CN107860186A - 用于制造二次电池的金属粉末的干燥装置及干燥方法 - Google Patents

用于制造二次电池的金属粉末的干燥装置及干燥方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供用于制造二次电池的金属粉末的干燥装置及干燥方法。该干燥装置的特征在于,其包括:干燥炉(110),其从一侧投入用于制造二次电池的多个原料金属粉末(60);搅拌装置(520),其在干燥炉(110)中搅拌原料金属粉末(60);加热冷却室(120),其在干燥炉(110)的周围以与干燥炉(110)隔离的状态对干燥炉(110)进行加热或冷却;蒸汽装置(300)和冷却装置(400),其向加热冷却室(120)供给蒸汽或冷气;袋式过滤器(200),其设于干燥炉(110)的另一侧而排出空气和水分,并且使原料金属粉末(60)重新下落到干燥炉(110)。

Description

用于制造二次电池的金属粉末的干燥装置及干燥方法
技术领域
[0001]本发明涉及金属粉末的干燥装置,更具体地,涉及用于制造二次电池的金属粉末 的干燥装置及干燥方法。
背景技术
[0002]可充电的二次电池在智能手机、笔记本电脑、平板电脑、MP3播放器等各种便携设 备中被广泛使用。另外,二次电池在电动汽车、电动自行车等这样的移动手段中也被用作重 要的电源。
[0003]为了生产这样的二次电池,需要锂、镍、钴、铝等金属粉末。特别地,左右二次电池 的充电、放电及寿命等电气性品质的是原料金属粉末的纯度,水分或杂质等越多,品质下 降。
[0004]因此,在二次电池的生产设施中为了最大限度地防止在锂、镍、钴、铝等金属粉末 中混入水分、其他杂质等而执行彻底的品质管理。
[0005]特别地,对于在制造或移送原料金属粉末的过程中与空气接触而不得不包含的少 量的水分(约4〜12重量%),在制造二次电池的主工序的前处理工序中必须去除。
[0006]在用于去除水分的干燥过程中,应尽量避免原料金属粉末与干燥装置之间的机械 形接触及在干燥装置内机械与机械之间的物理性接触。因为通过这样的机械性接触或物理 性接触,有可能在纯度高的金属粉末中混入其他金属粒子。
发明内容
[0007]因此,本发明是为了解决如上述的问题而研发的,本发明的第一目的在于提供如 下的用于制造二次电池的金属粉末的干燥装置及干燥方法:最大限度地抑制在用于制造二 次电池的原料金属粉末中混入杂质,并且能够去除原料金属粉末内的水分。
[0008]本发明的第二目的在于提供如下的用于制造二次电池的金属粉末的干燥装置及 干燥方法:在排出水分的过程中防止在空气中包含原料金属粉末,从而实现原料节约和环 境保护。
[0009]本发明为了解决如上述的目的,提供一种用于制造二次电池的金属粉末的干燥装 置,其特征在于,其包括:干燥炉110,其从一侧投入用于制造二次电池的多个原料金属粉末 60;搅拌装置520,其在干燥炉110中搅拌原料金属粉末60;加热冷却室12〇,其在干燥炉11〇 的周围以与干燥炉110隔离的状态对干燥炉110进行加热或冷却;蒸汽装置300和冷却装置 400,其向加热冷却室120供给蒸汽或冷气;及袋式过滤器200,其设于千燥炉110的另一侧而 排出空气和水分,并且使原料金属粉末60重新下落到干燥炉11〇。
[0010]另外,原料金属粉末60包括锂、镍、钴及铝中的至少一个。
[0011]另外,还包括:温度传感器170,其设于干燥炉110;及控制部10,其基于温度传感器 170的温度信号而对蒸汽装置300和冷却装置400进行控制。 0
[0012]另外,还包括:水分传感器160,其设于干燥炉110;排出装置500,其设于干燥炉i 1〇 的力一恻;及控制部10,其基于水分传感器160的水分信号而对排出装置500进行控制。
