CN111023813A - 一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉 - Google Patents

一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉 Download PDF

Info

Publication number
CN111023813A
CN111023813A CN201911281099.6A CN201911281099A CN111023813A CN 111023813 A CN111023813 A CN 111023813A CN 201911281099 A CN201911281099 A CN 201911281099A CN 111023813 A CN111023813 A CN 111023813A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reaction furnace
furnace body
sintering
lithium ion
ion battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911281099.6A
Other languages
English (en)
Inventor
姚继蓬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Jinpin Energy Co ltd
Original Assignee
Shandong Jinpin Energy Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Jinpin Energy Co ltd filed Critical Shandong Jinpin Energy Co ltd
Priority to CN201911281099.6A priority Critical patent/CN111023813A/zh
Publication of CN111023813A publication Critical patent/CN111023813A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/006—Equipment for treating dispersed material falling under gravity with ascending gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/02—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B15/04—Casings; Supports therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/02—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B15/04—Casings; Supports therefor
    • F27B15/06—Arrangements of linings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/02—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B15/10—Arrangements of air or gas supply devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/02—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B15/12—Arrangements of dust collectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/02—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B15/14—Arrangements of heating devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27M—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS OF THE CHARGES OR FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS
    • F27M2003/00—Type of treatment of the charge
    • F27M2003/04—Sintering
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉，主要包括反应炉体、旋风分离与集尘系统、热风系统和总控系统组成；其特征在于：反应炉体顶部和旋风分离与集尘系统连接，底部与热风系统连接，反应炉体、旋风分离与集尘系统、热风系统整个设备与总控系统连接并通过控制台进行控制。本发明的优点是：(1)采用动态烧结方式，物料受热均匀，反应均一速度快。(2)采用热风炉供给高温热源，能源利用率高，能耗低。(3)采用气源使颗粒物料流化，在反应的同时实现物料细磨，无需搭配鄂破对辊，可直接搭配精磨实现产物粒度的精确控制。

