[发明专利]一种负极材料一体化制备工艺及生产设备

说明书

本发明提供一种负极材料一体化制备工艺，其解决了现有技术生产成本较高、资源浪费严重、工艺较复杂及产品受热不均匀的技术问题；其包括以下步骤：混料，升温、包覆，造粒、碳化，冷却，出料；本发明还提供一种负极材料一体化生产设备，其设有混料系统和搅拌系统，搅拌系统设有主轴和螺杆，其还设有包覆系统、造粒碳化系统及冷却系统，混料系统、包覆系统及造粒碳化系统均设置在设备平台上，混料系统、包覆系统、造粒碳化系统及冷却系统从上到下依次设置，搅拌系统还设有搅拌桨。本发明实现了负极材料包覆、造粒、碳化一体化的制备工艺，实现了设备的自动化，不仅可以节省设备投入，还大幅度的提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种负极材料一体化制备工艺及生产设备。

背景技术

锂电池是全球公认的绿色能源。受下游新能源汽车及储能电池需求增长的带动，全球及中国锂电池产业近几年取得了快速增长。近几年，全球及中国锂电池产值逐渐增加，全球3C锂电池市场日趋成熟，动力锂电池市场已经成为全球锂电池市场快速增长的最大引擎，而就区域市场来看，中国已成为全球锂电池发展最活跃的地区。新能源汽车、新材料等产业的不断发展，对锂电池企业将提出更高的要求，同时对于整个锂电产业也将是有力的提振。

负极材料是新能源汽车动力电池的四大材料中配套最为成熟的材料，也是影响锂电池能量密度的主要因素之一，在锂电池中的成本占比在10％～15％。理想的锂离子电池应该具备低电位、结构稳定、电位变化幅度小、锂离子脱嵌可逆性好、导电性能好、界面稳定性好及界面交流阻抗低等性能，以满足锂离子电池具有更高的能量密度及充放电功能。

而在制造锂电池负极材料过程中最核心的环节就是包覆碳化的过程。首先，负极材料生产需要的反应温度越来越高，这也成为了行业的趋势；其次，锂电池负极材料行业生产用物料有粉料及沥青焦等物质，这些物料的搅拌混合难度十分大，流动阻力也很强。负极材料生产过程中物料的混合搅拌效果成为决定产品质量的最重要因素之一。

传统的生产设备投入较大，生产效率较低，在碳化关键工序上，仍采用辊道窑或者推板窑，辊道窑对棍棒的质量要求比较高，而推板窑处理温度可控性较差、产品受热不均匀，热交换不充分。而且生产工艺包覆、造粒都是逐步进行，多种原材料逐一添加，均需要先完成升温操作，之后再冷却降温进行下一步，工艺较复杂，而且资源浪费严重。而且针对锂电池负极材料的粉料特点，传统的螺带式搅拌系统的结构在生产中并不能完全满足要求。

发明内容

本发明就是针对现有技术生产成本较高、资源浪费严重、工艺较复杂及产品受热不均匀的技术问题，提供一种负极材料一体化制备工艺及生产设备。

为解决上述技术问题，为此本发明提供一种负极材料一体化制备工艺，其包括如下步骤：

(1)混料

多种原材料通过进料口进入混料系统，将来料进行搅拌混合；

(2)升温、包覆

将包覆系统升温至指定温度，然后对材料进行包覆；

(3)造粒、碳化

将造粒碳化系统升至指定温度，然后对步骤(2)包覆后的材料进行造粒、碳化；

(4)冷却

将步骤(3)造粒碳化系统完成后的高温物料进行连续冷却，冷却系统在氮气的保护下将物料冷却至室温；

(5)出料

将步骤(4)冷却至室温的物料进行出料，继续后道工序的进行。

优选地，包覆系统温度设定为400℃-800℃。

优选地，造粒碳化系统温度设定为800℃-1000℃。