[0013]另外,还包括:振动移送装置600,其用于移送通过排出装置500而排出的混合金属 粉末650。
[0014]另外,还包括:原料投入装置50,其将原料金属粉末60投入到干燥炉i 10;重量传感 器150,其设于干燥炉110的下部;及控制部1〇,其基于重量传感器15〇的重量信号而控制原 料投入装置50。
[0015]另外,加热冷却室120还包括用于排出蒸汽或冷气的排出口 450。
[0016]为了达到如上述的本发明的目的,作为本发明的另一方面,提供一种用于制造二 次电池的金属粉末的干燥方法,使用上述的干燥装置,上述干燥方法的特征在于,包括:通 过原料投入装置5〇而向干燥炉110的一侧投入用于制造二次电池的多个原料金属粉末60的 步骤(S100);在干燥炉110内通过搅拌装置52〇而进行搅拌,并向周围的加热冷却室12〇供给 蒸汽(S125)而进行加热干燥的步骤(S120);在通过水分传感器16〇而判断为金属粉末6〇的 水分含量为600ppm以下的情况下,中断干燥步骤(S12〇)的步骤;在干燥炉丨10内通过搅拌装 置520而进行搅拌,并向周围的加热冷却室12〇供给冷气(S145)而进行冷却的步骤(S140); 当通过温度传感器17〇而判断为金属粉末60的温度为基准温度以下时,由排出装置500排出 混合的金属粉末的步骤(S160)。
[0017]并且,在投入步骤(S100)中所投入的原料金属粉末60包含4〜12重量%的水分。 [0018]另外,在干燥步骤(Sl2〇)中干燥炉110在12(TC〜18(TC的温度范围中进行加热,在 冷却步骤(S140)中基准温度为50°C。
[0019]根据本发明的一实施例,最大限度地抑制在用于制造二次电池的原料金属粉末中 混入杂质,并且直至达到非常低的浓度为止去除原料金属粉末内的水分。由此,能够生产高 品质的二次电池。
[0020]另外,防止在排出水分的过程中空气中包含原料金属粉末,从而防止无谓的原料 浪费,并且排出包含水分的空气,从而有利于环境保护。
附图说明
[0021]本说明书中所附的下面的附图对本发明的优选实施例进行例示,用于与后述的本 发明的具体实施方式一起进一步帮助理解本发明的技术思想,因此本发明不应被限定为这 样的附图所示的事项。
[0022]图1是本发明的一实施例的用于制造二次电池的金属粉末的千燥装置的整体概略 图。
[0023]图2是将图1中的千燥装置100和其周边的结构扩大而表示的扩大截面图。
[0024]图3是图1所示的干燥装置1〇〇的俯视图。
[0025]图4是图1所示的千燥装置的概略性框图。
[0026]图5是表示本发明的一实施例的用于制造二次电池的金属粉末的千燥方法的流程 图。
[0027](符号的说明)
[0028] 10:控制部
[0029] 50:原料投入装置 叫:郎付龙牌财木
[0031] 100:干燥装置
[0032] 110:干燥炉
[0033] 120:加热冷却室
[0034] 130:投入口
[0035] 140:支承装置
[0036] 150:重量传感器
[0037] 16〇:水分传感器
[0038] 170:温度传感器
[0039] 200:袋式过滤器
[0040] 250:空气
[0041] 260:下落原料
[0042] 300:蒸汽装置
[0043] 400:冷却装置
[0044] 450:排出口
[0045] 470:蒸汽/冷气
[0046] 500:排出装置
[0047] 520:搅拌装置
[0048] 522:搅拌轴
[0049] 525:搅拌翼
[0050] 527:搅拌马达
[0051] 529:搅拌带
[0052] 600:移送装置
[0053] 650:混合金属粉末
具体实施方式
[0054]下面,参照附图,对本发明的结构进行更详细的说明。本发明可执行各种变形,可 具备各种形态,因此在附图中图示特定实施例,并在正文中进行详细说明。
