CN102513015A - 锂电池正极或负极制备原料的混合装置 - Google Patents

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Abstract

一种锂电池正极或负极制备原料的混合装置，它主要由流化床、螺旋给料器、振动电机、螺旋搅拌叶片、螺旋搅拌电机以及沉降室组成，流化床下部设有螺旋给料器；流化床中部设有振动电机；流化床上部内设有螺旋搅拌叶片，螺旋搅拌叶片顶部与螺旋搅拌电机相连；流化床顶部与沉降室相连；沉降室内设有旋风分离器与布袋除尘器，旋风分离器与布袋除尘器与沉降室外侧的风机相连；流化床下端设有通气口，通气口通入不与锂电池正极或负极制备原料反应的流化风，沉降室下端设有物料出口。本发明混合能力强，速度快，能耗低，自动化程度高，可密封操作，使其更为适应大规模工业生产的要求。

Description

锂电池正极或负极制备原料的混合装置
技术领域
本发明涉及一种锂电池正极或负极制备原料的混合装置，尤其是一种使用固相合成法的锂电池正极或负极制备原料的混合装置。
背景技术
锂离子电池的生产是新兴的行业，具有广阔的发展前景。固相合成法是一种制备锂离子电池正（负）极材料的重要方法。以锰酸锂正极材料的制备过程为例，将Li2CO3与MnO2原料颗粒混合，在500-900℃的高温煅烧数小时，即可得到锰酸锂。以LiCoO2正极材料的制备过程为例，将碳酸锂Li2CO3和钴的氧化物（如碳酸钴CoCO3、碱式碳酸钴2CoCO3·3Co(OH)2·3H2O、氧化亚钴CoO、氧化钴Co2O3或Co3O4等）颗粒按比例混合，在空气气氛下500-900℃煅烧若干小时固相热合成制备而成。以钛酸锂负极材料的制备过程为例，将碳酸锂Li2CO3和钛的氧化物（如Ti2O，TiO，Ti2O3，Ti3O5，Ti4O7，TiO2，碳酸钛、碱式碳酸钛等）颗粒按比例混合，在空气气氛下500-900℃煅烧若干小时固相热合成制备而成。固相合成法的主要优势在于工艺十分简单，制备条件容易控制，然而此方法的产物存在以下缺点：物相不均匀、晶粒无规则形状、晶界尺寸较大、粒度分布范围宽且煅烧时间较长。另外，固相反应合成法所得产物的电化学性能很差，这是由于制备原料未充分接触，导致了产物局部结构的非均一性所造成的。目前较为成熟的固相合成法中颗粒混合过程主要是将二至四种粒径为0.1-100μm锂电池正（负）极制备原料加入装有玛瑙球的球磨机中混合，经过3-5小时后从球磨机中排出。其制备工艺落后，自动化程度低，设备占地面积大，无法实现连续操作。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂电池正极或负极制备原料的混合装置，解决原有设备自动化程度低、设备占地面积大、无法实现连续操作的缺陷，能够高效、低能耗并能够实现连续混合生产。
本发明的目的是以如下方式实现的：它主要由流化床、螺旋给料器、振动电机、螺旋搅拌叶片、螺旋搅拌电机以及沉降室组成，流化床下部设有螺旋给料器；流化床中部设有振动电机；流化床上部内设有螺旋搅拌叶片，螺旋搅拌叶片顶部与螺旋搅拌电机相连；流化床顶部与沉降室相连；沉降室内设有旋风分离器与布袋除尘器，旋风分离器与布袋除尘器与沉降室外侧的风机相连；流化床下端设有通气口，通气口通入不与锂电池正极或负极制备原料反应的流化风，沉降室下端设有物料出口。
流化床下部设置两台或三台及三台以上螺旋给料器，一般不超过六台；当设有两台螺旋给料器时，两台螺旋给料器对称布置，给料方向均向几何中心方向；当设有三台及三台以上螺旋给料器时，各个螺旋给料器均匀布置于流化床下部外表面，给料方向均偏离几何中心方向，在流化床内形成漩涡。
振动电机均匀布置于流化床中部外表面。
在正极或负极制备原料的混合阶段，本发明通过流化床实现了正极或负极制备原料连续地混合。与目前利用球磨机实现混合过程的工艺相比，省略了由于使用磨球机所带来的停机加料，排料过程。同时又避免了球磨机中玛瑙球残渣混入正极或负极制备原料而导致正极或负极制备原料纯度下降的问题。在提高生产效率的同时也提高了质量。
本发明能够获得更为快速、更为均匀的混合效果。在流化床下部，螺旋给料器的给料方向采用了对冲或漩涡形式能有效地强化正极或负极制备原料的混合效果，而流化床中部布置的振动电机，能够使流化床内流态化均匀，无死空隙和吹穿现象，同样可以获得均匀的混合效果。配合流化床上部的螺旋搅拌叶片，整个装置可以实现流化床内正极或负极制备原料的径向、环向、轴向三向运动，形成复合循环。相比于球磨机3-5小时的混合时间，本发明能够在极短的时间内达到均匀混合。另外，振动电机以及螺旋搅拌叶片能够大大降低颗粒团聚，结块的可能，解决了由于局部结构的非均一性导致的电化学性能下降的问题。
综上所述，本发明混合能力强，速度快，能耗低，自动化程度高，可密封操作，使其更为适应大规模工业生产的要求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2为本发明的双螺旋给料器布置简图；
图3为本发明的三个螺旋给料器布置简图。
具体实施方式
参照图1，本发明由流化床1、螺旋给料器2、振动电机3、螺旋搅拌叶片4、螺旋搅拌电机5以及沉降室8组成，流化床1下部设有螺旋给料器2；流化床1中部设有振动电机3；流化床上部内设有螺旋搅拌叶片4，螺旋搅拌叶片4顶部与螺旋搅拌电机5相连；流化床1顶部与沉降室8相连；沉降室8内设有旋风分离器与布袋除尘器6，旋风分离器与布袋除尘器6与沉降室8外侧的风机7相连。锂电池正（负）极制备原料的粒径为0.1-100μm，流化床1下端设有通气口A，通气口A通入不与锂电池正（负）极制备原料反应的流化风。参照图2，当设有两台螺旋给料器2时，第一给料器2-1和第二给料器2-2对称布置，给料方向均向几何中心方向；参照图3，当设有三台螺旋给料器2时，第一给料器2-1、第二给料器2-2和第三给料器2-3均匀布置于流化床1下部外表面，给料方向均偏离几何中心方向，在流化床1内形成漩涡。振动电机3均匀布置于流化床1中部外表面。沉降室8下端设有物料出口B。
实施例1
将粒径为0.1-100μm碳酸锂和二氧化锰分别由第一给料器2-1和第二给料器2-2加入流化床1，第一给料器2-1和第二给料器2-2为对称布置，给料方向均向流化床1的几何中心，见图2。向流化床1底端A通入氮气，进入流化床1的碳酸锂和锰的含氧化合物在流化床1中流化并充分混合，经过振动电机3以及螺旋搅拌叶片4后，进入沉降室8 。流化气体经旋风分离器与布袋除尘器6后由风机7排出混合装置。混合完成的碳酸锂及锰的含氧化合物混合物在沉降室8的物料出口B排出。
实施例2
将粒径为0.1-100μm碳酸锂、钛的含氧化合物分别由第一给料器2-1和第二给料器2-2加入流化床1，第一给料器2-1和第二给料器2-2为对称布置，给料方向均向流化床1的几何中心，见图2。向流化床1底端A通入氮气，进入流化床1的碳酸锂、钛的含氧化合物在流化床1中流化并充分混合，经过振动电机3以及螺旋搅拌叶片4后，进入沉降室8 。流化气体经旋风分离器与布袋除尘器6后由风机7排出混合装置。混合完成的碳酸锂、钛的含氧化合物混合物由物料出口B排出。
实施例3
将粒径为0.1-100μm碳酸锂、磷酸铁（或亚磷酸铁）、还原剂分别由第一给料器2-1、第二给料器2-2和第三给料器2-3加入流化床1，第一给料器2-1、第二给料器2-2和第三给料器2-3为均匀布置，给料方向均偏离流化床1的几何中心，见图3。向流化床1底端A通入氮气，进入流化床1的碳酸锂、磷酸铁（或亚磷酸铁）、还原剂在流化床1中流化并充分混合，经过振动电机3以及螺旋搅拌叶片4后，进入沉降室8 。流化气体经旋风分离器与布袋除尘器6后由风机7排出混合装置。混合完成的碳酸锂、磷酸铁（或亚磷酸铁）、还原剂混合物在沉降室8的物料出口B排出。

