專利名稱：鋰電池正極或負(fù)極材料的生產(chǎn)設(shè)備及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰電池正極或負(fù)極材料的生產(chǎn)設(shè)備及工藝，采用固相合成法生產(chǎn)鋰電池正極或負(fù)極材料。
背景技術(shù)：
鋰離子電池的生產(chǎn)是新興的行業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景。目前較為成熟的鋰離子電池正(負(fù))極材料制備方法主要采用固相合成法，其主要優(yōu)勢在于工藝十分簡單，制備條件容易控制。以錳酸鋰正極材料的制備過程為例，將Li2CO3與MnA原料顆?；旌?，在 500-900°C的高溫煅燒數(shù)小時(shí)，即可得到錳酸鋰。以LiCoA正極材料的制備過程為例，將碳酸鋰Li2CO3和鈷的氧化物(如碳酸鈷CoC03、堿式碳酸鈷2CoC03 · 3Co (OH)2 · 3H20、氧化亞鈷CoO、氧化鈷Co2O3或Co3O4等)顆粒按比例混合，在空氣氣氛下500-900°C煅燒若干小時(shí)固相熱合成制備而成。以鈦酸鋰負(fù)極材料的制備過程為例，將碳酸鋰Li2CO3和鈦的氧化物 (如Ti20，TiO, Ti2O3，Ti3O5，Ti4O7，TiO2,碳酸鈦、堿式碳酸鈦等)顆粒按比例混合，在空氣氣氛500-900°C煅燒若干小時(shí)固相熱合成制備而成。然而固相合成法作為一種重要的鋰離子電池正(負(fù))極材料制備方法，其生產(chǎn)制備工藝為球磨機(jī)混合后進(jìn)入板式電爐加熱的不連續(xù)生產(chǎn)方式，自動(dòng)化程度極低，很難適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)。因此，有必要通過生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)的規(guī)?；?，提高鋰離子電池性能并降低正(負(fù))極材料的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鋰電池正極或負(fù)極材料的生產(chǎn)設(shè)備及工藝，解決原有設(shè)備自動(dòng)化程度低、無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)的缺陷，實(shí)現(xiàn)高效、低能耗并連續(xù)生產(chǎn)鋰電池正極或負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明的目的是以如下方式實(shí)現(xiàn)的該鋰電池正極或負(fù)極材料的生產(chǎn)設(shè)備，由給料裝置、流化床混合裝置、氣固分離器、螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段、螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段以及冷卻裝置組成，螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段處于螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段上部并且二者外部分別有加熱裝置、內(nèi)部設(shè)置螺旋翻料器，螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段頂部裝置氣固分離器，螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段下端連接冷卻裝置，冷卻裝置設(shè)置有產(chǎn)物出口，流化床混合裝置的上端連接氣固分離器，流化床混合裝置下端側(cè)面布置螺旋式給料裝置，給料裝置上設(shè)置原料入口，流化床混合裝置底部設(shè)置有流化進(jìn)氣口，氣固分離器頂端設(shè)有氣體出口 ；螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段底部設(shè)置反應(yīng)段進(jìn)氣口。流化床混合裝置下端布置的給料裝置至少一個(gè)，給料裝置或?yàn)?個(gè)、3個(gè)、4個(gè)，給料裝置為2個(gè)以上時(shí)周向均布。冷卻裝置為水套冷卻裝置，設(shè)置有冷卻器水進(jìn)口和冷卻器出口。利用以上生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)鋰電池正極或負(fù)極材料的工藝，采用以下流程鋰電池正極或負(fù)極制備原料首先經(jīng)給料裝置進(jìn)入流化床混合裝置；在流化床混合裝置中，鋰電池正極或負(fù)極制備原料充分混合，并經(jīng)過氣固分離器分離后進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段；在螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段中，將鋰電池正極或負(fù)極制備原料預(yù)熱至200-600°C 后直接進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段；在螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段中，鋰電池正極或負(fù)極制備原料在300-900°C的溫度下，反應(yīng)生成鋰電池正極或負(fù)極材料，而生成的鋰電池正極或負(fù)極材料則進(jìn)入冷卻裝置；在冷卻裝置中對(duì)生成的鋰電池正極或負(fù)極材料進(jìn)行冷卻，生成的鋰電池正極或負(fù)極材料最終從產(chǎn)物出口排出。