[0055]本申请中“包括”或“具备”等用语用来指定说明书中记载的特征、数字、步骤、动 作、构成要件、部件或它们的组合的存在,而并不是要预先排除一个或其以上的特征、数字、 步骤、动作、构成要件、部件或它们的组合的存在或附加的可能性。
[0056]另外,在不进行不同的定义的情况下,包括技术用语或光学用语在内的在此使用 的所有用语具备与本领域技术人员通常理解的意思相同的意思。对于一般使用的词典中所 定义的用语,应解释为与相关技术的文中的意思一致的意思,在本申请中未明确定义的情 况下,不应解释为理想的或过度形式上的意思。
[0057] 实施例的构成
[0058] 图1是本发明的一实施例的用于制造二次电池的金属粉末的干燥装置的整体概略 图。如图1所图示,以干燥装置100为中心,具备原料投入装置5〇、排出装置500、袋式过滤器 200、搅拌装置520、蒸汽装置300、冷却装置400、移送装置6〇0等。
[0059]干燥装置100是圆筒形腔体,在内部具备搅拌装置520。干燥装置100将所投入的原 料金属粉末6〇以高温加热并均匀地搅拌,使其均匀地干燥。
[0060]原料投入装置50是根据控制部10的控制命令而将一定量的原料金属粉末60投入 到干燥装置100内的装置。为此,原料投入装置50与干燥装置100的上部连接。原料投入装置 5〇由螺旋给料机、旋转送料机、振动给料机等来实现。
[0061]排出装置500位于干燥装置100的侧表面下部,将完成干燥的混合金属粉末650从 干燥装置100排出。排出装置500是能够将干燥装置100的侧表面的下部开放或关闭的装置。 在开放时,通过搅拌翼525而被推送倒外周的金属粉末从排出装置500下落而被排出。这样 的排出装置500根据控制部10的控制命令而进行动作。
[0062] 袋式过滤器(Bag Filter,200)垂直地设于干燥装置100的上表面。袋式过滤器200 为将在干燥装置100中发生的高温的水蒸气和湿气与空气一起排出到外部,并使混入空气 中的微细的金属粒子下落而退回至干燥装置100的结构。这样的袋式过滤器200的详细的内 部结构为公知的结构,因此省略详细的说明。
[0063] 搅拌装置520设于干燥装置100的上部中心。搅拌翼525以与干燥装置100的内部底 面稍微隔开的状态设置,起到将所投入的金属粉末均匀地混合的作用。特别地,搅拌翼525 的倾斜角优选形成为随着旋转而将金属粉末推送到外延的形状。搅拌轴522在干燥装置100 的中心垂直地设置,在下端设有搅拌翼525,在上端设有皮带轮,从而一体地进行旋转。搅拌 马达527垂直地设置在干燥装置100的侧表面,通过搅拌带529而将搅拌马达527的旋转力传 递到搅拌轴522。并且,搅拌翼为了减少旋转时的磨损而进行钨涂布。
[0064] 蒸汽装置300独立于干燥装置100而构成,通过传送蒸汽的管道而与干燥装置100 连接。作为这样的蒸汽装置300,代表性的实施例为锅炉。
[0065] 冷却装置400独立于干燥装置100而构成,通过传送冷却水的管道而与干燥装置 100连接连接。作为这样的冷却装置400,代表性的实施例为空调这样的冷却器。冷气是凉的 液体。
[0066] 特别地,与干燥装置100连接的蒸汽装置300及冷却装置400是包括通过控制部10 而进行动作的转换阀(未图示),从而将蒸汽或冷气选择性地供给到干燥装置100的结构。
[0067] 移送装置600是与排出装置500连接而将所排出的混合金属粉末650移送到下一个 工序的装置。在使用螺旋给料机的情况下,通过金属螺丝与金属粉末之间的摩擦而混入杂 质的可能性高,因此优选使用能够最大限度地避免金属接触的振动给料机(振动送料机)。 这样的移送装置600以每小时3筒的容量进行移送。
