CN109956496B - 一种超音速气流解离和痕量水分控制的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

一种超音速气流解离和痕量水分控制的方法及其装置，包括如下步骤：步骤一：用烧结炉烧结钛酸锂，烧结后的钛酸锂放入料仓；步骤二：将料仓中烧结后的钛酸锂采用高温惰性气体输送给超音速气流解离机，进行解离和干燥；步骤三：将解离干燥后的钛酸锂采用高温惰性气体依次输送至分级机进行分级，收集器进行收集，筛粉器进行筛分，然后用包装机进行包装，得到痕量水分的超细钛酸锂产品；步骤四：将收集器流出的高温惰性气体经压缩机和过滤器后输送至超音速气流解离机，循环使用。所述料仓与钛酸锂烧结炉出料口封闭连接，所述料仓、超音速气流解离机、收集器、筛分器和包装机依次封闭循环连接。

Description

一种超音速气流解离和痕量水分控制的方法及其装置
技术领域
本发明涉及钛酸锂制备领域，具体涉及一种超音速气流解离和痕量水分控制的方法及其装置。
背景技术
钛酸锂作为“零应变”电极材料极大地延长了循环寿命，具有尖晶石结构所特有的三维锂离子扩散通道，具有功率特性优异和高低温性能佳等优点。与碳负极材料相比，钛酸锂的电位高，这就导致通常在电解液与碳负极表面上生长的固液层在钛酸锂表面基本上不形成。更重要的是在正常电池使用的电压范围内锂枝晶在钛酸锂表面上难以生成。这就在很大程度上消除了由锂枝晶在电池内部形成短路的可能性。所以钛酸锂为负极的锂离子电池的安全性基本上是目前各种类型的锂离子电池中安全性最高的。
碳酸锂电池材料对水分要求极高，水分会使钛酸锂材料的含碱量升高，影响后期电池的性能，所以在钛酸锂加工过程中对水分的控制一直是一大难题。
传统生产工艺多采用开放式系统对钛酸锂进行输送、烧结、解离、包装，在整个生产钛酸锂的生产过程中，反复烘干阶段性产品既降低了生产效率，也大大提高生产成本，然而不对生产中的钛酸锂进行及时的烘干防潮，又会对最终产品质量产生影响，且吸潮后的物料粘附在管道及设备内壁，导致设备不能正常使用，即使钛酸锂的水分含量得到了控制，但最高能控制在100ppm左右，另外钛酸锂的水分含量越高，钛酸锂黏性越强，导电性越差.。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述水分含量越高，钛酸锂黏性越强的现象导致的钛酸锂导电性越差的问题，本发明提供一种超音速气流解离和痕量水分控制的方法及其装置。
本发明采用的技术方案如下：
一种超音速气流解离和痕量水分控制的方法及其装置，包括如下步骤：
步骤一：用烧结炉烧结钛酸锂，烧结后的钛酸锂放入料仓；
步骤二：将料仓中烧结后的钛酸锂采用高温惰性气体输送给超音速气流解离机，进行解离和干燥，所述超音速气流解离机具有干燥功能，且在超音速气流解离机腔体中加入电荷密度在300-1000nc/m3的中合负离子气体；通过加入中合负离子气体可以将粉体静电从 70nc/g中合到5-10nc/g，中合后的钛酸锂粉体流动性良好，不会粘附在除尘器滤筒/滤袋上，也不会粘附在设备和管道的内表面，包装设备正常稳定运行；
步骤三：将解离干燥后的钛酸锂采用高温惰性气体依次输送至分级机进行分级，收集器进行收集，筛分器进行筛分，然后用包装机进行包装，得到痕量水分的超细钛酸锂产品；
步骤四：将收集器流出的高温惰性气体经压缩机和过滤器后输送至超音速气流解离机，循环使用，所述过滤器的清灰气源中加入了电荷密度在300-1000nc/m3的中合负离子气体；通过加入中合负离子气体，可以提高清灰效果，降过滤器的运行压差，保障过滤器连续稳定运行。
进一步，所述钛酸锂产品的水分含量小于30PPM。通过将水分含量控制在30PPM以内，钛酸锂产品水分含量低，黏性小，钛酸锂电池的性能提高。
进一步，所述超音速气流解离机内设置有超音速气流喷嘴，所述超音速气流解离机内的气流量可通过空气压缩机进行调节。通过设置超音速喷嘴，超音速气流产生超音波，超音波具有分散、干燥的作用，增大气流对物料的穿透能力及传热能力。通过调节气流量，可以在烘干的同时，控制产品的粒度，简化了生产工艺，有效的节能减排，降低成本。
进一步，所述料仓、超音速气流解离机、分级机、收集器、筛分器和包装机依次封闭连接，所述料仓与钛酸锂烧结炉出料口封闭连接，所述收集装置气体出口与压缩机封闭连接。通过封闭连接，钛酸锂在烧结、解离、包装等工序中封闭输送，不与空气接触，有效防止钛酸锂吸水受潮黏性变大，导致钛酸锂电池的性能降低。
进一步，所述超音速气流解离机、分级机、收集器、筛分器和包装机的连接管道上设置有保温层。通过设置保温层不但可以保持钛酸锂产品的温度，还可以更好的防止钛酸锂吸水受潮黏性变大，导致钛酸锂电池的性能降低。