鋰電池正極或負(fù)極制備原料的粒徑為0. 1-100 μ m。鋰電池正極或負(fù)極制備原料連續(xù)經(jīng)過螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段、螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段。流化床混合裝置底部的流化進(jìn)氣口通有不參與生成鋰電池正極或負(fù)極材料反應(yīng)的流化氣體。螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段底部設(shè)置反應(yīng)段進(jìn)氣口通有參與或不參與生成鋰電池正極或負(fù)極材料反應(yīng)的流化氣體。螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段和螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段加熱裝置，其熱量通過電爐或高溫?zé)釤煔馓峁?。本發(fā)明通過生產(chǎn)設(shè)備解決原有設(shè)備自動(dòng)化程度低、無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)的缺陷，實(shí)現(xiàn)高效、低能耗并連續(xù)生產(chǎn)鋰電池正極或負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝，具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1)在正極或負(fù)極制備原料的混合階段，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)正極或負(fù)極制備原料的連續(xù)混合。目前較為成熟的混合技術(shù)采用的是將二至四種粒徑為ο. 1-ΙΟΟμπι鋰電池正極或負(fù)極制備原料加入裝有瑪瑙球的球磨機(jī)中混合，經(jīng)過3-5小時(shí)后從球磨機(jī)中排出，因此無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)混合，本發(fā)明則利用流化床的強(qiáng)烈混合能力，將鋰電池正極或負(fù)極制備原料經(jīng)給料裝置連續(xù)加入流化床混合裝置中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋰電池正極或負(fù)極制備原料的連續(xù)混合，省略了由于使用磨球機(jī)所帶來的停機(jī)加料，排料過程。即節(jié)約了人力成本，又提高了生產(chǎn)效率。(2)由于本發(fā)明采用流化床作為混合裝置，其極強(qiáng)的擾動(dòng)能力能夠使正極或負(fù)極制備原料混合均勻，從而解決了由于局部結(jié)構(gòu)的非均一性導(dǎo)致的電化學(xué)性能下降的問題。(3)在正極或負(fù)極制備原料的反應(yīng)階段，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)鋰電池正極或負(fù)極材料的連續(xù)生產(chǎn)。在反應(yīng)階段，目前的工藝過程主要是將正極或負(fù)極制備原料手工分裝至各個(gè)坩堝中并開通風(fēng)孔后，放入板式電爐中經(jīng)預(yù)熱階段、反應(yīng)階段以及冷卻階段后，手工取出。 整個(gè)反應(yīng)階段，自動(dòng)化程度及生產(chǎn)效率較低，無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求。本發(fā)明則利用螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置，將正極或負(fù)極制備原料由上到下，利用螺旋走料方式連續(xù)經(jīng)過，預(yù)熱階段、反應(yīng)階段及冷卻階段后，實(shí)現(xiàn)鋰電池正極或負(fù)極材料的制備。省略了目前工藝過程中的手工環(huán)節(jié)，提高了生產(chǎn)效率，使之能夠適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的要求。(4)在正極或負(fù)極制備原料的反應(yīng)階段，傳統(tǒng)工藝中，正極或負(fù)極制備原料坩堝中無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成其晶粒無規(guī)則形狀，晶界尺寸較大，粒度分布范圍寬，從而降低了其電化學(xué)性能。而利用螺旋走料方式則增加了顆粒之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使晶粒具備了結(jié)構(gòu)均一、晶界尺寸小、粒徑分布范圍小等優(yōu)點(diǎn)，提高了其電化學(xué)性能。(5)本發(fā)明可以極大地降低反應(yīng)裝置占地面積，與傳統(tǒng)的工藝相比其占地面積能降低 40%-70%。(6)在傳統(tǒng)的工藝流程中，采用了電加熱來維持反應(yīng)所需溫度。本發(fā)明可以采用燃
4燒器直接燃燒天然氣、合成氣、油以及煤等化石燃料，利用燃燒后的高溫?zé)煔鉃榉磻?yīng)裝置預(yù)熱段和反應(yīng)段提供熱量，維持反應(yīng)溫度?；剂蠟橐淮文茉矗娔苁嵌文茉?，與直接電加熱相比，采用化石燃料更為經(jīng)濟(jì)，具有明顯的節(jié)能效果。