[0068] 排出口 450设于干燥装置100的加热冷却室120的下表面。排出口 450具备将加热冷 却室120内的蒸汽或冷气排出到外部的结构。为此,排出口 450由管道和阀构成,这样的阀根 据控制部10的控制命令而进行动作。
[0069] 图2是将图1中的干燥装置100和其周边的结构扩大而显示的扩大截面图。如图2所 示,干燥装置100为双重结构。即,在内部具备干燥炉110,原料金属粉末60被供给到该干燥 炉110,在外部周围具备以与干燥炉110隔离的状态相接的加热冷却室120。因此,加热冷却 室120内的蒸汽或冷气通过热传递而将干燥炉11〇加热或冷却,但蒸汽或冷气并不是直接到 达至原料金属粉末6〇。
[0070] 干燥装置100在下部通过支承装置140而被支承,在支承装置140的一侧设有重量 传感器150而检测根据所投入的原料金属粉末60的量而发生的重量变化。通过重量传感器 150而检测的重量被发送到控制部10。作为重量传感器150,代表性的实施例为称重传感器。 [0071]水分传感器ieo设于干燥炉110内部的一侧而对干燥炉110内部的水分进行检测。 检测的水分信号被传送到控制部10,控制部10根据所检测的水分含量而决定持续或结束干 燥工序。
[0072]温度传感器170设于干燥炉110内部的一侧而对干燥炉110内部的温度进行检测。 所检测的温度信号被传送到控制部10,控制部10根据所检测的温度而控制通过蒸汽装置 300而供给的蒸汽的量或通过冷却装置400而供给的冷气的量。
[0073]如图2的箭头所示,在袋式过滤器2〇〇中水分和空气250向上部方向流动而排出到 外部,包含在水分和空气250中的原料金属粉末60通过袋式过滤器200而被过滤并下落到下 部,并返回到干燥炉110的内部。
[0074]投入口 130形成于加热冷却室120的一侧而供蒸汽或冷气流入,排出装置500与干 燥炉110连接而将金属粉末排出到外部。另外,排出口 450也形成于加热冷却室120的下部而 将蒸汽或冷气排出到外部。
[0075]图3是图1所示的干燥装置100的俯视图。如图3所示,在圆筒形的干燥炉11 〇周围配 置加热冷却室120。搅拌轴5M设于干燥炉110的中心,为了迅速地进行排出,设置4个排出口 450〇
[0076]原料投入装置50在干燥炉110的上表面以形成圆形截面的方式连接。在干燥炉110 的周围设置3个或4个温度传感器170,从而对多处的温度进行检测。这样的温度传感器17〇 设于干燥炉110或设于加热冷却室120。
[0077]排出装置500包括在干燥炉110的侧表面下部水平地设置的气缸和活塞。通过活塞 的往返运动,干燥炉110的侧表面下部被开放或关闭。
[0078]图4是图1所示的干燥装置的概略性框图。如图4所示,以控制部10为中心,连接有 原料投入装置50、搅拌装置520、蒸汽装置300、冷却装置400、温度传感器170、水分传感器 160、重量传感器150、袋式过滤器200、排出装置500及移送装置600。移送装置600既可直接 连接到控制部10,也可以与排出装置500联动的方式构成。作为这样的控制部10的代表性的 实施例,可例举微电脑、CPU等,优选为包括这些的计算机。
[0079] 实施例的动作
[0080]下面,参照附图而对具备上述结构的本发明的实施例的具体动作方法进行说明。 首先,图5是表示本发明的一实施例的用于制造二次电池的金属粉末的干燥方法的流程图。 如图5所示,通过原料投入装置50而向干燥炉110的一侧投入用于制造二次电池的多个原料 金属粉末60 (S100)。多个原料金属粉末60为锂、镍、钴、铝等金属粉末,在制造工序上通常包 括4〜12重量%的水分。在包括较多的水分的情况下,在干燥工序中需要较多时间,整个工 序不够顺畅。
