CN106076236B - 一种卧式冷却釜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卧式冷却釜，包括釜体、左端盖和右端盖、主轴；主轴水平贯穿釜体内部，两端伸出釜体外，主轴由电动机带动；釜体底部由托架支撑；在釜体顶部中端设有进料口，在釜体的左端盖下部设有出料口；在釜体外套设夹套层，夹套层顶部设有冷却水入口，底部设有冷却水出口；在釜体内设有混合系统，混合系统包括第一横隔柱、第二横隔柱、由螺旋方向相反的内、外螺带构成的双交叉式螺带。本发明冷却釜降低了生产过程对基础设施的要求；釜体套设有夹套层、端盖设计成中空夹套，增加了冷却面与物料的接触面积，提高冷却效果20％以上，在保证冷却效果情况下，冷却时间减少至4‑6小时，生产效率提高100％‑120％。

Description

一种卧式冷却釜
技术领域
本发明涉及一种卧式冷却釜。
背景技术
锂离子电池是当前最流行的可充电电池。理想的锂电池具有寿命长，体积小，重量轻，能量密度高，安全性，环境兼容性，成本低等特点。现有的锂离子电池一般不能完全具有上述优点。大部分电池实际提供的容量和能量密度远低于其理论值。在严苛的操作条件下，电池的实际使用性能更差，主要原因是电池材料存在利用率低、极化严重等问题。因此，有关锂离子电池的研究应该主要集中在离子、原子或分子扩散和运输，电子转移，表面和界面结构优化，调控电化学反应以及电化学能量转换和存储等方面。同时，我国锂离子电池产业虽然发展迅速，但是锂离子电池电极材料主要依赖于进口，原材料的国产化以及产业化是我国锂离子电池满足市场需求的关键问题。解决这个关键问题的前提条件是独立自主的研发出高电化学性能的锂离子电池正、负极材料，锂离子电池的关键材料不突破，就会成为制约我国电池产业发展的“瓶颈”。
在制造锂离子电池负极材料生产过程中，最核心的环节就是包覆碳化，包覆碳化后需要进行快速降温、出料，但是传统负极材料生产一般采用立式反应釜，对基础设施如生产车间的要求较高，高温反应后直接在反应釜里面自然冷却，冷却时间需要12小时以上，耗时长，生产效率低下，达不到快速降温、顺畅出料、全方位搅拌无死角等效果，也成为制约生产效率、提高产能的瓶颈。在储能锂电池及动力锂电池发展日新月异的今天，锂电池的出货量呈几何倍数增长，负极材料作为主要原料之一，也存在供不应求的状况，因此，快速扩能也成为诸多厂家的迫切要求。在纯粹增加设备数量的同时，提高设备的生产效率就成为了一个最佳的捷径—在不增加投入的情况下，直接实现生产厂家的增效愿景，达到了降低风险，提产增效的综合最佳效果。
发明内容
本发明的目的是为了实现在高温反应釜高温包覆反应完毕后物料的后续快速降温、保温、后续反应、搅拌、出料，从而提供一种卧室低温冷却釜。
为实现以上发明效果，本发明采用以下综合技术实施方案：
一种卧式冷却釜，包括釜体1、釜体1两端的左端盖2和右端盖3、主轴4；所述的主轴4水平贯穿釜体1内部，两端伸出釜体1外，主轴2由电动机11带动；所述的釜体1底部由托架5支撑；在所述的釜体1顶部中端设有进料口6，在釜体1的左端盖2下部设有出料口7；在所述的釜体1外套设夹套层8，夹套层8顶部设有冷却水入口9，底部设有冷却水出口10；在所述的釜体1内设有混合系统，所述的混合系统包括第一横隔柱12、第二横隔柱13、由螺旋方向相反的内、外螺带构成的双交叉式螺带，相邻第一横隔柱12相互平行，第一横隔柱12不对称地穿装在主轴4上形成横隔柱长端和横隔柱短端分别用于固定外螺带和内螺带，第二横隔柱13设在相邻第一横隔柱12之间，并与第一横隔柱12垂直交叉分布，第二横隔柱13的一端固定在主轴上，另一端接近冷却釜内壁用于固定外螺带，相邻第二横隔柱13分布在主轴1的两侧；所述的外螺带14沿冷却釜内壁螺旋分布并由第一横隔柱长端和第二横隔柱13固定，所述的内螺带15由第一横隔柱短端和第二横隔柱13固定。
优选的，所述的内螺带的外径为外螺带的外径的1/2～1/3。
