本發(fā)明涉及窖爐設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種六列裝電池材料燒結(jié)爐。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對電池新材料需求的不斷增加，再加上手機、筆記本電腦、數(shù)碼相機、攝像機、汽車等產(chǎn)品對新型、高效、環(huán)保電池材料的強勁需求，我國電池新材料市場將不斷擴大。

電池材料主要包括鈷酸鋰(LiCoO₂)、鎳酸鋰(LiNiO₂)、錳酸鋰(LiMn₂O₄)和磷酸鐵鋰(LiFePO₄)等，這些電池材料的合成方法主要有高溫固相合成法、水熱合成法、液相共沉淀法、模版法等，考慮到工藝流程的簡單程度、制備條件的易控程度以及易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的特點，目前產(chǎn)業(yè)上生產(chǎn)選擇的大多數(shù)為高溫固相合成法：將鋰鹽、鐵鹽、磷鹽等主要原料和一些添加劑按化學(xué)計量比混合均勻后，在氬氣或氮氣等惰性氣氛保護下，于300℃左右使混合物初步分解，然后升溫到600℃～800℃，保溫適當時間，就可以得到需要的電池材料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請的發(fā)明人考慮到現(xiàn)有的制造電池材料的電池材料燒結(jié)爐的爐膛中一般并列放置四列匣缽用于盛裝電池材料，由于匣缽與爐膛內(nèi)壁之間要預(yù)留一定間隙、電池材料燒結(jié)爐的殼體占用一定空間、兩個電池材料燒結(jié)爐之間還要預(yù)留出用于安裝或更換支承輥的預(yù)留空間，當生產(chǎn)車間面積一定時，四列匣缽的電池材料燒結(jié)爐產(chǎn)量低下、能耗較高。本發(fā)明的目的在于提供一種六列裝電池材料燒結(jié)爐，占地面積小，產(chǎn)量高、能耗低。

本發(fā)明提供的六列裝電池材料燒結(jié)爐，包括殼體，所述殼體內(nèi)腔形成用于加熱材料的爐膛，所述爐膛內(nèi)設(shè)有用于承載加熱材料的匣缽，所述爐膛設(shè)有用于支承所述匣缽的多根支承輥，多根所述支承輥均水平設(shè)置且相互平行，所述支承輥上沿其長度方向并列放置六個所述匣缽；

所述殼體上設(shè)有進氣管和排氣管，所述進氣管和所述排氣管均與所述爐膛連通；所述殼體的內(nèi)壁固設(shè)有加熱器。

進一步的，多根所述支承輥均為直徑40mm的圓柱棍棒，且相鄰兩根所述支承輥的間距為80mm；多根所述支承輥均為碳化硅陶瓷支承輥。

進一步的，所述匣缽為長300mm～330mm，寬300mm～330mm，高150mm的敞口矩形體容器，所述爐膛沿所述支承輥長度方向的寬度為1800mm～2300mm。

進一步的，多根所述支承輥可拆卸式樞接于所述殼體的內(nèi)壁。

進一步的，所述加熱器為兩組且均固設(shè)于所述殼體的內(nèi)壁，其中一組所述加熱器位于所述支承輥的下側(cè)，另一組所述加熱器位于所述匣缽的上側(cè)。

進一步的，所述殼體的內(nèi)壁設(shè)有保溫層。

進一步的，所述爐膛內(nèi)固設(shè)有冷卻裝置。

進一步的，所述殼體的外壁固設(shè)有用于測量所述爐膛內(nèi)氣體溫度的溫控表。

進一步的，所述殼體的外壁固設(shè)有用于測量所述爐膛內(nèi)氣體壓力的壓力表。

本發(fā)明六列裝電池材料燒結(jié)爐的有益效果為：

本發(fā)明提供的六列裝電池材料燒結(jié)爐，包括形成加熱內(nèi)腔爐膛的殼體和承載加熱材料的匣缽，工作時，將加熱材料盛裝在匣缽內(nèi)，將匣缽按照設(shè)定的順序放置在支承輥上，隨后打開加熱器對加熱材料進行加熱，如果需要，也可以先打開加熱器對爐膛進行預(yù)熱，以提高六列裝電池材料燒結(jié)爐對加熱材料的加熱效率。

