CN106784606A - 新能源汽车动力电池正极材料成套生产工艺 - Google Patents

新能源汽车动力电池正极材料成套生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及新能源汽车动力电池正极材料成套生产工艺，其包括将动力电池正极制备原料按固、液比例自动精确配比输送至分散釜进行混合分散；将分散后的物料进行粗磨；再将粗磨后的物料输送至缓冲罐；对缓冲罐内的物料进行精磨；对精磨后的物料干燥处理。本发明采用分散釜分散、粗磨、精磨、过滤除杂等工序生产动力电池正极材料，其方案紧凑合理，能在保证研磨细度的同时，又能合理的控制时间，基本上每台设备都在连续工作，实现连续在线批量的工业化生产。且物料在缓冲罐及砂磨机之间交替研磨，提供了一种最有效率、粒径分布最均匀的研磨方式。

Description

新能源汽车动力电池正极材料成套生产工艺
技术领域
本发明涉及电池材料及成套生产工艺技术，属于锂电池技术领域，具体说是一种新能源汽车动力电池正极材料成套生产工艺。
背景技术
随着新能源的开发和利用，人们对电池的依赖程度越来越深，尤其是锂电池，因其具有储能高、寿命长、自放电率低等优点，在各行业广泛使用。如磷酸铁锂由于价格低廉、稳定性好、无毒、循环性能好和安全性能好等优点，被认为是下一代锂离子电池最有前途的正极材料。磷酸铁锂正极材料在锂离子电池上的应用，可以有效打破现有锂离子电池的安全性差、保护措施复杂、难以大型化以及成本过高等因素对大电源、电动汽车等产业链的制约。现有电池电极材料的生产方法主要存在制备的产物结构中常常存在着铁的错位，生成了亚稳态的 FePO4，影响了产物的化学及电化学性能；同时也存在粒径不均匀、物相不纯净、设备投资大、工艺较复杂、产品成本高的缺点；且只限于少量粉体的制备，工业化生产的困难。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种生产效率较高、可工业化生产的新能源汽车动力电池正极材料成套生产工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：新能源汽车动力电池正极材料成套生产工艺，其包括以下步骤：
（1）将动力电池正极制备原料按固、液比例自动精确配比输送至分散釜进行混合分散；
（2）将混合分散后的物料进行粗磨；
（3）再将粗磨后的物料输送至缓冲罐；
（4）对缓冲罐内的物料进行精磨；
（5）对精磨后的物料干燥处理。
作为优选，步骤（1）中采用弥散泵或负压釜底输料装置将电池正极制备原料吸入所述分散釜。
作为优选，所述弥散泵或负压釜底输料装置与分散釜组成自循环系统。
作为优选，所述分散釜内的原料分散后输送至过滤器滤去杂质和粗料，再经粗磨换热器冷却后输送至粗磨砂磨机进行粗磨，粗磨后的物料返回所述分散釜，然后将分散釜内粗磨后的物料输送至所述缓冲罐。
作为优选，经粗磨砂磨机粗磨后的物料通过粗磨除铁器除去铁杂后再返回所述分散釜。
作为优选，还包括另外一个分散釜，该另外一个分散釜对备用原料进行分散，待所述粗磨砂磨机对所述分散釜内的原料粗磨完成后，将该另外一个分散釜内的备用原料经所述过滤器输送至粗磨砂磨机进行粗磨，粗磨后的物料通过所述粗磨除铁器除去铁杂后返回所述另外一个分散釜；所述缓冲罐包括第一缓冲罐、第二缓冲罐和第三缓冲罐，所述分散釜或另外一个分散釜内粗磨后的物料输送至第一缓冲罐或第二缓冲罐和/或第三缓冲罐。
作为优选，所述分散釜或另外一个分散釜内粗磨后的物料输送至所述第一缓冲罐，该缓冲罐内的物料分别经数个精磨换热器后输送至对应的精磨砂磨机进行精磨，每一精磨砂磨机将精磨后的物料输送至第二缓冲罐，第二缓冲罐内精磨后的物料输送至存储罐，然后对存储罐内的物料进行干燥处理；或者第二缓冲罐内精磨后的物料分别经所述数个精磨换热器后输送至对应的精磨砂磨机进行再次精磨，然后将再次精磨后物料返回至所述第一缓冲罐，如此循环，再将第一缓冲罐内的物料输送至存储罐，然后对存储罐内的物料进行干燥处理。
作为优选，所述分散釜或另外一个分散釜内粗磨后的物料输送至所述第三缓冲罐，该缓冲罐内的物料分别经数个精磨换热器后输送至对应的精磨砂磨机进行精磨，每一精磨砂磨机将精磨后的物料输送至所述第一缓冲罐或第二缓冲罐，第一缓冲罐或第二缓冲罐内精磨后的物料输送至存储罐，然后对存储罐内的物料进行干燥处理；或者第一缓冲罐或第二缓冲罐分别经数个精磨换热器后输送至对应的精磨砂磨机进行再次精磨，然后将再次精磨后物料返回至所述第三缓冲罐，如此循环，再将第三缓冲罐内的物料输送至存储罐，然后对存储罐内的物料进行干燥处理。
作为优选，每一所述精磨砂磨机将精磨后的物料经对应的精磨除铁器除去铁杂后输送至所述缓冲罐。
作为优选，所述存储罐内的物料输送至喷雾干燥机组进行干燥处理。