Description

一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池正极材料反应炉，具体涉及一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉。
背景技术
目前，锂离子电池正极材料(钴酸锂、三元材料、锰酸锂、磷酸铁锂等)主流的规模化制备方法为高温固相(烧结)法，主要设备采用隧道式窑炉(推板窑炉和辊道窑炉)，隧道式窑作为烧结工具，烧结温度曲线平滑，内部温度分布均一，产品批次品质稳定，均一性优秀，得到普遍应用。但是此类窑炉也有缺点，主要包括：①加热方式为电加热，能源转换利用率低，能耗大。②窑炉为开放式结构，热污染严重，匣锅式装填物料，跑冒滴漏较严重，匣锅寿命短，需定期更换。③长度一般不超过50米，限制了窑炉的进料数量，导致烧结速度慢、能耗高。④高温下长距离物料输运，易出现炉内物料卡住的异常。⑤物料为静态烧结，半成品结块，需要配备鄂破、对辊、气流磨等三级破碎设备。
因此改善和开发高效的锂离子电池正极材料烧结炉是一个意义重大的课题，目前开发方向主要有两个，一是开发长度更长，自动化程度更高的隧道窑，另外一个是转变烧结方式，开发新型的高效动态烧结炉。
发明内容
本发明转变烧结方式，采用反应颗粒物料+高温气流热源流化动态烧结的方式，开发出了一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉。
本发明是这样来实现的，一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉，主要包括反应炉体、旋风分离与集尘系统、热风系统和总控系统组成；其特征在于：反应炉体顶部与旋风分离和集尘系统连接，底部与热风系统连接，反应炉体、旋风分离与集尘系统、热风系统整个设备与总控系统连接并通过控制台进行控制。
进一步的，所述反应炉体由外壁和底座构成一个密闭空间，内置空间为反应仓，反应炉体外壁上一侧设有投料口，另一侧外壁靠近底座位置设有取样口，底座下部设有卸料口。
进一步的，所述旋风分离与集尘系统由旋风分离器、集尘风机及集尘布袋构成，旋风分离器入料口通过管道与反应炉顶部连接，集尘风机联结旋风分离器出尘口与集尘布袋。所述旋风分离器可通过调整转速来分辨分离0～100μm区间的固体颗粒。旋风分离器、集尘风机和布袋均为常规颗粒分离与收集设备。
进一步的，所述热风系统由若干台热风炉构成；热风炉可提供最高1200℃的清洁热风，通过控制每台热风炉的温度和气流量可获得平滑的反应温度曲线与流化高度。
进一步的，所述总控系统，总控系统主要由计算机及软件平台、数据采集线、感应器、程序控制器PLC等构成，可在线收集反应炉与热风炉的温度、流量等数据并可实时控制整个设备系统的运行，关于总控系统这个技术，对于本领域技术而言都是公知常识，本发明重点不在该技术上。
进一步的，所述反应炉体外壁装有电辅热层；具有单独加热可实现反应仓最高1000℃的给热能力，可通过电加热补热来平衡反应仓内温度。
进一步的，所述反应炉体外壁内壁装有耐高温石墨内衬；所述耐高温石墨内衬，内衬厚度为10～50mm，能耐受2000℃高温，可防止反应产物在内壁上黏连。
进一步的，所述反应炉体底部为倒梯形结构，其上装有多组布风喷嘴；布风喷嘴可调整布风角度，可实现360°多区域布风；可调整出风流量来控制流化高度。
本发明的优点是：(1)采用动态烧结方式，物料受热均匀，反应均一速度快。(2)采用热风炉供给高温热源，能源利用率高，能耗低。(3)采用气源使颗粒物料流化，在反应的同时实现物料细磨，无需搭配鄂破对辊，可直接搭配精磨实现产物粒度的精确控制。
附图说明
图1为本发明流化反应炉示意图。
图2为本发明旋风分离与集尘系统示意图。
图中，1反应炉体、2旋风分离与集尘系统、3热风系统、4总控系统、5反应仓、6外壁、7底座、8投料口、9取样口、10卸料口、11旋风分离器、12集尘风机及集尘布袋、13电辅热层、14耐高温石墨内衬、15布风喷嘴。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
实施例：如图1和图2所示，一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉，主要包括反应炉体(1)、旋风分离与集尘系统(2)、热风系统(3)和总控系统(4)组成；其特征在于：反应炉体(1)顶部和旋风分离与集尘系统(2)连接，底部与热风系统(3)连接，反应炉体(1)、旋风分离与集尘系统(2)、热风系统(3)整个设备与总控系统(4)连接并通过控制台进行控制。
进一步的，所述反应炉体(1)由外壁(6)和底座(7)构成一个密闭空间，内置空间为反应仓(5)，反应炉体(1)外壁(6)上一侧设有(8)投料口，另一侧外壁靠近底座位置设有(9)取样口，底座下部设有(10)卸料口。
进一步的，所述旋风分离与集尘系统(2)由(11)旋风分离器、(12)集尘风机及集尘布袋构成，旋风分离器入料口通过管道与反应炉顶部连接，集尘风机联结旋风分离器出尘口与集尘布袋。所述旋风分离器(11)可通过调整转速来分辨分离0～100μm区间的固体颗粒。
进一步的，所述热风系统(3)由若干台热风炉构成；热风炉可提供最高1200℃的清洁热风，通过控制每台热风炉的温度和气流量可获得平滑的反应温度曲线与流化高度。
进一步的，所述反应炉体(1)外壁装有电辅热层(13)；具有单独加热可实现反应仓(5)最高1000℃的给热能力，可通过电加热补热来平衡反应仓内温度。
进一步的，所述反应炉体(1)外壁内壁装有耐高温石墨内衬(14)；所述耐高温石墨内衬(14)，内衬厚度为10～50mm，能耐受2000℃高温，可防止反应产物在内壁上黏连。
进一步的，所述反应炉体(1)底部为倒梯形结构，其上装有多组布风喷嘴(15)；布风喷嘴(15)可调整布风角度，可实现360°多区域布风；可调整出风流量来控制流化高度。
本发明是这样工作的：打开控制台的总控系统(4)，混合均匀的物料通过投料口(8)装填至反应仓(5)中，调整布风喷嘴(15)的出风角度与流量，打开热风系统(3)开始向反应仓(5)给风，反应物料在热风的加热作用下开始成核反应，并在热风推动作用下流化循环，物料颗粒之间碰撞研磨粒度细化，打开旋风分离与集尘系统(2)，将不符合要求的细粉抽走，根据仓内温度分布可选择打开电辅热层(13)，通过电加热补热来平衡反应仓(5)内温度。仓中装有耐高温石墨内衬(14)，可防止反应产物在内壁上黏连。通过取样口(9)抽取样品监测物料指标，当物料指标符合要求时关闭热风系统(3)，将物料从卸料口(10)卸出。