其中，六個相同的匣缽沿支承輥長度方向并列放置，考慮到一列匣缽中最外側(cè)的匣缽與爐膛內(nèi)壁之間需要預(yù)留一定間隙，且匣缽的個數(shù)與支承輥的有效長度(支承輥與匣缽實際接觸支承的長度)成正比，即，一列匣缽的個數(shù)越多，需要的支承輥長度越長。六列裝電池材料燒結(jié)爐實際占用寬度為殼體的側(cè)壁厚度、爐膛占用寬度(即最外側(cè)匣缽與爐膛內(nèi)壁預(yù)留間隙加上支承輥的有效長度之和)、殼體外預(yù)留支承輥的安裝更換距離三者之和，其中，殼體的側(cè)壁厚度加上匣缽與爐膛內(nèi)壁預(yù)留間隙之和為固定占用寬度，即，支承輥有效長度越長，電池材料燒結(jié)爐占用寬度中固定占用寬度占有比例越小，電池材料燒結(jié)爐的占用面積和能耗越低、產(chǎn)能越高。但是，由于支承輥的承載強度隨支承輥的變長而減小，綜合考慮承載有加熱材料的匣缽的重量和支承輥的承載強度，沿支承輥的長度方向設(shè)置六個匣缽時，既能夠確保支承輥對匣缽的承載，此時，支承輥受匣缽向下的壓力不會發(fā)生彎曲變形甚至折斷，還能夠提高單位面積電池材料燒結(jié)爐的產(chǎn)量，降低其能耗。

采用高溫固相合成法制備電池正負極材料的過程中，需要對電池材料進行惰性氣氛保護，工作時，將按照一定配比混合而成的電池原材料盛裝在匣缽中，將匣缽六個一列放置在支承輥上，將殼體關(guān)閉，使爐膛處于密封狀態(tài)；通過進氣管向爐膛內(nèi)通入惰性氣體，同時爐膛內(nèi)原有的氣體通過排氣管排出爐膛，一段時間后，爐膛內(nèi)為惰性氣氛，打開加熱器對匣缽中的電池原材料進行加熱，電池原材料在適當溫度下發(fā)生反應(yīng)得到需要的物質(zhì)，其中，可以根據(jù)電池原材料的不同相應(yīng)設(shè)置加熱器的加熱溫度和加熱時間。制備電池材料的整個過程中，進氣管持續(xù)向爐膛中通入惰性氣體，以確保電池材料處于無氧環(huán)境，確保電池材料的制備；電池材料制備完成后，關(guān)閉加熱器、進氣管和排氣管，等待電池材料冷卻后，將匣缽從爐膛中取出，得到成品的電池材料。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例一提供的六列裝電池材料燒結(jié)爐的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例一提供的六列裝電池材料燒結(jié)爐的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例二提供的六列裝電池材料燒結(jié)爐的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3中匣缽的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標：1－殼體；2－爐膛；3－匣缽；4－支承輥；5－加熱器；6－進氣管；7－排氣管。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

本實施例提供一種六列裝電池材料燒結(jié)爐，如圖1和圖2所示，包括殼體1，殼體1內(nèi)腔形成用于加熱材料的爐膛2，爐膛2內(nèi)設(shè)有用于承載加熱材料的匣缽3，爐膛2設(shè)有用于支承匣缽3的多根支承輥4，多根支承輥4均水平設(shè)置且相互平行，支承輥4上沿其長度方向并列放置六個匣缽3；

殼體1上設(shè)有進氣管6和排氣管7，進氣管6和排氣管7均與爐膛2連通；殼體1的內(nèi)壁固設(shè)有加熱器5。

本實施例提供的六列裝電池材料燒結(jié)爐，包括形成加熱內(nèi)腔爐膛2的殼體1和承載加熱材料的匣缽3，工作時，將加熱材料盛裝在匣缽3內(nèi)，將匣缽3按照設(shè)定的順序放置在支承輥4上，隨后打開加熱器5對加熱材料進行加熱，如果需要，也可以先打開加熱器5對爐膛2進行預(yù)熱，以提高六列裝電池材料燒結(jié)爐對加熱材料的加熱效率。

