[发明专利]旋转反应装置及锂离子电池石墨类负极材料/磷酸盐、三元正极材料连续反应处理设备

说明书

本发明的旋转反应装置及锂离子电池石墨类负极材料/磷酸盐、三元正极材料连续反应处理设备，装置包括旋转反应器，旋转反应器的石墨类负极材料包覆/正极材料预烧结工作段外布置有一包覆/预烧结段加热炉，旋转反应器的反应腔内设置有一可与旋转反应器选择性实现同步旋转或异步旋转的扬料刮板机构；扬料刮板机构配置成在扬料时选择与旋转反应器同步旋转、而在刮料时选择与旋转反应器异步旋转。设备包括进料机构、出料机构和上述的旋转反应装置，进料机构和出料机构对接在旋转反应器的相应的进料端和出料端，旋转反应器外部在包覆/预烧结段加热炉和出料机构之间布置有炭化/烧结段加热炉。其具有包覆质量高、能防止粘壁结圈、成本低廉、节能环保的优点。

技术领域

本发明主要涉及锂离子电池石墨类负极材料/磷酸盐、三元正极材料制备领域，尤其涉及一种旋转反应装置及锂离子电池石墨类负极材料/磷酸盐、三元正极材料连续反应处理设备。

背景技术

用沥青包覆针状焦或天然石墨是锂离子电池石墨类负极材料生产的关键材料改性工艺。目前采用的主要工艺装备是包覆反应釜与滚筒炉。

包覆反应釜的工作原理是，通过在反应釜外部安装的电阻丝，通电发热使原料中的沥青组份软融与针状焦组份混合并在针状焦表面形成包覆膜，通过安装在反应器中间的搅拌桨，搅动物料，使沥青与针状焦充分接触并受热软融，完成沥青对针状焦的包覆。采用该种方式，其炉体是固定的，由于沥青的粘性，容易在炉内壁粘结，特别是在长时间的运行时，这种粘壁现象会持续发展，最终可能导致物料不能正常流动，被迫停机检修，设备作业率不高。

滚筒炉是一个在电阻炉的两端支撑的可旋转回转反应器本体，在电阻炉电阻丝通电加热条件下，通过滚筒炉自身的滚动使其内部物料混合，均匀受热，使原料中的沥青组份软融与针状焦组份混合并在针状焦表面形成包覆膜。采用该种方式，其炉内的物料不能良好地翻动，无法保证沥青对针状焦的均匀包覆。

和锂离子电池石墨类负极材料包覆炭化工艺过程类似。目前磷酸铁锂、镍钴锰酸锂/镍钴铝酸锂(NCM/NCA)三元等锂离子电池正极材料也多采用推板窑或辊道窑高温静态烧结。充分混合后的原料装入刚玉莫来石类陶瓷匣钵然后进入推板窑或辊道窑烧结，预烧结段温度控制在600℃以下，完成物料的排水排焦和包覆工作；高温烧结段温度控制在600℃-1000℃范围内，完成正极材料前驱体和锂盐的固相烧结反应。烧结过程中，陶瓷匣钵吸收了大量的热量，物料和匣钵在出料口需要冷却降温导致了大量热量损失。此外，由于采用静态烧结，传热受限，相对动态烧结而言需要更长的热处理停留时间，整体能耗较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种包覆/预烧结质量高、能防止粘壁结圈、成本低廉、节能环保的旋转反应装置及锂离子电池石墨类负极材料/磷酸盐、三元正极材料连续反应处理设备。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种旋转反应装置，包括旋转反应器，所述旋转反应器的包覆/预烧结工作段外布置有一包覆/预烧结段加热炉，所述旋转反应器的反应腔内设置有一可与旋转反应器选择性实现同步旋转或异步旋转的扬料刮板机构；所述扬料刮板机构配置成在扬料时选择与所述旋转反应器同步旋转、而在刮料时选择与所述旋转反应器异步旋转。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述扬料刮板机构包括扬料刮板驱动件、传动轴和扬料刮板件，所述传动轴伸至旋转反应器内并与扬料刮板驱动件连接，所述扬料刮板件安装在传动轴上。

所述扬料刮板件包括设于进料端处的第一扬料刮板单元和后部的第二扬料刮板单元，所述第一扬料刮板单元和第二扬料刮板单元沿物料输送方向呈间隔布置在传动轴上；所述第一扬料刮板单元和第二扬料刮板单元均由笼状支撑架组成，所述笼状支撑架安装在传动轴上。

所述第一扬料刮板单元靠近进料口的部分设置为一导料筒，所述导料筒的内部腔体装设有一导料螺旋，所述导料筒的筒壁上均匀开设有漏料孔。