Claims (8)

1.一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉，主要包括反应炉体、旋风分离与集尘系统、热风系统和总控系统组成；其特征在于：反应炉体顶部和旋风分离与集尘系统连接，底部与热风系统连接，反应炉体、旋风分离与集尘系统、热风系统整个设备与总控系统连接并通过控制台进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉，其特征在于：所述反应炉体由外壁和底座构成一个密闭空间，内置空间为反应仓，反应炉体外壁上一侧设有投料口，另一侧外壁靠近底座位置设有取样口，底座下部设有卸料口。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉，其特征在于：所述旋风分离与集尘系统由旋风分离器、集尘风机及集尘布袋构成，旋风分离器通过调整转速来分辨分离0～100μm区间的固体颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉，其特征在于：所述热风系统由若干台热风炉构成。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉，其特征在于：所述反应炉体外壁装有电辅热层。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉，其特征在于：所述反应炉体外壁内壁装有耐高温石墨内衬，内衬厚度为10～50mm。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉，其特征在于：所述反应炉体底部为倒梯形结构，其上装有多组布风喷嘴。
8.根据权利要求7所述的一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉，其特征在于：布风喷嘴可调整布风角度，可实现360°多区域布风。
CN201911281099.6A 2019-12-13 2019-12-13 一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉 Pending CN111023813A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911281099.6A CN111023813A (zh) 2019-12-13 2019-12-13 一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911281099.6A CN111023813A (zh) 2019-12-13 2019-12-13 一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111023813A true CN111023813A (zh) 2020-04-17