其中，六個相同的匣缽3沿支承輥4長度方向并列放置，考慮到一列匣缽3中最外側(cè)的匣缽3與爐膛2內(nèi)壁之間需要預(yù)留一定間隙，且匣缽3的個數(shù)與支承輥4的有效長度(支承輥4與匣缽3實際接觸支承的長度)成正比，即，一列匣缽3的個數(shù)越多，需要的支承輥4長度越長。六列裝電池材料燒結(jié)爐實際占用寬度為殼體1的側(cè)壁厚度、爐膛2占用寬度(即最外側(cè)匣缽3與爐膛2內(nèi)壁預(yù)留間隙加上支承輥4的有效長度之和)、殼體1外預(yù)留支承輥4的安裝更換距離長度三者之和，其中，殼體1的側(cè)壁厚度加上匣缽3與爐膛2內(nèi)壁預(yù)留間隙之和為固定占用寬度，即，支承輥4有效長度越長，六列裝電池材料燒結(jié)爐占用寬度中固定占用寬度占有比例越小，六列裝電池材料燒結(jié)爐的占用面積和能耗越低、產(chǎn)能越高。但是，由于支承輥4的承載強度隨支承輥4的變長而減小，綜合考慮承載有加熱材料的匣缽3的重量和支承輥4的承載強度，沿支承輥4的長度方向設(shè)置匣缽3的個數(shù)為六個時，既能夠確保支承輥4對匣缽3的承載，此時，支承輥4受匣缽3向下的壓力不會發(fā)生彎曲變形甚至折斷，還能夠提高單位面積六列裝電池材料燒結(jié)爐的產(chǎn)量，降低其能耗。

采用高溫固相合成法制備電池正負極材料的過程中，需要對電池材料進行惰性氣氛保護，工作時，將按照一定配比混合而成的電池原材料盛裝在匣缽3中，將匣缽3六個一列放置在支承輥4上，將殼體1關(guān)閉，使爐膛2處于密封狀態(tài)；通過進氣管6向爐膛2內(nèi)通入惰性氣體，同時爐膛2內(nèi)原有的氣體通過排氣管7排出爐膛2，一段時間后，爐膛2內(nèi)為惰性氣氛，打開加熱器5對匣缽3中的電池原材料進行加熱，電池原材料在適當溫度下發(fā)生反應(yīng)得到需要的物質(zhì)，其中，可以根據(jù)電池原材料的不同相應(yīng)設(shè)置加熱器5的加熱溫度和加熱時間。制備電池材料的整個過程中，進氣管6持續(xù)向爐膛2中通入惰性氣體，以確保電池材料處于無氧環(huán)境，確保電池材料的制備；電池材料制備完成后，關(guān)閉加熱器5、進氣管6和排氣管7，等待電池材料冷卻后，將匣缽3從爐膛2中取出，得到成品的電池材料。

本實施例中，多根支承輥4均為直徑40mm的圓柱棍棒，且相鄰兩根支承輥4的間距為80mm；多根支承輥4均為碳化硅陶瓷支承輥。其中，當單列設(shè)置六個匣缽3時，產(chǎn)能為單列設(shè)置四個匣缽3的1.5倍；占地寬度相同時，單列六個匣缽3的單位產(chǎn)量占地寬度比單列四個匣缽3的單位產(chǎn)量占地寬度減小約35％。此外，可以根據(jù)實際需求，沿爐膛2的長度方向設(shè)置多列匣缽3，每列匣缽3設(shè)置六個。本實施例中，支承輥4用于支承匣缽3，匣缽3沿支承輥4長度方向并列設(shè)置的個數(shù)決定了支承輥4的長度，相應(yīng)的，匣缽3以及盛裝在匣缽3內(nèi)電池原材料的質(zhì)量決定了支承輥4受到向下的壓力。綜合考慮匣缽3的重量和體積、支承輥4的承壓能力，當支承輥4為碳化硅陶瓷支承輥、直徑為40mm、相鄰兩支承輥4間距80mm時，匣缽3為六個，支承輥4根數(shù)適當且能夠確保對匣缽3的支承。其中，碳化硅陶瓷支承輥具備機械強度高；耐磨性、耐腐蝕性好；熱穩(wěn)定性好；產(chǎn)品環(huán)保、價格低廉的優(yōu)點，工作過程中，在確保支承輥4對匣缽3的承載作用下，碳化硅陶瓷支承輥被加熱器5高溫加熱時，不會產(chǎn)生其他物質(zhì)，不會對電池材料的制備造成不良影響。

