CN109671917A - 一种锂离子电池负极材料高速雾化包覆机及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池负极材料高速雾化包覆机及其应用，所述高速雾化包覆机包括包覆剂熔融液化装置、加热装置、称重装置、包覆剂雾化喷送装置、高速搅拌装置，将原料和包覆剂加入高速雾化包覆机内，利用该装置的协同作用达到材料分散、造粒、表面包覆的作用，该系统可在物料高速搅拌时自动将包覆剂（液状沥青）成雾状喷送，通过此方法解决了以往需要人工投放包覆沥青的弊端，并且通过该装置能有效在材料表面形成均匀的包覆层，达到了很好的包覆及造粒效果，提高了沥青包覆剂的利用率，使材料获得更加优异的循环性能。

Description

一种锂离子电池负极材料高速雾化包覆机及其应用
技术领域
本发明涉及锂电池负极材料加工领域，具体涉及一种锂离子电池负极材料高速搅拌造粒机、沥青雾化包覆的装置及其应用。
背景技术
随着锂离子电池技术的发展，电池材料要求的性能越来越高，其中石墨负极材料中，人造石墨因其优异的电化学性能成为市场上主流的负极材料，同时人造石墨的加工生产工艺也更为繁琐，目前国内主要采取的制备工艺是：制粉—包覆—炭化—石墨化，包覆技术又是整个材料制备技术的关键，直接影响材料的各项性能指标，因此包覆设备也是决定包覆技术的最重要环节。
发明内容
本发明目的在于提供一种石墨负极材料包覆装置，无需人工投放包覆材料，材料达到了很好的包覆及造粒效果，提高了沥青包覆剂的利用率，使材料获得更加优异的循环性能。
为实现上述目的该发明采用的技术方案如下：一种锂离子电池负极材料高速雾化包覆机，包括包覆剂熔融液化装置、加热装置、称重装置、包覆剂雾化喷送装置、高速搅拌装置，其中：
所述加热装置是由油温机、导热油管、油路阀门组成。
所述包覆剂熔融液化装置是由包覆剂熔融液化反应釜、变频电机、螺带式搅拌桨组成，螺带式搅拌桨由变频电机控制，包覆剂熔融液化反应釜上设有投料口、排气口、出料口和测温热电偶，出料口下方连接称重装置。
所述称重装置是由称量罐和称重衡器组成，称重罐的下方连接包覆剂雾化喷送装置。
所述包覆剂雾化喷送装置由包覆剂输送管路、包覆剂泵和流量调节阀组成，包覆剂输送管路分别连接称重装置和高速搅拌装置。
所述高速搅拌装置为由高速搅拌反应釜、变频电机、折叶搅拌桨组成，折叶搅拌桨由变频电机控制，高速搅拌反应釜上设有投料口、雾化喷头、出料口和测温热电偶，出料口下方连接料桶。
所述包覆剂熔融液化装置、称量装置、高速搅拌装置均通过导热油管与加热装置相连接。
进一步地，所述投料口上设有自动真空上料机，所述出料口为气动球阀。
进一步地，所述折叶搅拌桨为三层折叶桨，所述折叶搅拌桨通过V型带与变频电机相连接，由皮带和带轮传动，电机变频控制。
进一步地，所述包覆剂输送管路均为夹套式保温管路，通过导热油加热保温。
进一步地，所述包覆剂泵有变频器控制，通过调整泵体的运转速率或流量阀开启程度来控制包覆剂的喷送速率。
进一步地，所有控制元件均放置于控制电柜中。
另一方面，本发明提供了一种利用该高速雾化包覆机制备锂离子电池负极材料的方法，包括以下步骤：
(1)将包覆剂投入包覆剂熔融液化反应釜中，开启加热装置，待包覆剂缓慢溶解后开启螺带式搅拌桨进行搅拌使其完全成为均匀的液态。
(2)在高速搅拌反应釜内加入要包覆的原料，开启折叶搅拌桨和加热装置使物料预热及分散均匀。
(3)通过称量装置称量好所需量的包覆剂，开启包覆剂泵，由雾化喷头喷入高速搅拌反应釜内，高速搅拌，使物料呈高速分散状态，包覆剂直接作用在需包覆的原料表面。
(4)经高速分散、物料充分包覆完全后，即可放出物料。
进一步地，所述原料为煅后焦或生焦粉碎制得的粉料，原料粒度为D50:4-5um、密度为:0.35-0.38g/cm3，原料与包覆剂的加入质量比为8:2。