圖1為本發(fā)明一種設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明另一種設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明第三種設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參照圖1、圖2、圖3，該鋰電池正極或負(fù)極材料的生產(chǎn)設(shè)備，它由給料裝置1、流化床混合裝置2、氣固分離器3、螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4、螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5以及冷卻裝置6組成，螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4處于螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5上部并且二者外部分別有加熱裝置、內(nèi)部設(shè)置螺旋翻料器，螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4頂部裝置氣固分離器3，螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5下端連接冷卻裝置6，冷卻裝置6設(shè)置有產(chǎn)物出口 E，流化床混合裝置2的上端連接氣固分離器3，流化床混合裝置2 下端側(cè)面布置螺旋式給料裝置1，給料裝置1上設(shè)置原料入口 A，流化床混合裝置2底部設(shè)置有流化進(jìn)氣口 B，氣固分離器3頂端設(shè)有氣體出口 G ；螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5底部設(shè)置反應(yīng)段進(jìn)氣口 C。冷卻裝置6為水套冷卻裝置，設(shè)置有冷卻器水進(jìn)口 D和冷卻器出口 F。其中圖1示出了流化床混合裝置2下端布置一個(gè)給料裝置1的情況；圖2示出了兩個(gè)給料裝置1的情況，第一給料裝置1-1和第二給料裝置1-2對(duì)稱布置；圖3出了三個(gè)給料裝置1的情況，第一給料裝置1-1、第二給料裝置1-2和第三給料裝置1-3沿周向均布。圖1、 圖2、圖3除了因?yàn)榻o料裝置1的數(shù)量不同外，其它部分結(jié)構(gòu)相同。通過以上設(shè)備生產(chǎn)鋰電池正極或負(fù)極材料的工藝，采用以下流程鋰電池正極或負(fù)極制備原料首先經(jīng)給料裝置1進(jìn)入流化床混合裝置2 ；在流化床混合裝置2中，鋰電池正極或負(fù)極制備原料充分混合，并經(jīng)過氣固分離器3分離后進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4 ；在螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4中，將鋰電池正極或負(fù)極制備原料預(yù)熱至 200-60(TC后直接進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5 ；在螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5 中，鋰電池正極或負(fù)極制備原料在300-900°C的溫度下，反應(yīng)生成鋰電池正極或負(fù)極材料， 而生成的鋰電池正極或負(fù)極材料則進(jìn)入冷卻裝置6 ；在冷卻裝置6中對(duì)生成的鋰電池正極或負(fù)極材料進(jìn)行冷卻，生成的鋰電池正極或負(fù)極材料最終從產(chǎn)物出口 E排出。鋰電池正極或負(fù)極制備原料的粒徑為0. 1-100 μ m。鋰電池正極或負(fù)極制備原料連續(xù)經(jīng)過螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4、螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5。流化床混合裝置2底部的流化進(jìn)氣口 B通有不參與生成鋰電池正極或負(fù)極材料反應(yīng)的流化氣體。螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5底部設(shè)置反應(yīng)段進(jìn)氣口C通有參與或不參與生成鋰電池正極或負(fù)極材料反應(yīng)的流化氣體。螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4和螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5加熱裝置，其熱量通過電爐或高溫?zé)釤煔馓峁?。具體實(shí)例1
一種錳酸鋰電池正極材料的生產(chǎn)工藝如附圖2所示，將粒徑為0. 1-100 μ m的碳酸鋰