具體的，本實施例中，如圖4所示，匣缽3可以為長300mm～330mm，寬300mm～330mm，高150mm的敞口矩形體容器，相應(yīng)的，如圖3所示，爐膛2沿支承輥4長度方向的寬度為1800mm～2300mm。經(jīng)實際實驗操作得知，支承輥4選用碳化硅陶瓷支承輥時，上述尺寸的爐膛2，在支承輥4上沿支承輥4長度方向并列放置六個匣缽3時，單位面積電池材料燒結(jié)爐的產(chǎn)量最高、能耗最低。

具體的，可以設(shè)定一列匣缽3中最外側(cè)匣缽3與爐膛2內(nèi)壁之間的預(yù)留間隙為100mm，殼體1側(cè)壁厚度為100mm，則，六個匣缽3沿支承輥4長度方向的寬度為330mm×6＝1980mm，則電池材料燒結(jié)爐殼體1占用寬度為100mm×2+100mm×2+1980mm＝2380mm，考慮安裝和更換支承輥4的預(yù)留寬度1980mm+100mm×2＝2180mm，則，單臺電池材料燒結(jié)爐總占用寬度2380mm+2180mm＝4560mm，則每個匣缽3的理論占用寬度為4560mm/6＝760mm；對于同樣規(guī)格的匣缽3，沿支承輥4長度方向設(shè)置四個匣缽3時，其他條件相同，單臺電池材料燒結(jié)爐總占用寬度為3240mm，則每個匣缽3的理論占用寬度為3240mm/4＝810mm。由此可見，電池材料產(chǎn)量相同時，單列設(shè)置六個匣缽3的占用寬度要小于單列設(shè)置四個匣缽3；當多臺電池材料燒結(jié)爐并列放置時，相鄰兩臺電池材料燒結(jié)爐之間公用一個支承輥4安裝更換預(yù)留空間，進一步降低了單列設(shè)置六個匣缽3時，單個匣缽3的占用寬度。即，單列設(shè)置六個匣缽3時，電池材料燒結(jié)爐的產(chǎn)量高、占地面積小。

類似的，爐膛2高度和長度一定時，對于單列六個匣缽3，爐膛2寬度為100mm×2+1980mm＝2180mm，單個匣缽3加熱寬度為2180mm/6＝363mm；對于單列四個匣缽3，爐膛2寬度為100mm×2+330mm×4＝1520mm，單個匣缽3加熱寬度為1520mm/4＝380mm。由此可見，單列六個匣缽3時單個匣缽3的加熱寬度要小于單列四個匣缽3，相應(yīng)的，單列六個匣缽3時，加熱器5對單個匣缽3的加熱體積要小于單列四個匣缽3，即，單列六個匣缽3的電池材料燒結(jié)爐的能耗較低。

具體的，本實施例中，如圖1所示，多根支承輥4可拆卸式樞接于殼體1的內(nèi)壁。實際操作中，沿爐膛2的長度方向會放置多列匣缽3，工作時，通過爐膛2一端的開口將匣缽3放在支承輥4上，再將匣缽3拖運到支承輥4的相應(yīng)位置；制備完成后，同樣的，將匣缽3拖運到爐膛2一端的開口處取下匣缽3。支承輥4樞接于殼體1的內(nèi)壁，放置或取下匣缽3時，只需在支承輥4水平拖動匣缽3即可，不僅減少了拖運匣缽3的勞動力，而且減少了匣缽3拖動時匣缽3底部與支承輥4之間摩擦對支承輥4造成的磨損，從而延長支承輥4的使用壽命。

