本發(fā)明涉及一種鋰電池正極材料生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種鋰電池正極材料的制備設(shè)備。

背景技術(shù)：

鋰離子電池的主要構(gòu)成材料包括電解液、隔離材料、正負(fù)極材料等。正極材料占有較大比例，因?yàn)檎龢O材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能，其成本也直接決定電池成本高低。

傳統(tǒng)的工藝中鋰電池的正極材料制備方法一般采用固相合成法，其工藝簡單，制作條件容易控制。例如制作正極材料，將各種顆粒原料按比例混合，然后在高溫下煅燒若干小時固相熱合成制備而成。但是這種生產(chǎn)方法存在不連續(xù)性，其生產(chǎn)效率較低，很難適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)；另外，傳統(tǒng)的工藝中鋰電池正極材料的制備過程中一般直接采用給料、混合和反應(yīng)，并不具備過濾和干燥功能，這樣會導(dǎo)致在混合不均勻或者顆粒過大也會直接投入到下一道工序中進(jìn)行反應(yīng)，不僅會影響下一道工藝的處理過程，同時也會影響鋰電池正極材料的化學(xué)性能，鋰電池正極材料需要在干燥環(huán)境下進(jìn)行保存，否則也會嚴(yán)重影響其性能；此外，目前的過濾器只能達(dá)到簡單的過濾，過濾效果差，且濾網(wǎng)通常是不可拆卸，造成清潔困難等，而且較為成熟的固相合成法工藝過程主要是將正極制備原料手工分裝至各個坩堝中，戳出若干個通風(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，整個反應(yīng)階段自動化程度及生產(chǎn)效率較低，無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，由于正極制備原料在坩堝中無相對運(yùn)動，造成其晶粒無規(guī)則形狀，晶界尺寸較大，粒度分布范圍寬，大大降低了其電化學(xué)性能。

因此，特別需要一種可實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動化生產(chǎn)、反應(yīng)效率高和提高鋰電池化學(xué)性能的鋰電池正極材料的制備設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供可實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動化生產(chǎn)、反應(yīng)效率高和提高鋰電池化學(xué)性能的鋰電池正極材料的制備設(shè)備，來解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種鋰電池正極材料的制備設(shè)備，包括給料裝置、混合裝置、過濾器、反應(yīng)裝置、冷卻器和干燥器，所述給料裝置、混合裝置、過濾器、反應(yīng)裝置、冷卻器和干燥器依次通過管道連接，所述過濾器包括第一濾網(wǎng)和第二濾網(wǎng)，所述第一濾網(wǎng)和第二濾網(wǎng)均為可拆卸連接，所述第一濾網(wǎng)孔徑為50目的不銹鋼過濾板，所述第二濾網(wǎng)孔徑為100目的不銹鋼過濾板，所述給料裝置、混合裝置、過濾器、反應(yīng)裝置、冷卻器和干燥器依次通過管道連接，所述反應(yīng)裝置由預(yù)熱段、反應(yīng)段、螺旋走料裝置和轉(zhuǎn)動電機(jī)組成，所述預(yù)熱段下端連接反應(yīng)段上端，所述預(yù)熱段和反應(yīng)段的外壁均設(shè)置有夾套，所述螺旋走料裝置穿過預(yù)熱段及反應(yīng)段內(nèi)部，所述螺旋走料裝置下端與轉(zhuǎn)動電機(jī)固定相連。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述給料裝置包括給料通道、第一閥板和第二閥板，所述給料通道上端設(shè)置有原料進(jìn)口，所述第一閥板和第二閥板相互間呈上下位置地安裝于給料通道上，所述第一閥板和第二閥板均為閘板式的手控閥板，所述給料通道外部設(shè)置有第一拉桿和第二拉桿，所述第一拉桿與第一閥板固定連接，所述第二拉桿與第二閥板固定連接，所述第一閥板和第二閥板關(guān)閉時形成定量計量室。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述混合裝置包括釜體，所述釜體內(nèi)部設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動設(shè)置在釜體內(nèi)并有一伸出端，所述轉(zhuǎn)軸的伸出端固定連接有一轉(zhuǎn)動電機(jī)，所述轉(zhuǎn)軸上固定安裝有攪拌機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)帶動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，以驅(qū)動攪拌機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動，所述攪拌機(jī)構(gòu)包括位于中間的至少一個中間攪拌槳、位于釜體內(nèi)上下側(cè)面的至少兩個側(cè)面攪拌槳和位于釜體左右端面的至少兩個端面攪拌槳。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述第一閥板關(guān)閉時能夠阻斷給料通道內(nèi)物料流通，所述第二閥板關(guān)閉時能夠阻斷給料通道內(nèi)物料流通。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述定量計量室的空間體積可以根據(jù)需要調(diào)整第一閥板和第二閥板之間的間隔進(jìn)行調(diào)整。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述中間攪拌槳、側(cè)面攪拌槳和端面攪拌槳的具體數(shù)量由釜體和攪拌槳的實(shí)際大小決定。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述螺旋走料裝置上固定安裝有溫度傳感器，所述溫度傳感器設(shè)置有兩個，兩個溫度傳感器分別設(shè)置在螺旋走料裝置的上端和下端。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述原料進(jìn)口設(shè)置有兩個，所述兩個原料進(jìn)口均為上端開口大下端小的漏斗狀。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述預(yù)熱段的溫度為200-400℃，所述反應(yīng)段的溫度為400-800℃。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述冷卻器包括槽鋼架和地腳，所述槽鋼架設(shè)置在冷卻器兩側(cè)，中間連接有方形凸臺，所述方形凸臺頂部設(shè)置有斜面，所述斜面上具有翅片與隔板，所述方形凸臺表面具有起連接作用的環(huán)形凸緣，所述冷卻器頂部設(shè)有冷水進(jìn)口和背面設(shè)置有冷水出口，所述冷卻器正面設(shè)置有冷水進(jìn)口，所述冷卻器底部設(shè)置有冷水出口。