5LiC03和錳的含氧化合物(如Mn304、Mn203、Mn02等)顆粒分別由第一給料裝置1_1和第二給料裝置1-2進(jìn)入流化床混合裝置2，在流化床混合裝置2中碳酸鋰LiC03和錳的含氧化合物(如Mn304、Mn203、Mn02等)顆粒由通入流化床混合裝置2的氮?dú)?或空氣或熱煙氣)實(shí)現(xiàn)流化并充分混合，并經(jīng)過氣固分離器3分離后進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4，在溫度為200-500°C螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4中，將碳酸鋰LiC03和錳的含氧化合物(如 Mn304、Mn203、Mn02等)的混合物預(yù)熱若干小時(shí)后直接進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段 5，在螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5中，鋰電池正極制備原料在300-900°C的溫度下，反應(yīng) 2^15小時(shí)后生成錳酸鋰，生成的錳酸鋰則進(jìn)入冷卻裝置6，在螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5下部反應(yīng)段進(jìn)氣口 C通入流化氣體空氣(或氮?dú)饣驘釤煔?，在冷卻裝置6中采用表面式水冷卻方式對(duì)生成的錳酸鋰進(jìn)行冷卻，冷卻水從冷卻器水進(jìn)口 D流入，并從冷卻器水出口 F 流出；生成的錳酸鋰最終從產(chǎn)物出口 E排出，反應(yīng)裝置預(yù)熱段和反應(yīng)段的熱量可通過電爐或高溫?zé)釤煔馓峁?。具體實(shí)例2
一種磷酸鐵鋰電池正極材料的生產(chǎn)工藝如圖3所示，將粒徑為0. 1-100 μ m碳酸鋰、磷酸鐵(或磷酸亞鐵)、還原劑顆粒分別由第一給料裝置1-1、第二給料裝置1-2和第三給料裝置1-3進(jìn)入流化床混合裝置2，在流化床混合裝置2中碳酸鋰、磷酸鐵(或磷酸亞鐵)、還原劑顆粒由通入流化床混合裝置2的氮?dú)?或空氣或熱煙氣)實(shí)現(xiàn)流化并充分混合，并經(jīng)過氣固分離器3分離后進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4，在溫度為200-600°C螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4中，將碳酸鋰、磷酸鐵(或磷酸亞鐵)、還原劑顆粒的混合物預(yù)熱5小時(shí)后直接進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5，在螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5中，在 400-900°C的溫度下經(jīng)過2 15小時(shí)反應(yīng)生成磷酸鐵鋰；生成的磷酸鐵鋰則進(jìn)入冷卻裝置6， 在螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5下部反應(yīng)段進(jìn)氣口 C通入流化氣體氮?dú)饣驘釤煔?嚴(yán)格控制含氧量)，在冷卻裝置6中采用表面式水冷卻方式對(duì)生成的磷酸鐵鋰進(jìn)行冷卻，冷卻水從冷卻器水進(jìn)口 D流入，并從冷卻器水出口 F流出；生成的磷酸鐵鋰最終從產(chǎn)物出口 E排出，反應(yīng)裝置預(yù)熱段和反應(yīng)段的熱量可通過電爐或高溫?zé)釤煔馓峁＞唧w實(shí)例3
一種三元型鋰電池正極材料的生產(chǎn)工藝如圖2所示，將粒徑為0. 1-100 μ m碳酸鋰、 Ni-含氧化合物、Co-含氧化合物、Mn-含氧化合物等顆粒分別由第一給料裝置1-1和第二給料裝置1-2加入流化床混合裝置2，在流化床混合裝置2中碳酸鋰、Ni-含氧化合物、Co-含氧化合物、Mn-含氧化合物等顆粒由通入流化床混合裝置2的氮?dú)鈱?shí)現(xiàn)流化并充分混合，并經(jīng)過氣固分離器3分離后進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4，在溫度為200-600°C螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4中，將碳酸鋰、Ni-含氧化合物、Co-含氧化合物、Mn-含氧化合物顆粒的混合物預(yù)熱2 15小時(shí)后直接進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5，在螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5中，在500-900°C的溫度下經(jīng)過2 15小時(shí)反應(yīng)生成三元型鋰電池正極材料；生成的三元型鋰電池正極材料則進(jìn)入冷卻裝置6，在螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5下部反應(yīng)段進(jìn)氣口 C通入流化氣體空氣(或氮?dú)饣驘釤煔?，在冷卻裝置6中采用表面式水冷卻方式對(duì)生成的三元型鋰電池正極材料進(jìn)行冷卻，冷卻水從冷卻器水進(jìn)口 D流入，并從冷卻器水出口 F流出；生成的三元型鋰電池正極材料最終從產(chǎn)物出口 E排出，反應(yīng)裝置預(yù)熱段和反應(yīng)段的熱量可通過電爐或高溫?zé)釤煔馓峁?br> 具體實(shí)例4