[0081]随着向干燥炉11〇内投入原料金属粉末60,干燥炉110的重量增加,重量传感器150 对此进行检测而传送到控制部10。在干燥炉110的重量超过基准重量的情况下,控制部10使 原料投入装置50停止动作,从而停止原料投入。
[0082] 然后,在干燥炉110内通过搅拌装置520而进行搅拌,并向周围的加热冷却室120供 给蒸汽(SU5)而进行加热干燥(S120)。即,搅拌马达527的旋转通过搅拌带529和搅拌轴522 而带动搅拌翼525的旋转。搅拌翼525通过旋转,使原料金属粉末60均匀地被推向圆周外部 方向。与此同时,从蒸汽装置300生成具备120°C〜180°C的温度范围的蒸汽,并通过投入口 130而供给到加热冷却室12〇。在低于120°C的情况下,因低温而导致干燥时间增加,由此出 现非经济性的问题,在超过180°C的情况下,供给过多的蒸汽或蒸汽的压力过高,从而存在 爆炸的危险性,并且还有可能导致物性的变化。因此,在干燥3个小时左右时,在120°C〜180 °C的温度范围中更优选为13〇°(:〜150°C的温度范围。通过温度传感器170而检测这样的温 度并传送到控制部10,从而得以维持。
[0083]加热冷却室120内的高温的热通过干燥炉110的壁面而向内部进行热传递,从而对 原料金属粉末60进行加热。原料金属粉末60并不是直接暴露于热气中,因此能够保持原来 的纯度。
[0084]此时,包含在原料金属粉末60内的水分被水蒸气化,通过袋式过滤器200而与空气 250—起排出到外部。可能包含在排出到外部的空气250中的微细的金属粒子通过袋式过滤 器而被过滤之后自然地下落并重新返回到干燥炉110的内部。由此,能够将在干燥过程中通 过空气排出而损失的金属粉末最小化。
[0085]然后,当通过水分传感器160而判断为金属粉末60的水分含量为600ppm以下时,控 制部10中断干燥步骤(S120)。随着中断进行干燥步骤(S120),通过蒸汽装置300而进行的蒸 汽供给也被中断。
[0086]然后,在干燥炉110内通过搅拌装置520而进行搅拌,并向周围的加热冷却室120供 给冷气(S145)而进行冷却(S140)。控制部10在阻止蒸汽之后转换管道,以向投入口 130供给 冷气。供给的冷气填充加热冷却室120的内部而降低干燥炉110的内部温度。
[0087]然后,当通过温度传感器170而判定为金属粉末60的温度为基准温度(例如:50。〇 以下时,控制部10使排出装置500进行动作而排出混合的金属粉末(S160)。在基准温度高于 5〇°C的情况下,在下一个工序中因高温而导致装备和工序不够顺畅,在低于50。(:的情况下, 在冷却中消耗较多的时间和能量。因此,将基准温度优选设定为4(TC〜5(TC的范围。
[0088]为了排出混合的金属粉末650,将排出装置500开放并使搅拌装置520继续进行动 作。这样,在干燥炉110内被推送到周围的金属粉末通过排出装置500而下落并通过移送装 置600而进行移送。
[0089] 变形例
[0090]作为之前说明的优选实施例的变形例,还可附加设置真空泵,将干燥炉110在真空 状态下进行加热干燥。
[0091]另外,也可在加热冷却室120附加设置压力传感器而防止蒸汽或冷气的压力过高。 [0092]另外,加热冷却室12〇内的蒸汽或冷气在使用之后被排出到空气中,但在设置回气 管而进行再利用的情况下,可提高效率。
[0093] ^上,对本发明的优选实施例进行了说明,但本领域技术人员应该能够容易地理 解在不脱离本发明的要旨和范围的情况下,可进行其他各种修改及变形,当然,这样的变更 及修改均包括在所附的权利要求书的范围中。

Claims (10)