有益效果

(1)本發(fā)明發(fā)明目的之一通過設(shè)置有給料裝置、混合裝置、過濾器、反應(yīng)裝置、冷卻器和干燥器，形成一個完整且全面的鋰電池正極材料的加工生產(chǎn)過程，結(jié)構(gòu)合理體積小，能夠很好的實(shí)現(xiàn)充分混合的目的，能夠?qū)崿F(xiàn)鋰電池正極或負(fù)極材料的連續(xù)生產(chǎn)，自動化程度高。

(2)本發(fā)明發(fā)明目的之一通過設(shè)置有給料裝置、混合裝置、過濾器、反應(yīng)裝置、冷卻器和干燥器，形成一個完整且全面的鋰電池正極材料的加工生產(chǎn)過程，操作簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，能夠連續(xù)、精確地生產(chǎn)鋰電池正極或負(fù)極材料，更為適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的要求。

(3)本發(fā)明發(fā)明目的之一通過在原有的生產(chǎn)設(shè)備當(dāng)中增加了過濾器和干燥器，進(jìn)一步完善加工工藝過程，提高了鋰電池正極材料的顆粒均勻度和干燥性，能夠有效地提高電池正極材料的化學(xué)性能。

(4)本發(fā)明發(fā)明目的之一設(shè)置有過濾器，過濾器包括第一濾網(wǎng)和第二濾網(wǎng)，第一濾網(wǎng)和第二濾網(wǎng)均為可拆卸連接，能夠方便過濾網(wǎng)的清洗和更換，使用方便快捷。

(5)本發(fā)明發(fā)明目的之一通過設(shè)置有反應(yīng)裝置，反應(yīng)裝置利用螺旋走料裝置，將正極或負(fù)極制備原料由上到下，經(jīng)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，整個過程省略了目前工藝過程中的手工環(huán)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)自動化，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。

(6)本發(fā)明發(fā)明目的之一預(yù)熱段和反應(yīng)段利用熱煙氣作為加熱介質(zhì)，具有加熱均勻的優(yōu)勢，而通過通入不同溫度的煙氣使反應(yīng)裝置能夠快速、精確地調(diào)節(jié)溫度，其中熱煙氣可以利用各種工業(yè)廢熱、垃圾、生物質(zhì)等可再生能源，進(jìn)一步降低能耗，節(jié)約成本。