Family

ID=70208499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911281099.6A Pending CN111023813A (zh) 2019-12-13 2019-12-13 一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111023813A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114573042A (zh) * 2022-03-21 2022-06-03 厦门厦钨新能源材料股份有限公司 一种高含量元素均一掺杂的钴酸锂前驱体及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2900494Y (zh) * 2006-04-26 2007-05-16 厦门金鹭特种合金有限公司 一种节能型的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置
CN201074208Y (zh) * 2007-07-06 2008-06-18 北京中经东润科技发展有限公司 一种循环流化床式焙烧炉
CN102637877A (zh) * 2012-05-07 2012-08-15 昆明理工大学 一种锂离子电池正极材料及其制备方法
CN202973849U (zh) * 2012-07-04 2013-06-05 北京当升材料科技股份有限公司 一种锂电池正极材料烧结窑炉
CN103779540A (zh) * 2014-01-15 2014-05-07 合肥国轩高科动力能源股份公司 一种锂离子电池材料合成设备及合成方法
JP2018514175A (ja) * 2015-03-09 2018-05-31 ジョンソン・アイピー・ホールディング・エルエルシー 統合されたエネルギー貯蔵を備える熱電気化学的変換器
CN109671922A (zh) * 2018-11-07 2019-04-23 中国科学院过程工程研究所 一种快离子导体包覆锂离子电池正极材料的系统及方法
CN209210889U (zh) * 2018-06-15 2019-08-06 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 一种难选铁矿石悬浮加热-煤基磁化焙烧系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2900494Y (zh) * 2006-04-26 2007-05-16 厦门金鹭特种合金有限公司 一种节能型的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置
CN201074208Y (zh) * 2007-07-06 2008-06-18 北京中经东润科技发展有限公司 一种循环流化床式焙烧炉
CN102637877A (zh) * 2012-05-07 2012-08-15 昆明理工大学 一种锂离子电池正极材料及其制备方法
CN202973849U (zh) * 2012-07-04 2013-06-05 北京当升材料科技股份有限公司 一种锂电池正极材料烧结窑炉
CN103779540A (zh) * 2014-01-15 2014-05-07 合肥国轩高科动力能源股份公司 一种锂离子电池材料合成设备及合成方法
JP2018514175A (ja) * 2015-03-09 2018-05-31 ジョンソン・アイピー・ホールディング・エルエルシー 統合されたエネルギー貯蔵を備える熱電気化学的変換器
CN209210889U (zh) * 2018-06-15 2019-08-06 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 一种难选铁矿石悬浮加热-煤基磁化焙烧系统
CN109671922A (zh) * 2018-11-07 2019-04-23 中国科学院过程工程研究所 一种快离子导体包覆锂离子电池正极材料的系统及方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114573042A (zh) * 2022-03-21 2022-06-03 厦门厦钨新能源材料股份有限公司 一种高含量元素均一掺杂的钴酸锂前驱体及其制备方法
CN114573042B (zh) * 2022-03-21 2024-03-01 厦门厦钨新能源材料股份有限公司 一种高含量元素均一掺杂的钴酸锂前驱体及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105316476B (zh) 一种利用难选弱磁性氧化铁矿生产成强磁性磁铁矿的制备方法
CN108149006B (zh) 辉钼精矿自热式旋流焙烧工艺及设备
CN106556258A (zh) 烧结矿显热回收装置及其使用方法
CN206940740U (zh) 一种活性粉石灰悬浮煅烧装置
CN111023813A (zh) 一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉
CN108955276B (zh) 具有旋转布料器的立式烧结矿冷却机及烧结矿冷却方法
CN105734272A (zh) 一种机械动态悬浮同步焙烧选矿方法及装置
CN210773373U (zh) 一种卧式水泥熟料篦式颗粒分级冷却机
CN108165689A (zh) 一种颗粒粒化和余热回收装置
CN112320857A (zh) 一种分体式回转窑制备三元正极材料的方法
CN102002546B (zh) 一种含铁物料悬浮还原装置及工艺
CN201381333Y (zh) 一种含铁物料悬浮二级快速还原炉
CN207006824U (zh) 一种粉体材料的动态煅烧设备
CN202988767U (zh) 一种生产钒氧化物的流态化装置
CN106635111B (zh) 一种生物质热解生产液体燃料联产生物炭系统
CN215447434U (zh) 锂辉石精矿预热装置
CN106115752B (zh) 一种活性氧化铝生产装置及工艺
CN108917414A (zh) 一种气固换热装置及其工作方法
CN101266099B (zh) 电磁感应焙烧连续作业工艺及其专用电磁感应焙烧设备
CN203403141U (zh) 一种利用红土镍矿制备镍铁焙烧矿的装置
CN104976633B (zh) 一种干法细粒筛分除灰和改变煤灰熔融特性的方法及设备
CN114381625A (zh) 一种高效的钒氮合金生产系统
CN209512569U (zh) 一种增加高温颗粒料层空隙率的气固换热装置
CN2930889Y (zh) 水泥生料生产设备
CN207192808U (zh) 一种制备电石的系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200417

RJ01 Rejection of invention patent application after publication