[实用新型]单晶形貌三元正极材料的粉碎处理装置

说明书

本实用新型提供了一种单晶形貌三元正极材料的粉碎处理装置。该装置包括颚式破碎机和多级连续对辊机，颚式破碎机具有第一进料口和第一出料口，第一进料口用于通入待破碎的单晶形貌三元正极材料；多级连续对辊机具有第二进料口，第二进料口与第一出料口相连，多级连续对辊机用于对第一出料口排出的物料进行多级连续破碎，且按照物料进料先后顺序，多级连续对辊机的每一级的两辊间间距依次减小。利用该装置粉碎烧结后板结的单晶形貌三元正极材料，可较为完整地保存烧结后的单晶颗粒形貌，有效防止可颗粒内部以及单晶颗粒外部形貌因外力发生的机械性破环，从而使粉碎后的成品保持了一次烧结后优异的产品性能，不因后续的粉碎工序而降低。

技术领域

本实用新型涉及电池材料技术领域，具体而言，涉及一种单晶形貌三元正极材料的粉碎处理装置。

背景技术

三元正极材料作为锂电池重要的制备材料，其结构尤其是其单晶形貌是否完整直接影响了锂电池的使用性能。传统方法生产的三元正极材料，烧结后会板结，并且硬度非常大。通常的生产工艺会直接对三元正极材料进行挤压粉碎，坚硬的物料经过外力的作用，烧结稳定的单晶形貌遭到破坏，单晶被挤裂，层状结构出现分层开裂，单晶表面残缺不全，进而产生较多的微粉颗粒，降低了产品粉碎处理的收集率，增加的残缺单晶形貌对粒径的测定、充放电性能以及高、低温长效循环性能都会有较大的影响。随着循环数圈的增加，三元正极材料充放电性能呈跳水式下降，不利于成品电池长时间循环使用，带来了诸多的安全隐患、使用成本增加等问题。

比如NCM三元正极材料的生产工艺，大部分生产厂家都采用的是高温固相法烧结，此方法得到含有镍钴锰以及锂盐的正极材料，在后续生产加工过程中还需要粗粉碎、细粉碎、过筛、包覆、二烧等多个工序的作业才能得到成品三元正极材料。高温固相法烧结过程中，混合均匀的前驱体和锂盐物料经过高温烧结，一系列的化学变化使得物料晶型转化和结构重组，重新生长的单晶与单晶之间紧密的粘连在一起，从而从外观上看便板结成了坚硬的块状，整个匣钵里的物料板结成一整块。常规的粉碎处理方法都是直接将板结块破碎成小块状，块状大小可以直接进入旋轮磨进行粗破碎，通过调节旋轮磨磨盘的间距来控制出料的粒径大小，根据该粒径选用不同的气流粉碎参数达到细粉碎的目的。正常情况下，破碎成5～6cm的块状物料，块状物料直接经过旋轮磨磨盘被碾压成2mm以下的小颗粒，之后根据不同粒径要求，使用不同参数条件的气流粉碎机，将小颗粒细粉碎，进行包覆二烧工艺，得到最终的三元正极材料。

然而，旋轮磨连续的物料进入，直接被机械研磨成小颗粒，单晶正极材料之间在磨盘中需要经过不断的摩擦，变成可以从磨盘间隙下落的粒径大小才能从磨盘中出来。由于烧结后的正极材料硬度较大，不易破碎，因此物料需要在磨盘中停留的时间较长，长时间的相互间摩擦挤压会破环烧结的单晶形貌，从而引起单晶的破裂，单晶分层以及表面的残缺，形成更多的微粉颗粒，单晶的破坏对粉碎后的材料粒径分布明显的减小，产生了更多的细微颗粒；之后经过气流粉碎，细小颗粒及破损严重的单晶都被吸走，粒径分布较窄，压实密度也相对较低，只有1.85g/cm³；粒径分布不均的物料进行气流细粉碎时由于大颗粒的存在，导致物料长时间的碰撞粉碎，增加了粉碎的成本；此外，晶型的破坏降低了材料本身的电性能，不利于充放电容量的保持，首次放电容量也较低，制成成品电池后循环数圈后充放电容量急剧下降，无法继续使用，降低了成品电池的使用寿命，增加了使用者的使用成本。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种单晶形貌三元正极材料的粉碎处理装置，以解决现有技术中破碎单晶形貌三元正极材料时容易破坏其晶体结构的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种单晶形貌三元正极材料的粉碎处理装置，其包括：颚式破碎机，具有第一进料口和第一出料口，第一进料口用于通入待破碎的单晶形貌三元正极材料；多级连续对辊机，具有第二进料口，第二进料口与第一出料口相连，多级连续对辊机用于对第一出料口排出的物料进行多级连续破碎，且按照物料进料先后顺序，多级连续对辊机的每一级的两辊间间距依次减小。