(7)本發(fā)明發(fā)明目的之一通過螺旋走料裝置的攪拌作用可降低晶界尺寸，使粒徑分布范圍變小，提高了其電化學(xué)性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明鋰電池正極材料的制備設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明鋰電池正極材料的制備設(shè)備中給料裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明鋰電池正極材料的制備設(shè)備中混合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明鋰電池正極材料的制備設(shè)備中過濾器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實(shí)施例一中反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明鋰電池正極材料的制備設(shè)備中冷卻器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明鋰電池正極材料的制備設(shè)備中干燥器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為實(shí)施例二中反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為實(shí)施例二中減震件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)的說明，這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，本具體實(shí)施的方向以圖1方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)。

實(shí)施例一

如圖1至圖7所示，本發(fā)明的鋰電池正極材料的制備設(shè)備包括給料裝置1、混合裝置2、過濾器3、反應(yīng)裝置4、冷卻器5和干燥器6，給料裝置1、混合裝置2、過濾器3、反應(yīng)裝置4、冷卻器5和干燥器6依次通過管道連接，其中：

給料裝置1包括給料通道11、第一閥板12和第二閥板13，給料通道11上端設(shè)置有兩個原料進(jìn)口111，兩個原料進(jìn)口111均為上端開口大下端開口小的漏斗狀，第一閥板12和第二閥板13相互間呈上下位置安裝與給料通道11上，第一閥板12和第二閥板13均為閘板式的手控閥板，給料通道11外部設(shè)置有第一拉桿14和第二拉桿15，第一拉桿14與第一閥板12固定連接，使得第一拉桿14可以控制第一閥板12開合，第二拉桿15與第二閥板13固定連接，使得第二拉桿15可以控制第二閥板13開合，第一閥板12關(guān)閉時能夠阻斷給料通道內(nèi)物料流通，第二閥板13關(guān)閉時能夠阻斷給料通道11內(nèi)物料流通，第一閥板12和第二閥板13關(guān)閉時形成定量計量室16，工作時，通過第二拉桿15關(guān)閉第二閥板13并通過第一拉桿14打開第一閥板12，電池正極材料的原料從給料通道11的原料進(jìn)口111進(jìn)入，然后關(guān)閉第一閥板12，此時電池正極材料原料充滿第一閥板12和第二閥板13之間構(gòu)成的定量計量室16，完成定量計量，然后可以打開第二閥板13使電池正極材料原料下瀉，完成一次定量給料，定量計量室16的空間體積可以根據(jù)需要調(diào)整第一閥板12和第二閥板13之間的間隔進(jìn)行調(diào)整。

混合裝置2通過管道與給料裝置1連接，給料裝置1的定量計量室下泄的電池正極材料的原料通過管道進(jìn)入混合裝置2，混合裝置2包括釜體21，釜體21內(nèi)部設(shè)置有轉(zhuǎn)軸22，轉(zhuǎn)軸22可轉(zhuǎn)動設(shè)置在釜體21內(nèi)并有一伸出端，轉(zhuǎn)軸22的伸出端固定連接有一轉(zhuǎn)動電機(jī)23，轉(zhuǎn)軸22上固定安裝有攪拌機(jī)構(gòu)24，電機(jī)23帶動轉(zhuǎn)軸22旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，以驅(qū)動攪拌機(jī)構(gòu)24轉(zhuǎn)動，攪拌機(jī)構(gòu)24包括位于中間的至少一個中間攪拌槳241、位于釜體21內(nèi)上下側(cè)面的至少兩個側(cè)面攪拌槳242和位于釜體21左右端面的至少兩個端面攪拌槳243，中間攪拌槳241、側(cè)面攪拌槳242和端面攪拌槳243的具體數(shù)量由釜體21和攪拌槳的實(shí)際大小決定，側(cè)面攪拌槳242盡量向上下兩側(cè)面延伸，端面攪拌槳243盡量向左右兩端延伸，以防止有沉淀物堆積。