一種鈦酸鋰鋰電池負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝如附圖2所示，將粒徑為10 μ m碳酸鋰、鈦的含氧化合物等顆粒分別由第一給料裝置1-1和第二給料裝置1-2加入流化床混合裝置2，在流化床混合裝置2中碳酸鋰、鈦的含氧化合物等顆粒由通入流化床混合裝置2的氮?dú)鈱?shí)現(xiàn)流化并充分混合，并經(jīng)過氣固分離器3分離后進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4，在溫度為 200-500°C螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4中，將碳酸鋰、鈦的含氧化合物等顆粒的混合物預(yù)熱2 15小時(shí)后直接進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5，在螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5中，在500-900°C的溫度下經(jīng)過2 15小時(shí)反應(yīng)生成鈦酸鋰；生成的鈦酸鋰則進(jìn)入冷卻裝置6，在螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5下部反應(yīng)段進(jìn)氣口 C通入流化氣體空氣(或氮?dú)饣驘釤煔?，在冷卻裝置6中采用表面式水冷卻方式對(duì)生成的鈦酸鋰進(jìn)行冷卻，冷卻水從冷卻器水進(jìn)口 D流入，并從冷卻器水出口 F流出；生成的鈦酸鋰鋰電池負(fù)極材料最終從產(chǎn)物出口 E排出，反應(yīng)裝置預(yù)熱段和反應(yīng)段的熱量可通過電爐或高溫?zé)釤煔馓峁＞唧w實(shí)例5
一種鈷酸鋰鋰電池正極材料的生產(chǎn)工藝如圖2所示，將粒徑為0. 1-100 μ m碳酸鋰、鈷的含氧化化物(如碳酸鈷CoC03、堿式碳酸鈷2CoC03 ·3&) (OH) 2 ·3Η20、氧化亞鈷CoO、氧化鈷Co203或Co304等)由第一給料裝置1_1和第二給料裝置1_2加入流化床混合裝置2， 向流化床混合裝置底端A通入空氣(或氮?dú)?，進(jìn)入流化床混合裝置2的碳酸鋰、鈷的含氧化化物(如碳酸鈷CoC03、堿式碳酸鈷2CoC03 · 3Co (OH) 2 · 3H20、氧化亞鈷CoO、氧化鈷Co203 或Co304等)在流化床混合裝置中流化并充分混合；碳酸鋰、鈷的含氧化化物(如碳酸鈷 CoC03、堿式碳酸鈷2CoC03 · 3Co (OH) 2 · 3H20、氧化亞鈷CoO、氧化鈷Co203或Co304等)經(jīng)過氣固分離器3分離后進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4，在溫度為200-500°C螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段4中，將碳酸鋰、鈷的氧化物(如碳酸鈷CoC03、堿式碳酸鈷2CoC03 3Co (OH) 2 · 3H20、氧化亞鈷CoO、氧化鈷Co203或Co304等)顆粒的混合物預(yù)熱2 15小時(shí)后直接進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5，在螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5中，在 500-900°C的溫度下經(jīng)過2 15小時(shí)反應(yīng)生成鈷酸鋰；生成的鈷酸鋰則進(jìn)入冷卻裝置6，在冷卻裝置6中采用表面式水冷卻方式對(duì)生成的鈷酸鋰進(jìn)行冷卻，在螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段5下部反應(yīng)段進(jìn)氣口 C通入流化氣體空氣(或氮?dú)饣驘釤煔?，冷卻水從冷卻器水進(jìn)口 D 流入，并從冷卻器水出口 F流出；生成的鈷酸鋰鋰電池負(fù)極材料最終從產(chǎn)物出口 E排出，反應(yīng)裝置預(yù)熱段和反應(yīng)段的熱量可通過電爐或高溫?zé)釤煔馓峁?br> 權(quán)利要求
1.一種鋰電池正極或負(fù)極材料的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于它由給料裝置(1)、流化床混合裝置(2)、氣固分離器(3)、螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段(4)、螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段(5)以及冷卻裝置(6)組成，螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段(4)處于螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段(5)上部并且二者外部分別有加熱裝置、內(nèi)部設(shè)置螺旋翻料器，螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段(4 )頂部裝置氣固分離器(3 )，螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段(5 )下端連接冷卻裝置(6)，冷卻裝置(6)設(shè)置有產(chǎn)物出口(E)，流化床混合裝置(2)的上端連接氣固分離器(3 )，流化床混合裝置(2 )下端側(cè)面布置螺旋式給料裝置(1)，給料裝置(1)上設(shè)置原料入口(A)，流化床混合裝置(2)底部設(shè)置有流化進(jìn)氣口(B)，氣固分離器(3)頂端設(shè)有氣體出口 (G)；螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段(5)底部設(shè)置反應(yīng)段進(jìn)氣口(C)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池正極或負(fù)極材料的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于流化床混合裝置(2)下端布置的給料裝置(1)至少一個(gè)，給料裝置(1)或?yàn)?個(gè)、3個(gè)、4個(gè)，給料裝置 (1)為2個(gè)以上時(shí)周向均布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池正極或負(fù)極材料的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于冷卻裝置 (6)為水套冷卻裝置，設(shè)置有冷卻器水進(jìn)口(D)和冷卻器出口(F)。