从以上技术方案可知，本发明采用分散釜分散、粗磨、精磨、过滤除杂等工序生产动力电池正极材料，其方案紧凑合理，能在保证研磨细度的同时，又能合理的控制时间，基本上每台设备都在连续工作，实现连续在线批量的工业化生产。且物料在缓冲罐及砂磨机之间交替研磨，提供了一种最有效率、粒径分布最均匀的研磨方式。
附图说明
图1是本发明一种优选方式的流程图。
具体实施方式
下面结合图1详细介绍本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
新能源汽车动力电池正极材料成套生产工艺，其包括以下步骤：
首先，将动力电池正极制备原料如磷酸铁锂、钛酸铁锂三元材料等原料按比例输送至分散釜1进行混合分散，并添加溶剂进入分散釜，通过称重模块计量，气动开关球阀控制开关进行控制。在实施过程中，通过投料站投放原料，再通过弥散泵2或负压釜底输料装置将原料粉料吸入分散釜。当原料达到所需量后，PLC控制系统关闭投粉系统及液体料阀门。分散釜与弥散泵或负压釜底输料装置组成自循环系统，即弥散泵或负压釜底输料装置将原料输送至分散釜分散，如果物料分散不够均匀，则分散釜内的物料吸入弥散泵或负压釜底输料装置，然后再次输送至分散釜分散，如此循环，直至料液充分混合均匀。当分散釜内的物料混合均匀后，备用于下道工序；另外一个分散釜按上述方式进行备料。
然后，将所述分散釜内分散后的原料输送至过滤器3滤去杂质和粗料，再经粗磨换热器4冷却后输送至粗磨砂磨机5进行粗磨，粗磨后的物料返回所述分散釜，然后将分散釜内粗磨后的物料输送至所述缓冲罐。在实施过程中，粗磨砂磨机与分散釜组成粗磨循环系统，即粗磨的粒径没有达到要求时，分散釜内的粗磨后的物料可再次输送至粗磨砂磨机进行粗磨，并将再次粗磨后的物料返回至分散釜，如此循环。为了保证产品的质量，经粗磨砂磨机粗磨后的物料通过粗磨除铁器6除去铁杂后再返回所述分散釜。
本发明的另外一个分散釜7可对备用原料进行分散，待所述粗磨砂磨机对所述分散釜内的原料粗磨完成后，将该另外一个分散釜内的备用原料经所述过滤器输送至粗磨砂磨机进行粗磨，粗磨后的物料通过所述粗磨除铁器除去铁杂后返回所述另外一个分散釜，该另外一个分散釜可与粗磨砂磨机组成与上述相同的粗磨循环系统。本发明的缓冲罐包括第一缓冲罐8、第二缓冲罐9和第三缓冲罐10，所述分散釜或另外一个分散釜内粗磨后的物料输送至第一缓冲罐或第二缓冲罐和/或第三缓冲罐，从而实现两个分散釜交替工作，提高生产效率。
具体来说，所述分散釜或另外一个分散釜内粗磨后的物料输送至所述第一缓冲罐，该缓冲罐内的物料分别经数个精磨换热器11后输送至对应的精磨砂磨机12进行精磨，每一精磨砂磨机将精磨后的物料输送至第二缓冲罐，第二缓冲罐内精磨后的物料输送至存储罐，然后对存储罐内的物料进行干燥处理；或者第二缓冲罐内精磨后的物料分别经所述数个精磨换热器后输送至对应的精磨砂磨机进行再次精磨，然后将再次精磨后物料返回至所述第一缓冲罐，如此循环，直至物料达到规定的粒度大小，再将第一缓冲罐内的物料输送至存储罐13，然后对存储罐内的物料进行干燥处理。
为了提高生产效率，保证设备连续生产，可将分散釜或另外一个分散釜内粗磨后的物料输送至所述第三缓冲罐，该缓冲罐内的物料分别经数个精磨换热器后输送至对应的精磨砂磨机进行精磨，每一精磨砂磨机将精磨后的物料输送至所述第一缓冲罐或第二缓冲罐，第一缓冲罐或第二缓冲罐内精磨后的物料输送至存储罐，然后对存储罐内的物料进行干燥处理；或者第一缓冲罐或第二缓冲罐分别经数个精磨换热器后输送至对应的精磨砂磨机进行再次精磨，然后将再次精磨后物料返回至所述第三缓冲罐，如此循环，直至物料达到规定的粒度大小，再将第三缓冲罐内的物料输送至存储罐13，然后对存储罐内的物料进行干燥处理；在实施过程中，为了进一步提高产品的质量，每一所述精磨砂磨机将精磨后的物料经对应的精磨除铁器14除去铁杂后输送至所述缓冲罐。
从上可知，本发明从进料分散到粗磨、精磨的工艺设计紧凑合理，能保证研磨细度的同时，又能合理的控制时间，基本上每台设备都在连续工作，整个工艺方案没有哪个环节有明显的瓶颈。同时 采用两个分散釜、三个缓冲罐，数台精磨砂磨机，其分散釜、缓冲罐均配备称重模块、液位传感器、液位开关、温度传感器等，可实现物料计量、液位双重显示与控制、高低液位报警、温度显示与控制等，使精磨阶段的三台缓冲罐和数台砂磨机的物料流向得到很好的控制，期间不会产生停顿，从而实现了在线连续批量工业化生产的智能控制，大大提高了工作了效率，降低了生产成本，达到了工业生产的自动化。
最后，将存储罐内的物料输送至喷雾干燥机组15进行干燥处理。干燥后的物料进入窑炉内烧结。窑炉内最高温度可达1350°C，炉膛温度均匀性为±3°C、烧结后的物料再进入气流磨破碎机或干式珠磨机进行再次破碎、物料经过电磁除铁机后进入全自动包装机，包装设备处理采用真空自动包装，从而获得新能源汽车动力电池正极材料成品。
上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。