過濾器3通過管道與混合裝置2連接，混合裝置2內(nèi)混合均勻的電池正極材料原料通過管道進(jìn)入過濾裝置3，過濾裝置3包括第一濾網(wǎng)31和第二濾網(wǎng)32，第一濾網(wǎng)31和第二濾網(wǎng)32均為可拆卸連接，第一濾網(wǎng)31孔徑為50目的不銹鋼過濾板，第二濾網(wǎng)孔徑為100目的不銹鋼過濾板，通過設(shè)置第一濾網(wǎng)31和第二濾網(wǎng)32能夠過濾掉比較大顆粒的雜質(zhì)，為后續(xù)工藝的處理提供保障，同時，第一濾網(wǎng)31和第二濾網(wǎng)32過濾出來的雜質(zhì)或者大顆粒原料可以重新倒入給料裝置1進(jìn)行重新混合攪拌，同時可以將第一濾網(wǎng)31和第二濾網(wǎng)32拆卸下來進(jìn)行清洗，使用方便快捷。

反應(yīng)裝置4通過管道與過濾器3連接，過濾之后的電池正極材料原料通過管道輸送到反應(yīng)裝置4，反應(yīng)裝置4包括預(yù)熱段41、反應(yīng)段42、螺旋走料裝置43和轉(zhuǎn)動電機(jī)44組成，預(yù)熱段41下端連接反應(yīng)段42上端，預(yù)熱段41和反應(yīng)段42的外壁均設(shè)置有夾套，通過在夾套內(nèi)通入熱煙進(jìn)行加熱，預(yù)熱段41將溫度加熱達(dá)到200-400℃，反應(yīng)段42將溫度加熱達(dá)到400-800℃，而螺旋走料裝置43穿過預(yù)熱段41及反應(yīng)段42內(nèi)部，螺旋走料裝置3下端與轉(zhuǎn)動電機(jī)44固定相連，轉(zhuǎn)動電機(jī)44驅(qū)動螺旋走料裝置3轉(zhuǎn)動，以使得經(jīng)過預(yù)熱段41的電池正極材料原料能夠快速均勻地通過螺旋走料裝置43進(jìn)入反應(yīng)段42，將過濾后的正極材料混合料加熱入預(yù)熱段41，預(yù)熱段41的夾套中通入高溫?zé)煔?，使預(yù)熱段41內(nèi)維持200-400℃，然后將混合材料預(yù)熱數(shù)小時后直接由螺旋走料裝置43推進(jìn)至反應(yīng)段42中，在反應(yīng)段42的夾套中通入高溫?zé)煔?，使反?yīng)段42內(nèi)維持400-800℃，混合物在此條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成鋰電池正極材料錳酸鋰。

冷卻器5與反應(yīng)段42的底部相連接，冷卻器5包括槽鋼架51和地腳52，槽鋼架51設(shè)置在冷卻器5兩側(cè)，中間連接有方形凸臺53，方形凸臺53頂部設(shè)置有斜面，斜面上具有翅片531與隔板532，方形凸臺53表面具有起連接作用的環(huán)形凸緣54，冷卻器5頂部設(shè)有冷水進(jìn)口55和背面設(shè)置有冷水出口56，冷卻器51正面設(shè)置有冷水進(jìn)口57，冷卻器5底部設(shè)置有冷水出口58，通過冷卻裝置5對鋰電池正極材料錳酸鋰進(jìn)行冷卻。

干燥器6用于對通過冷水冷卻后的鋰電池正極材料錳酸鋰進(jìn)行干燥處理，干燥器6包括干燥箱61、送風(fēng)裝置62、滾筒輸送機(jī)63和儲料盒64，送風(fēng)裝置62固定設(shè)置在干燥箱61上，滾筒輸送機(jī)63固定安裝在干燥箱61內(nèi)，儲料盒64固定安裝在滾筒輸送機(jī)63上面并通過管道與冷卻器5連接，鋰電池正極材料錳酸鋰通過管道進(jìn)入到儲料盒64內(nèi)，送風(fēng)裝置62向干燥箱61內(nèi)部輸送熱風(fēng)，滾筒輸送機(jī)63帶動儲料盒64在干燥箱61內(nèi)運(yùn)動，其中，為了加快干燥速度，儲料盒64上方或者下方還設(shè)置有折流板65，折流板65能夠改變送風(fēng)裝置62輸送進(jìn)入干燥箱61內(nèi)的熱風(fēng)的風(fēng)速和風(fēng)向，提高熱風(fēng)的流動速度，從而改變熱風(fēng)能夠快速的干燥鋰電池正極材料，縮短干燥時間，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。

