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

说明书

本发明的锂离子电池石墨类负极材料/锂离子电池磷酸盐、三元正极材料连续反应处理设备，包括进料机构、旋转反应器和出料机构，进料机构和出料机构对接在旋转反应器相应的进料端和出料端，旋转反应器包括与进料端相接的石墨类负极材料包覆段/正极材料预烧结段和与包覆/预烧结段相接的石墨类负极炭化段/正极材料烧结段以实现反应物料从进料端、包覆/预烧结段、炭化/烧结段到出料端的依次连续输送，旋转反应器的包覆/预烧结段外布置有通过加热以实现反应物料包覆/预烧结的第一加热炉，旋转反应器的炭化/烧结段外布置有通过加热以实现反应物料炭化/烧结的第二加热炉。其具有能降低成本、节能环保、能简化工艺流程、可提高产品质量的优点。

技术领域

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

背景技术

目前锂离子电池石墨类负极材料制备工艺包覆炭化段采用的工艺是：首先将针状焦与沥青通过粉碎装置，分别粉碎到-20微米以下；再将二者按一定比例混合，然后送入包覆反应釜，反应釜外安装有电阻丝，通过器壁传热到反应釜内的物料，按一定的温度控制曲线控制物料的温度，完成沥青的软化、熔融和对针状焦的包覆和炭化。受设备传热限制，物料最高温度一般只能达到650℃，沥青中部分需要＞650℃高温才能分解的芳香烃不能得到分解，需要将包覆反应釜出来的物料通过另一台装有通水间接冷却装置的冷却釜喷水冷却到＜100℃后，再送入辊道窑或者推板窑加热到1000℃，使沥青中芳香烃进一步分解炭化，然后再送去石墨化炉在3000℃左右完成石墨化，冷却后经处理得到产品碳基锂电池石墨负极材料。也有直接将冷却釜出来的物料直接送入石墨化炉，在石墨化炉完成沥青中芳香烃进一步分解炭化的任务，但石墨化炉目前均以艾奇逊炉为主，艾奇逊炉没有完备的烟气捕捉和处理装置，环境污染严重。

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。

现有锂离子电池石墨类负极材料包覆炭化工艺存在以下问题：1、主要热工设备，反应釜、喷水冷却釜均为间断操作设备，并且单台设备处理能力低，人力成本高；2、受传热和限制，单台设备处理能力小，生产效率低；3、热工制度不合理，物料在包覆反应釜中被加热到650℃，出料时需通过喷水冷却釜用间接水冷的办法将物料降温到常温，然后再送入到辊道窑或推板窑，重新升温到1000℃左右，再喷水冷却到常温，能量浪费严重。

现有锂离子电池磷酸铁锂、三元等正极材料高温烧结工艺存在以下问题：1、高温静态烧结，物料在陶瓷匣钵中盛放，物料传热受限，导致停留时间较长，单台设备处理能力低、能耗高，人力和设备投资成本高；2、盛放物料的匣钵在高温烧结过程中吸收了大量的热量，出料口需要一并冷却导致能耗高。

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，提供一种能降低成本、节能环保、能简化工艺流程、可提高产品质量的锂离子电池石墨类负极材料/锂离子电池磷酸盐、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：