4.一種利用權(quán)利要求1或2或3的生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)鋰電池正極或負(fù)極材料的工藝，其特征在于采用以下流程鋰電池正極或負(fù)極制備原料首先經(jīng)給料裝置(1)進(jìn)入流化床混合裝置(2);在流化床混合裝置(2)中，鋰電池正極或負(fù)極制備原料充分混合，并經(jīng)過氣固分離器 (3 )分離后進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段(4 )；在螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段(4 )中， 將鋰電池正極或負(fù)極制備原料預(yù)熱至200-600°C后直接進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段(5);在螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段(5)中，鋰電池正極或負(fù)極制備原料在300-900°C的溫度下，反應(yīng)生成鋰電池正極或負(fù)極材料，而生成的鋰電池正極或負(fù)極材料則進(jìn)入冷卻裝置(6)；在冷卻裝置(6)中對(duì)生成的鋰電池正極或負(fù)極材料進(jìn)行冷卻，生成的鋰電池正極或負(fù)極材料最終從產(chǎn)物出口(E)排出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的生產(chǎn)鋰電池正極或負(fù)極材料的工藝，其特征在于鋰電池正極或負(fù)極制備原料的粒徑為0. 1-100 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的生產(chǎn)鋰電池正極或負(fù)極材料的工藝，其特征在于鋰電池正極或負(fù)極制備原料連續(xù)經(jīng)過螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段(4)、螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的生產(chǎn)鋰電池正極或負(fù)極材料的工藝，其特征在于流化床混合裝置(2)底部的流化進(jìn)氣口(B)通有不參與生成鋰電池正極或負(fù)極材料反應(yīng)的流化氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的生產(chǎn)鋰電池正極或負(fù)極材料的工藝，其特征在于螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段(5)底部設(shè)置反應(yīng)段進(jìn)氣口(C)通有參與或不參與生成鋰電池正極或負(fù)極材料反應(yīng)的流化氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的生產(chǎn)鋰電池正極或負(fù)極材料的工藝，其特征在于螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段(4)和螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段(5)加熱裝置，其熱量通過電爐或高溫?zé)釤煔馓峁?br> 全文摘要
一種鋰電池正極或負(fù)極材料的生產(chǎn)設(shè)備及工藝，生產(chǎn)設(shè)備由給料裝置、流化床混合裝置、氣固分離器、螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段、螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段以及冷卻裝置組成；鋰電池正極或負(fù)極制備原料首先經(jīng)給料裝置進(jìn)入流化床混合裝置，充分混合后經(jīng)過氣固分離器分離后依次進(jìn)入螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置預(yù)熱段和螺旋連續(xù)走料反應(yīng)裝置反應(yīng)段，加熱反應(yīng)生成鋰電池正極或負(fù)極材料，而后進(jìn)入冷卻裝置進(jìn)行冷卻后最終從產(chǎn)物出口排出。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)高效、低能耗并連續(xù)生產(chǎn)鋰電池正極或負(fù)極材料的目的。
文檔編號(hào)H01M4/48GK102427128SQ20111041416
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者向文國, 李俊峰, 段鈺鋒, 王岳, 蔣永樂, 蔣永善, 賀兆書 申請人:濟(jì)寧市無界科技有限公司