Claims (3)

1.一种锂电池正极或负极制备原料的混合装置，其特征在于：它主要由流化床（1）、螺旋给料器（2）、振动电机（3）、螺旋搅拌叶片（4）、螺旋搅拌电机（5）以及沉降室（8）组成，流化床（1）下部设有螺旋给料器（2）；流化床（1）中部设有振动电机（3）；流化床（1）上部内设有螺旋搅拌叶片（4），螺旋搅拌叶片（4）顶部与螺旋搅拌电机（5）相连；流化床（1）顶部与沉降室（8）相连；沉降室（8）内设有旋风分离器与布袋除尘器（6），旋风分离器与布袋除尘器（6）与沉降室（8）外侧的风机（7）相连；流化床（1）下端设有通气口（A），沉降室（8）下端设有物料出口（B）。
2.根据权利要求1所述的锂电池正极或负极制备原料的混合装置，其特征在于：流化床（1）下部设置两台或三台及三台以上螺旋给料器（2）；当设有两台螺旋给料器（2）时，两台螺旋给料器（2）对称布置，给料方向均向几何中心方向；当设有三台及三台以上螺旋给料器（2）时，各个螺旋给料器（2）均匀布置于流化床（1）下部外表面，给料方向均偏离几何中心方向。
3.根据权利要求1所述的锂电池正极或负极制备原料的混合装置，其特征在于：振动电机（3）均匀布置于流化床（1）中部外表面。
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