进一步地，所述包覆剂为煤沥青或石油沥青与液态焦油的混合物，所述煤沥青或石油沥青与液态焦油的加入质量比为6：4。
进一步地，所述步骤(1)中加热温度为150℃-250℃；所述步骤(2)中加热温度为150℃-250℃。
进一步地，所述步骤(3)中高速搅拌装置总装料量为200-300kg，搅拌转速为400-800R/min。
本发明通过采用包覆剂溶解、包覆剂泵加保温管路输送、雾化喷头喷出，高速搅拌混匀包覆方法解决了以往需要人工投放包覆剂的弊端，并且实现了沥青(包覆剂)的雾化处理，在材料表面形成均匀的包覆层，达到了很好的包覆及造粒效果，提高了沥青包覆剂的利用率，使材料获得更加优异的循环性能。
附图说明
图1为该设备的结构示意图。
图中：1-投料口、2-变频电机、3-螺带式搅拌桨、4-称量罐、5-称重衡器、6-包覆剂泵、7-流量调节阀、8-导热油管、9-油路阀门、10-油温机、11-排气口、12-包覆剂熔融液化反应釜、13-出料口、14-料桶、15-折叶搅拌浆、16-V型带、17-高速搅拌反应釜、18-雾化喷头、19-测温热电偶、20-包覆剂输送管路。
图2为实施例1中材料造粒和形貌改善效果对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
参见图1，本发明提供了一种锂离子电池负极材料高速雾化包覆机，包括包覆剂熔融液化装置、加热装置、称量装置、包覆剂雾化喷送装置、高速搅拌装置。工作原理如下：通过投料口1加入包覆剂，加热溶解，启动包覆剂熔融液化装置中的变频电机2，带动螺带式搅拌桨3进行搅拌。溶解后的包覆剂由底部出料口排出，通过称量罐4、称重衡器5称重后经包覆剂输送管路通过包覆剂泵6泵送到雾化喷头18喷出，流量调节阀7可调节包覆剂输送流量。在高速搅拌反应釜内加入需包覆的原料，由高速搅拌装置中的变频电机2和V型带16带动折叶搅拌浆15进行高速分散，物料包覆均匀、完全后通过底部的出料口送至料桶中。加热装置是通过油温机10加热导热油实现，加热后的导热油通过管路8输送到反应釜壳体夹套提供热量，物料温度由热电偶19进行监测传输至油温机温控。
实施例1：
(1)将中温石油沥青和焦油按6:4投入包覆剂熔融液化反应釜，开启油温机加热，将加热温度设置为200℃，待沥青缓慢溶解后开启变频电机进行搅拌使其均匀完全成液态。
(2)在高速搅拌反应釜内加入煅后石油焦粉料，开启搅拌电机，转速60-100r/min，油温机设置温度250℃，使物料预热及分散均匀，物料预热至≥200℃。
(3)按原料：包覆剂为8:2的比例称量好所需量的包覆剂，开启包覆剂泵由雾化喷头喷入高速搅拌反应釜内，同时高速搅拌使物料呈高速分散状态，搅拌转速为400-500R/min，包覆剂直接作用在需包覆材料表面。
(4)搅拌时间30分钟，物料充分包覆完全后，即可放出物料。
实验结果如下：
①使用高速雾化包覆机对材料进行加工物理指标的变化。
②使用高速雾化包覆机对材料造粒和形貌改善效果，见附图2。
结论：高速雾化包覆机有很好的包覆造粒效果。
实施例2
(1)将中温石油沥青和焦油按5:5投入包覆剂熔融液化反应釜，开启油温机加热，将加热温度设置为150℃，待沥青缓慢溶解后开启变频电机进行搅拌使其均匀完全成液态。
(2)在高速搅拌反应釜内加入生焦粉料，粉料粒度D50：5-8um，开启搅拌电机，转速60-100r/min，油温机设置温度200℃，使物料预热及分散均匀，物料预热至≥200℃。
(3)按原料：包覆剂＝7:3的比例称量好所需量的包覆剂，开启包覆剂泵由雾化喷头喷入高速搅拌反应釜内，同时高速搅拌使物料呈高速分散状态，搅拌转速为400-500R/min，包覆剂直接作用在需包覆材料表面。
(4)搅拌时间30分钟，物料充分包覆完全后，即可放出物料。