优选的，在所述的釜体1底部中端设有备用放料口16，在遇到特殊情况无法出料时，通过备用放料口解决出料问题。
优选的，在所述的左端盖2的上部设有尾气出口17；在所述的右端盖3上设有至少一个测温口18，所述的测温口优选为2个，2个测温口分别设在右端盖3的中部和下部。在右端盖3上部设有氮气置换口19。在所述的釜体1的顶部设有放散口20。
优选的，所述的冷却水入口设在夹套层8顶部右端，所述的冷却水出口设在夹套层8底部左端。包覆碳化后的锂离子电池负极材料需要快速冷却，通过冷却水上进下出，加快水流速度，使得冷却水一直是保持10℃左右。与传统的冷却水下进上出方式比较，避免了冷却水进入夹套后急剧升温，而新的低温冷却水不能很快的进入夹套中去产生冷却效果的缺点。
所述的釜体1采用304不锈钢制成，冷却釜体内壁经500目以上镜面抛光处理；所述的夹套层8采用碳钢制成。
优选的，所述的左端盖2和右端盖3均为设有中空夹套层的端盖，在端盖的下部设有进水口21，在端盖的上部设有出水口22。
进行生产时，本发明低温冷却釜通过外部托架固定，位于高温反应釜下面，经包覆碳化得到的锂离子电池负极材料进入低温冷却釜，由电动机带动主轴上的第一横、第二横隔柱及双交叉式螺带同步旋转，外螺带将物料向右推，内螺带将物料向左推，从而使得物料混合均匀；釜体外通入冷却水，通过冷却水上进下出模式达到快速冷却的效果。出料时打开位于釜体左端盖的出料口，物料随搅拌系统转动而推出；反应釜体设置在线测温、氮气保护、尾气回收等装置，实现DCS自动控制。
和现有技术相比，本发明的有益效果：
按照3m3的容积计算，传统立式设计高度在2.5米左右，而本发明冷却釜只需要1.5米的高度，安装高度在卧式釜环节就减少了40％，确保了整套设备(含1米的减速机起吊高度及1.5米的下料高度)高度控制在10.5米以下，降低了生产过程对基础设施(生产车间)的要求。
本发明冷却釜的釜体套设有夹套层、端盖设计成中空夹套，增加了冷却面与物料的接触面积，提高冷却效果20％以上。在保证冷却效果和工艺参数要求的情况下，将传统设备(传统设备需要12小时以上)冷却时间减少至4-6小时(根据工艺不同，需要的时间也有所不同)，单就冷却环节，生产效率提高100％-120％。
本发明采用双交叉式螺旋搅拌+横隔柱的内部混合系统，旋转时对物料有推进的作用，混合效果佳，在出料时做到通畅无死角。
本产品做出来的成品压实密度高，充放电量大，效率高，循环性好，能够卖到10万元以上一吨，属于高端产品，而普通设备的成品只有4-5万元一吨，属于中低端的产品。
附图说明
图1为本发明卧式冷却釜的结构示意图；
图2为图1的A向视图。
图中，1-釜体，2-左端盖，3-右端盖，4-主轴，5-托架，6-进料口，7-出料口，8-夹套层，9-冷却水入口，10-冷却水出口，11-电动机，12-第一横隔柱，13-第二横隔柱，14-外螺带，15-内螺带15，16-备用放料口，17-尾气出口，18-测温口1，19-氮气置换口，20-放散口，21-进水口，22-出水口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1-2所示，一种卧式冷却釜，包括釜体1、釜体1两端的左端盖2和右端盖3、主轴4；所述的左端盖2和右端盖3均为设有中空夹套层的端盖，在端盖的下部设有进水口21，在端盖的上部设有出水口22；所述的主轴4水平贯穿釜体1内部，两端伸出釜体1外，主轴2由电动机11带动；所述的釜体1底部由托架5支撑；在所述的釜体1顶部中端设有进料口6，在釜体1顶部右端设有放散口20，在釜体1底部中端设有备用放料口16，在釜体1的左端盖2下部设有出料口7；在左端盖2的上部设有尾气出口17；在右端盖3的中部和下部分别设有测温口，在右端盖3上部设有氮气置换口19；在所述的釜体1外套设夹套层8，夹套层8顶部右端设有冷却水入口9，底部左端设有冷却水出口10；在所述的釜体1内设有混合系统，所述的混合系统包括第一横隔柱12、第二横隔柱13、由螺旋方向相反的内、外螺带构成的双交叉式螺带，所述的内螺带15的外径为外螺带14的外径的1/2～1/3；相邻第一横隔柱12相互平行，第一横隔柱12不对称地穿装在主轴4上形成横隔柱长端和横隔柱短端分别用于固定外螺带14和内螺带15，第二横隔柱13设在相邻第一横隔柱12之间，并与第一横隔柱12垂直交叉分布，第二横隔柱13的一端固定在主轴上，另一端接近冷却釜内壁用于固定外螺带14，相邻第二横隔柱13分布在主轴1的两侧；所述的外螺带14沿冷却釜内壁螺旋分布并由第一横隔柱长端和第二横隔柱13的外端固定，所述的内螺带15螺旋分布由第一横隔柱短端和第二横隔柱13固定。