Claims (10)

1.新能源汽车动力电池正极材料成套生产工艺，其包括以下步骤：
（1）将动力电池正极制备原料按固、液比例自动精确配比输送至分散釜进行混合分散；
（2）将混合分散后的物料进行粗磨；
（3）再将粗磨后的物料输送至缓冲罐；
（4）对缓冲罐内的物料进行精磨；
（5）对精磨后的物料干燥处理。
2.根据权利要求1所述动力电池正极材料成套生产工艺，其特征在于：步骤（1）中采用弥散泵或负压釜底输料装置将电池正极制备原料吸入所述分散釜。
3.根据权利要求2所述动力电池正极材料成套生产工艺，其特征在于：所述弥散泵或负压釜底输料装置与分散釜组成自循环系统。
4.根据权利要求1或2或3所述动力电池正极材料成套生产工艺，其特征在于：所述分散釜内的原料分散后输送至过滤器滤去杂质和粗料，再经粗磨换热器冷却后输送至粗磨砂磨机进行粗磨，粗磨后的物料返回所述分散釜，然后将分散釜内粗磨后的物料输送至所述缓冲罐。
5.根据权利要求4所述动力电池正极材料成套生产工艺，其特征在于：经粗磨砂磨机粗磨后的物料通过粗磨除铁器除去铁杂后再返回所述分散釜。
6.根据权利要求5所述动力电池正极材料成套生产工艺，其特征在于：还包括另外一个分散釜，该另外一个分散釜对备用原料进行分散，待所述粗磨砂磨机对所述分散釜内的原料粗磨完成后，将该另外一个分散釜内的备用原料经所述过滤器输送至粗磨砂磨机进行粗磨，粗磨后的物料通过所述粗磨除铁器除去铁杂后返回所述另外一个分散釜；所述缓冲罐包括第一缓冲罐、第二缓冲罐和第三缓冲罐，所述分散釜或另外一个分散釜内粗磨后的物料输送至第一缓冲罐或第二缓冲罐和/或第三缓冲罐。
7.根据权利要求6所述动力电池正极材料成套生产工艺，其特征在于：所述分散釜或另外一个分散釜内粗磨后的物料输送至所述第一缓冲罐，该缓冲罐内的物料分别经数个精磨换热器后输送至对应的精磨砂磨机进行精磨，每一精磨砂磨机将精磨后的物料输送至第二缓冲罐，第二缓冲罐内精磨后的物料输送至存储罐，然后对存储罐内的物料进行干燥处理；或者第二缓冲罐内精磨后的物料分别经所述数个精磨换热器后输送至对应的精磨砂磨机进行再次精磨，然后将再次精磨后物料返回至所述第一缓冲罐，如此循环，再将第一缓冲罐内的物料输送至存储罐，然后对存储罐内的物料进行干燥处理。
8.根据权利要求6所述动力电池正极材料成套生产工艺，其特征在于：所述分散釜或另外一个分散釜内粗磨后的物料输送至所述第三缓冲罐，该缓冲罐内的物料分别经数个精磨换热器后输送至对应的精磨砂磨机进行精磨，每一精磨砂磨机将精磨后的物料输送至所述第一缓冲罐或第二缓冲罐，第一缓冲罐或第二缓冲罐内精磨后的物料输送至存储罐，然后对存储罐内的物料进行干燥处理；或者第一缓冲罐或第二缓冲罐分别经数个精磨换热器后输送至对应的精磨砂磨机进行再次精磨，然后将再次精磨后物料返回至所述第三缓冲罐，如此循环，再将第三缓冲罐内的物料输送至存储罐，然后对存储罐内的物料进行干燥处理。
9.根据权利要求8所述动力电池正极材料成套生产工艺，其特征在于：每一所述精磨砂磨机将精磨后的物料经对应的精磨除铁器除去铁杂后输送至所述缓冲罐。
10.根据权利要求8所述动力电池正极材料成套生产工艺，其特征在于：所述存储罐内的物料输送至喷雾干燥机组进行干燥处理。
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