反应过程主要分为两段，前段是在600℃以下，参与反应的前驱物或原料中的水份、不稳定态物质的挥发和热分解，后段是在600℃以上，反应生成高镍多元材料，该过程一般需要氧气参与反应，属于吸氧反应。采用高温固相法烧成的窑炉一般以鼓风方式促进空气流通，以供给材料烧成所需要的氧气。但空气中氧气的比例有限，而通过大量通风则是会造成窑炉的热损失加大，烧结的温度不能得到保证。而向高温的窑炉中通氧气则会造成设备部件氧化和损耗。通常待烧材料被盛放在耐火匣钵中进行烧结，为使匣钵内材料能与氧所充分接触到，达到反应均匀，必须大量通氧。

传统的方法由于待烧材料固定，且采用一定的堆积方法。此种方法只能通过加大通氧量及增长保温时间段来使烧结反应更完全，这就造成了大量的氧气浪费，造成了大量的无功热损失；或者干脆采取两次烧成的办法，这么做更是延长了生产周期，更会导致产品不稳定。不但加大了能源的消耗，也不可避免地使烧成后的材料受到影响，晶粒生长不完全，晶格稳定性差，材料均一性不佳，批次稳定性和电化学性能受到严重影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种高镍多元正极材料的生产方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一个方面提供一种高镍多元正极材料的生产方法，其采用两段回转窑烧结的方式联动，完成高镍多元正极材料的烧成工艺，取代传统辊道窑及匣钵承载烧结的方式。

进一步地，所述的回转窑内腔采用高温下耐氧化的高铝陶瓷材料，且两段回转窑均可自由调整倾角；在倾角水平时，待烧物料在回转窑中加热反应；当倾角调至5度以上时，回转窑进行卸料。

进一步地，前段窑加热温度范围为500～600摄氏度，反应过程中从窑尾通入氮气，从窑头强制排风，控制窑内压力为微负压；后段加热温度范围为680度-780度，反应过程中从窑尾通入氧气，从窑头自然排风，窑内压力为微正压。

本发明另一个方面提供一种高镍多元正极材料生产用回转窑，其包括加热套，所述加热套内设置有回转窑内管，所述回转窑内管的一端设置有进料口，所述回转窑内管的另一端设置有卸料口；所述加热套的底部靠近进料口的一端设置有安装底座，靠近卸料口的一端设置有升降倾角调节器。

本发明所达到的有益效果是：