工作原理：本發(fā)明在工作時，首先將正極材料原料通過給料裝置1進(jìn)行定量給料，可以根據(jù)混合裝置2中釜體21的大小進(jìn)行定量，然后通過管道將原料輸送到混合裝置2，混合裝置2內(nèi)的攪拌機(jī)構(gòu)24對電池正極材料進(jìn)行混合攪拌，當(dāng)攪拌均勻時將攪拌好的原料進(jìn)行過濾裝置3，過濾裝置3對混合好的物料進(jìn)行過濾，通過兩層過濾網(wǎng)對其進(jìn)行過濾，其大顆粒物質(zhì)過濾出來，以免影響后面的反應(yīng)工序，接著將過濾后的物料進(jìn)入反應(yīng)裝置4的預(yù)熱段41，預(yù)熱段41的夾套中通入高溫?zé)煔?，使預(yù)熱段41內(nèi)維持200-400℃，然后將混合材料預(yù)熱數(shù)小時后直接由螺旋走料裝置43推進(jìn)至反應(yīng)段42中，在反應(yīng)段42的夾套中通入高溫?zé)煔猓狗磻?yīng)段42內(nèi)維持400-800℃，混合物在此條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成鋰電池正極材料錳酸鋰，接著將生成錳酸鋰進(jìn)入到冷卻器5，冷卻器5對錳酸鋰進(jìn)行冷卻處理，最后將冷卻后的錳酸鋰材料通過管道輸送至干燥器6，干燥器6對錳酸鋰材料進(jìn)行干燥處理，最后得出電池正極材料成品。

實(shí)施例二

如圖8所示，為了優(yōu)化實(shí)施例一，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，通過在螺旋走料裝置43上設(shè)置有溫度傳感器431，溫度傳感器431設(shè)置有兩個，兩個溫度傳感器431分別設(shè)置在螺旋走料裝置43的上端和下端，上端的溫度傳感器431用來檢測預(yù)熱段41的溫度，當(dāng)溫度傳感器431檢測到預(yù)熱段41的溫度達(dá)到要求時，啟動螺旋走料裝置43將制備原料進(jìn)入反應(yīng)段42，下端的溫度傳感器431用來檢測反應(yīng)段42的溫度，當(dāng)溫度傳感器431檢測到反應(yīng)段42的溫度達(dá)到要求時，啟動螺旋走料裝置43將反應(yīng)后的原料錳酸鋰輸送到冷卻器5進(jìn)行冷卻，控制精準(zhǔn)，反應(yīng)準(zhǔn)確。

如圖9所示，為了進(jìn)一步減少噪音，可以在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，干燥器6滾筒輸送機(jī)63和儲料盒64之間還可以通過減震件7固定安裝，達(dá)到減震和降低噪音的效果，減震件7包含螺栓71、上部金屬片72、軟體部73和下部金屬片74，螺栓71和上部金屬片72的一端固定連接，上部金屬片72的一端通過軟體部73連接下部金屬片74，在使用的時候，減震件7上部通過螺栓71連接在儲料盒64上，減震件7下部通過螺絲或粘膠設(shè)置在滾筒輸送機(jī)73內(nèi)；減震件7采用此種結(jié)構(gòu)時，可通過模具成型(軟體部73可以為硅膠材質(zhì))，由于減震件7的上部金屬片72和下部金屬片74是通過軟體部73連接，軟體部73起到減震作用，而兩端部的金屬片結(jié)構(gòu)又能夠使連接結(jié)構(gòu)牢固，能夠有效地降低噪音。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，在實(shí)施過程中可能存在局部微小的結(jié)構(gòu)改動，如果對本發(fā)明的各種改動或變型不脫離本發(fā)明的精神和范圍，且屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型。