进一步，所述高温惰性气体的管道输送区域后端设置有温度检测仪。通过设置温度检测仪，可以监控高温惰性气体的温度，防止温度过高或过低，导致钛酸锂电池的性能降低。
进一步，所述高温惰性气体用蒸汽代替，所述蒸汽参数为P＝0.5-1.5MPa，T＝523K-673 K。通过使用蒸汽，可以带走钛酸锂在解离烘干过程中的粉体静电，解离烘干后的物料用干燥气体输送到筛分包装系统，成品水分可以控制在30PPM以下，能耗为传统粉碎干燥的 50％。
进一步，将所述钛酸锂的输送到包装系统中的介质气体，采用的是电荷密度在300-1000 nc/m3的负离子气体。通过使用负离子气体，可以避免输送过程中产生的静电，输送后钛酸锂5-10nc/g。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.通过封闭连接，钛酸锂在烧结、解离、包装等工序中封闭输送，不与空气接触，有效防止钛酸锂吸水受潮黏性变大，导致钛酸锂电池的性能降低；
2.通过将水分含量控制在30PPM以内，钛酸锂产品水分含量低，黏性小，钛酸锂电池的性能提高，且能耗比传统工艺低40％-60％；
3.通过对高温惰性气体进行二次利用，减少了能源消耗，降低了生产成本；
4.通过设置温度测试仪，可以监控高温惰性气体的温度，防止温度不过高或过低，导致钛酸锂电池的性能降低。
5.通过设置保温层不但可以保持钛酸锂产品的温度，还可以更好的防止钛酸锂吸水受潮黏性变大，导致钛酸锂电池的性能降低；
6.通过设置超音速喷嘴，超音速气流产生超音波，超音波具有分散、干燥的作用，增大气流对物料的穿透能力及传热能力。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明流程示意图。
附图标记：1-烧结炉，2-料仓，3-超音速气流解离机，4-分级机，5-收集器，6-筛分器， 7-包装机，8-温度检测仪，9-压缩机，10-过滤器。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1对本发明作详细说明。
实施例1
一种超音速气流解离和痕量水分控制的方法及其装置，包括如下步骤：
步骤一：用烧结炉1烧结钛酸锂，烧结后的钛酸锂放入料仓2；
步骤二：将料仓2中烧结后的钛酸锂采用高温惰性气体输送给超音速气流解离机3，进行解离和干燥，所述超音速气流解离机3具有干燥功能，且在超音速气流解离机3腔体中加入电荷密度在300nc/m3的中合负离子气体；
步骤三：将解离干燥后的钛酸锂采用高温惰性气体依次输送至分级机4进行分级，收集器5进行收集，筛分器6进行筛分，然后用包装机7进行包装，得到痕量水分的超细钛酸锂产品；
步骤四：将收集器5流出的高温惰性气体经压缩机9和过滤器10后输送至超音速气流解离机3，循环使用，所述过滤器10的清灰气源中加入了电荷密度在300nc/m3的中合负离子气体。
实施效果：超音速气流解离机3采用高温惰性气体为干燥气源，通过对高温惰性气体进行二次利用，减少了能源消耗，降低了生产成本。对钛酸锂进行对喷流式闪蒸干燥，使钛酸锂解离和烘干同时进行，进一步提高了生产效率。生产的全过程中始终保持钛酸锂的水分含量低于30PPM，减小了钛酸锂的黏度，提高了钛酸锂电池的性能。
实施例2
在实施例1的基础之上，所述超音速气流解离机3内设置有超音速气流喷嘴，所述超音速气流解离机3内的气流量可通过空气压缩机9进行调节。通过设置超音速喷嘴，超音速气流产生超音波，超音波具有分散、干燥的作用，增大气流对物料的穿透能力及传热能力。通过调节气流量，可以在烘干的同时，控制产品的粒度，简化了生产工艺，有效的节能减排，降低成本。
实施例3
在实施例1的基础之上，所述料仓2、超音速气流解离机3、分级机4、收集器5、筛分器6和包装机7依次封闭连接，所述料仓2与钛酸锂烧结炉1出料口封闭连接，所述收集装置气体出口与压缩机9封闭连接。通过封闭连接，钛酸锂在烧结、解离、包装等工序中封闭输送，不与空气接触，有效防止钛酸锂吸水受潮黏性变大，导致钛酸锂电池的性能降低。
实施例4
所述超音速气流解离机3、分级机4、收集器5、筛分器6和包装机7的连接管道上设置有保温层。通过设置保温层不但可以保持钛酸锂产品的温度，还可以更好的防止钛酸锂吸水受潮黏性变大，导致钛酸锂电池的性能降低
实施例5
在实施例1的基础之上，所述高温惰性气体的管道输送区域后端设置有温度检测仪8。通过设置温度检测仪8，可以监控高温惰性气体的温度，防止温度过高或过低，影响钛酸锂电池的品质。
实施例6
在实施例1的基础之上，所述高温惰性气体用蒸汽代替，所述蒸汽参数为P＝1.5MPa， T＝673K。通过使用蒸汽，可以带走钛酸锂在解离烘干过程中的粉体静电，解离烘干后的物料用干燥气体输送到筛分包装系统，成品水分可以控制在30PPM以下，能耗为传统粉碎干燥的50％。