1. 一种用于制造二次电池的金属粉末的干燥装置,其特征在于,其包括: 干燥炉(110),其从一侧投入用于制造二次电池的多个原料金属粉末(60); 搅拌装置(520),其在上述干燥炉(11〇)中搅拌上述原料金属粉末(60); 加热冷却室(120),其在上述干燥炉(110)的周围以与上述干燥炉(110)隔离的状态对 上述干燥炉(110)进行加热或冷却; 蒸汽装置(300)和冷却装置(400),它们分别向上述加热冷却室(120)供给蒸汽或冷气; 及 袋式过滤器(2〇〇),其设于上述干燥炉(110)的另一侧,排出空气和水分并使上述原料 金属粉末(60)重新下落到上述干燥炉(110)。
2.根据权利要求1所述的用于制造二次电池的金属粉末的干燥装置,其特征在于, 上述原料金属粉末(60)包括锂、镍、钴及铝中的至少一个。
3. 根据权利要求1所述的用于制造二次电池的金属粉末的干燥装置,其特征在于,该干 燥装置还包括: 温度传感器(170),其设于上述干燥炉(110);及 控制部(10),其基于上述温度传感器(170)的温度信号而对上述蒸汽装置(3〇〇)和冷却 装置(400)进行控制。
4. 根据权利要求1所述的用于制造二次电池的金属粉末的干燥装置,其特征在于,该干 燥装置还包括: 水分传感器(160),其设于上述干燥炉(110); 排出装置(500),其设于上述干燥炉(110)的另一侧;及 控制部(10),其基于上述水分传感器(160)的水分信号而对上述排出装置(500)进行控 制。
5.根据权利要求4所述的用于制造二次电池的金属粉末的干燥装置,其特征在于,该干 火采装置还包括振动移送装置(600),该振动移送装置(6〇〇)用于移送通过上述排出装置 (500)排出的混合金属粉末(650)。
6.根据权利要求1所述的用于制造二次电池的金属粉末的干燥装置,其特征在于,该干 燥装置还包括: 原料投入装置(50),其将上述原料金属粉末(60)投入到上述干燥炉(丨10); 重量传感器(150),其设于上述干燥炉(110)的下部;及 控制部(10),其基于上述重量传感器(150)的重量信号而控制上述原料投入装置(5〇)。
7.根据权利要求1所述的用于制造二次电池的金属粉末的干燥装置,其特征在于, 上述加热冷却室(12〇)还包括排出口(450),该排出口(450)用于排出上述蒸汽或冷气。
8. —种用于制造二次电池的金属粉末的干燥方法,利用了权利要求丨至7中的任章一项 所述的干燥装置, ^ 上述干燥方法的特征在于,包括: 通过原料投入装置(50)而向干燥炉(110)的一侧投入用于制造二次电池的多个原料金 属粉末(60)的步骤(S100); 、' 在上述干燥炉(110)内通过搅拌装置(52〇)而进行搅拌,并向周围的加热冷却室(12〇) 供给蒸汽(Sl25)而进行加热干燥的步骤(S12〇); 在通过水分传感器(160)而判断为上述金属粉末(6〇)的水分含量为6〇〇ppm以下的情况 下,中断上述干燥步骤(S120)的步骤; 在上述干燥炉(110)内通过搅拌装置(52〇)而进行搅拌,并向周围的加热冷却室(120) 供给冷气(S145)而进行冷却的步骤(S140); 当通过温度传感器(170)而判断为上述金属粉末(60)的温度为基准温度以下时,由排 出装置(500)排出混合的上述金属粉末的步骤(S160)。
9.根据权利要求8所述的用于制造二次电池的金属粉末的干燥方法,其特征在于, 在上述投入步骤(Sl〇〇)中投入的上述原料金属粉末(60)包含4重量%〜12重量%的水 分。
10.根据权利要求8所述的用于制造二次电池的金属粉末的干燥方法,其特征在于, 在上述干燥步骤(S120)中,上述千燥炉(11〇)在l2〇°C〜18(TC的温度范围内进行加热, 在上述冷却步骤(S140)中,上述基准温度为5〇°C。
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