(5)经过高速雾化包覆机加工的物料再经炭化、石墨化后制的负极材料A。
(6)将样品A和未经过高速雾化包覆设备加工的样品B进行
循环测试，测试条件如下。
结论：经高速雾化包覆机制得的负极材料有更好的循环性能。
以上所述仅为本发明较佳实施方式，凡依本发明所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池负极材料高速雾化包覆机，包括包覆剂熔融液化装置、加热装置、称量装置、包覆剂雾化喷送装置、高速搅拌装置，其特征在于：
所述加热装置是由油温机、导热油管、油路阀门组成；
所述包覆剂熔融液化装置是由包覆剂熔融液化反应釜、变频电机、螺带式搅拌桨组成，螺带式搅拌桨由变频电机控制，包覆剂熔融液化反应釜上设有投料口、排气口、出料口和测温热电偶，出料口下方连接称量装置；
所述称量装置是由称量罐和称重衡器组成，称量罐的下方连接包覆剂雾化喷送装置；
所述包覆剂雾化喷送装置由包覆剂输送管路、包覆剂泵和流量调节阀组成，包覆剂输送管路分别连接称重装置和高速搅拌装置；
所述高速搅拌装置为由高速搅拌反应釜、变频电机、折叶搅拌桨组成，折叶搅拌桨由变频电机控制，高速搅拌反应釜上设有投料口、雾化喷头、出料口和测温热电偶，出料口下方连接料桶；
所述包覆剂熔融液化装置、称量装置、高速搅拌装置均通过导热油管与加热装置相连接。
2.根据权利要求1中所述的高速雾化包覆机，其特征在于，所述投料口上设有自动真空上料机，所述出料口为气动球阀。
3.根据权利要求1中所述的高速雾化包覆机，其特征在于，所述折叶搅拌桨为三层折叶桨，所述折叶搅拌桨通过V型带与变频电机相连接，由皮带和带轮传动，电机变频控制。
4.根据权利要求1中所述的高速雾化包覆机，其特征在于，所述包覆剂输送管路均为夹套式保温管路，通过导热油加热保温。
5.根据权利要求1中所述的高速雾化包覆机，其特征在于，所述包覆剂泵有变频器控制，通过调整泵体的运转速率或流量阀开启程度来控制包覆剂的喷送速率。
6.一种利用权利要求书1所述的高速雾化包覆机制备锂离子电池负极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将包覆剂投入包覆剂熔融液化反应釜中，开启加热装置，待包覆剂缓慢溶解后开启螺带式搅拌桨进行搅拌使其完全成为均匀的液态；
（2）在高速搅拌反应釜内加入要包覆的原料，开启折叶搅拌桨和加热装置使物料预热及分散均匀；
（3）通过称量装置称量好所需量的包覆剂，开启包覆剂泵，由雾化喷头喷入高速搅拌反应釜内，提高搅拌速度，使物料呈高速分散状态，包覆剂直接作用在需包覆的原料表面；
（4）经高速分散，物料充分包覆完全后，即可放出物料。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述原料为煅后焦或生焦粉碎制得的粉料，原料粒度为D50:4-5um、密度为:0.35-0.38g/cm3，原料与包覆剂的加入质量比为8:2。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述包覆剂为煤沥青或石油沥青与液态焦油的混合物，所述煤沥青或石油沥青与液态焦油的加入质量比为6：4。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中加热温度为150℃-250℃；所述步骤（2）中加热温度为150℃-250℃。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中高速搅拌装置总装料量为200-300kg，搅拌转速为400-800R/min。
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