Claims (6)

1.一种超音速气流解离和痕量水分控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：用烧结炉(1)烧结钛酸锂，烧结后的钛酸锂放入料仓(2)；
步骤二：将料仓(2)中烧结后的钛酸锂采用高温惰性气体输送给超音速气流解离机(3)，进行解离和干燥，所述超音速气流解离机（3）具有干燥功能，且在超音速气流解离机（3）腔体中加入电荷密度在300-1000 nc/m3的中和 负离子气体；所述超音速气流解离机(3)内设置有超音速气流喷嘴，所述超音速气流解离机(3)内的气流量可通过空气压缩机进行调节；
步骤三：将解离干燥后的钛酸锂采用高温惰性气体依次输送至分级机(4)进行分级，收集器(5)进行收集，筛分器（6）进行筛分，然后用包装机(7)进行包装，得到痕量水分的超细钛酸锂产品；所述钛酸锂产品的水分含量小于30 ppm；
步骤四：将收集器(5)流出的高温惰性气体经压缩机(9)和过滤器(10)后输送至超音速气流解离机(3)，循环使用，所述过滤器（10）的清灰气源中加入了电荷密度在300-1000 nc/m3的中和 负离子气体。
2.根据权利要求1所述的一种超音速气流解离和痕量水分控制的方法，其特征在于，所述高温惰性气体用蒸汽代替，所述蒸汽参数为P=0.5-1.5 MPa，T=523 K-673 K。
3.根据权利要求1所述的一种超音速气流解离和痕量水分控制的方法，其特征在于，采用电荷密度在300-1000 nc/m3的负离子气体将钛酸锂输送到包装机(7)进行包装。
4.根据权利要求1所述的一种超音速气流解离和痕量水分控制的方法，其特征在于，所述料仓(2)、超音速气流解离机(3)、分级机(4)、收集器(5)、筛分器(6)和包装机(7)依次封闭连接，所述料仓(2)与钛酸锂烧结炉(1)出料口封闭连接，所述收集器(5)的气体出口与压缩机(9)封闭连接。
5.根据权利要求1所述的一种超音速气流解离和痕量水分控制的方法，其特征在于，所述超音速气流解离机(3)、分级机(4)、收集器(5)、筛分器(6)和包装机(7)的连接管道上设置有保温层。
6.根据权利要求1所述的一种超音速气流解离和痕量水分控制的方法，其特征在于，所述高温惰性气体的管道输送区域后端设置有温度检测仪(8)。
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