另外，支承輥4長時間處于承壓狀態(tài)會發(fā)生變形或折斷，支承輥4與殼體1的內(nèi)壁可拆卸式連接，當支承輥4需要更換時，只需將單根損壞的支承輥4拆卸下來進行更換即可，操作簡單便捷。

本實施例中，如圖3所示，加熱器5可以為兩組且均固設(shè)于殼體1的內(nèi)壁，其中一組加熱器5位于支承輥4的下側(cè)，另一組加熱器5位于匣缽3的上側(cè)。兩組加熱器5分別位于匣缽3的上側(cè)和下側(cè)，工作時，兩組加熱器5同時工作，匣缽3中的電池原材料上下同時被加熱，兩組加熱器5的設(shè)置，不僅提高了加熱器5對爐膛2內(nèi)電池原材料的加熱效率，同時確保電池原材料受熱均勻，減少電池原材料因局部受熱不均勻而影響電池材料質(zhì)量的情況。具體的，加熱器5可以選用電加熱器、微波加熱器或電磁加熱器等。

本實施例中，還可以在殼體1的內(nèi)壁設(shè)有保溫層。電池材料制備過程需要長時間的高溫環(huán)境，在殼體1的內(nèi)壁設(shè)有保溫層，制備過程中，保溫層可以有效減少熱量從爐膛2通過殼體1散失到外界環(huán)境，從而確保爐膛2內(nèi)溫度的精確度，且可以有效提高六列裝電池材料燒結(jié)爐的能量利用，降低其能耗。

為了加快制備完成后電池材料的冷卻速度，本實施例中，可以在爐膛2內(nèi)固設(shè)有冷卻裝置。當電池材料制備完成后，電池材料處于高溫狀態(tài)，打開冷卻裝置，冷卻裝置對電池材料進行冷卻，有效縮短電池材料冷卻時間，從而提高六列裝電池材料燒結(jié)爐制備電池材料的產(chǎn)率。具體的，冷卻裝置可以選用水冷冷卻裝置。

本實施例中，還可以在殼體1的外壁固設(shè)有用于測量爐膛2內(nèi)氣體溫度的溫控表。電池材料制備過程對溫度和加熱時間要求精度較高，工作時，溫控表直接對爐膛2內(nèi)的溫度進行測量，并在殼體1的外壁顯示，操作人員可以根據(jù)溫控表的溫度顯示來適當調(diào)節(jié)加熱器5的加熱溫度。具體的，可以將溫控表的測溫元件設(shè)置在爐膛2內(nèi)，顯示元件設(shè)置在殼體1的外壁；也可以通過銅導(dǎo)熱管與爐膛2內(nèi)部接觸，在導(dǎo)熱管內(nèi)盛裝導(dǎo)熱油，溫控表通過測量導(dǎo)熱油的溫度間接得到爐膛2內(nèi)部的氣體溫度。此外，為了得到爐膛2內(nèi)的準確溫度，可以在殼體1的多個位置設(shè)置溫控表，從而確保制備高質(zhì)量的電池材料。

同樣的，本實施例中，可以在殼體1的外壁固設(shè)有用于測量所述爐膛2內(nèi)氣體壓力的壓力表。電池材料制備時，爐膛2處于高溫狀態(tài)，且進氣管6持續(xù)向爐膛2內(nèi)輸送惰性氣體，壓力表對爐膛2內(nèi)環(huán)境壓力進行實時測量，從而確保爐膛2內(nèi)處于正常壓力范圍，減少由于進氣管6或排氣管7堵塞爐膛2內(nèi)壓力過大或過小對電池材料制備的影響，另外，也減小爐膛2內(nèi)壓力過大爐膛2爆炸情況的發(fā)生。

此外，還可以在排氣管7上安裝氧氣檢測裝置，通過檢測排氣管7內(nèi)氣體的含氧量，來確定爐膛2中氣體的含氧量，從而確保爐膛2內(nèi)電池材料處于惰性氣體氣氛，確保制備的電池材料的質(zhì)量。另外，可以在殼體1外設(shè)置PLC控制箱，完成對加熱管加熱溫度、加熱時間的控制，同時還能對溫控表、壓力表、氧氣檢測裝置進行數(shù)字顯示，從而提高電池材料制備過程的操作精度和便捷度。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。