所述的釜体1采用304不锈钢制成，冷却釜体内壁经500目以上镜面抛光处理；所述的夹套层8采用碳钢制成。
进行生产时，本发明低温冷却釜通过外部托架固定，位于高温反应釜下面，经包覆碳化得到的锂离子电池负极材料进入低温冷却釜，由电动机带动主轴上的第一横、第二横隔柱及双交叉式螺带同步旋转，外螺带将物料向右推，内螺带将物料向左推，从而使得物料混合均匀，在出料时做到通畅无死角；釜体外通入10℃左右的冷却水，通过冷却水上进下出模式达到快速冷却的效果，同时在两个端盖由下往上通入冷却水，增加冷却面与物料的接触面积；出料时打开位于釜体左端盖的出料口，物料随搅拌系统转动而推出；反应釜体设置在线测温、氮气保护、尾气回收等装置，实现DCS自动控制。
本实施例卧式冷却釜只需要1.5米的高度，冷却效果提高了20％以上，在保证冷却效果和工艺参数要求的情况下，与采用传统设备需相比，冷却时间减少至4-6小时，单就冷却环节，生产效率提高100％-120％。

Claims (5)

1.一种用于对高温包覆碳化得到的锂离子电池负极材料进行冷却的卧式冷却釜，其特征在于包括釜体(1)、釜体(1)两端的左端盖(2)和右端盖(3)、主轴(4)；所述的主轴(4)水平贯穿釜体(1)内部，两端伸出釜体(1)外，主轴(2)由电动机(11)带动；所述的釜体(1)底部由托架(5)支撑；在所述的釜体(1)顶部中端设有进料口(6)，在釜体(1)的左端盖(2)下部设有出料口(7)，在左端盖(2)的上部设有尾气出口(17)，在所述的釜体(1)底部中端设有备用放料口(16)；在所述的釜体(1)外套设夹套层(8)，夹套层(8)顶部设有冷却水入口(9)，底部设有冷却水出口(10)，所述的冷却水入口(9)设在夹套层(8)顶部右端，所述的冷却水出口(10)设在夹套层(8)底部左端；所述的左端盖(2)和右端盖(3)均为设有中空夹套层的端盖，在端盖的下部设有进水口(21)，在端盖的上部设有出水口(22)；在所述的釜体(1)内设有混合系统，所述的混合系统包括第一横隔柱(12)、第二横隔柱(13)、由螺旋方向相反的内、外螺带构成的双交叉式螺带，相邻第一横隔柱(12)相互平行，第一横隔柱(12)不对称地穿装在主轴(4)上形成横隔柱长端和横隔柱短端分别用于固定外螺带和内螺带，第二横隔柱(13)设在相邻第一横隔柱(12)之间，并与第一横隔柱(12)垂直交叉分布，第二横隔柱(13)的一端固定在主轴上，另一端接近冷却釜内壁用于固定外螺带，相邻第二横隔柱(13)分布在主轴(1)的两侧；所述的外螺带(14)沿冷却釜内壁螺旋分布并由第一横隔柱长端和第二横隔柱(13)固定，所述的内螺带(15)由第一横隔柱短端和第二横隔柱(13)固定，所述的内螺带(15)的外径为外螺带(14)的外径的1/2～1/3。
2.根据权利要求1所述的卧式冷却釜，其特征在于在所述的右端盖(3)上设有至少一个测温口(18)，在右端盖(3)上部设有氮气置换口(19)。
3.根据权利要求2所述的卧式冷却釜，其特征在于所述的测温口(18)为2个，2个测温口分别设在右端盖(3)的中部和下部。
4.根据权利要求1所述的卧式冷却釜，其特征在于在所述的釜体(1)的顶部设有放散口(20)。
5.根据权利要求1所述的卧式冷却釜，其特征在于所述的釜体(1)的材料为304不锈钢；所述的夹套层(8)的材料为碳钢。
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