CN111883750B - 一种三元前驱体掺杂包覆装置及其使用方法 - Google Patents

一种三元前驱体掺杂包覆装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三元前驱体掺杂包覆装置及其使用方法，该掺杂包覆装置包括混合机箱、驱动传动结构与风热系统；本发明首先通过驱动电机驱动转动料筒转动，对转动料筒内的物料进行混合分散；通过进液管向转动料筒内输入异丙醇钛的乙醇溶液，使三元材料前驱体充分浸润并进行湿磨，在完成湿磨后，对转动料筒内的物料进行烘干干燥，最后驱动气缸通过安装环驱动转动料筒向一端移动，使转动料筒侧面的网面区域暴露，转动料筒内的物料自网面区域流出，进而通过集料斗引导进入收集物料的容器内，整个过程中将干物料的混合、湿物料的混合以及烘干干燥在同一个装置中完成，无需在加工过程中反复的转移物料，大大提升了加工效率。

Description

一种三元前驱体掺杂包覆装置及其使用方法
技术领域
本发明属于锂电池生产设备技术领域，具体的，涉及一种三元前驱体掺杂包覆装置及其使用方法。
背景技术
随着化石能源的使用与逐渐枯竭，使用种类更丰富、来源更广泛的新能源来替代化石能源是目前的重要研究方向之一，锂电池作为一种能量密度高且环境友好的储电结构，是目前使用最为广泛的一种蓄电池，目前的锂电池主要包括三元锂电池以及磷酸铁锂电池两大类，其中前者能量密度更高，后者安全性更优秀；
三元锂电池的三元正极材料是决定锂电池性能的重要组成成分之一，现有技术中通过在三元正极材料的表面包覆一层材料以保证三元正极材料的稳定性，提升三元正极材料的界面性能，现有技术中主要通过干法机械研磨以及均匀涂层，但是混合效果有限，并且其它各步骤需要通过多个装置进行完成，延长了工序，延长了反复上料下料的时间，为了解决上述问题，提供一种能够将多个工序整合在一起完成的方案，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三元前驱体掺杂包覆装置及其使用方法。
本发明需要解决的技术问题为：
通过在三元正极材料的表面包覆一层材料能够提升三元正极材料的稳定性，提升三元正极材料的界面性能，现有技术中主要通过干法机械研磨以及均匀涂层，但是混合效果有限，并且其它各步骤需要通过多个装置进行完成，延长了工序，延长了反复上料下料的时间。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种三元前驱体掺杂包覆装置，包括混合机箱、驱动传动结构与风热系统；
所述混合机箱包括机箱外壳，机箱外壳内设置有隔板，隔板将机箱外壳的内部空间分割形成混合区与出料区，所述隔板上开有第一出料孔，所述出料区的底部开有第二出料孔；
所述混合区内转动设置有转动料筒，所述转动料筒的一端上设置有两个单向阀，转动料筒的侧面在靠近设置单向阀的一端上设置为网面，通过该网面转动料筒的内部与混合区内连通，所述转动料筒的侧壁上滑动套接有密封环，密封环能够对转动料筒的网面区域进行密封堵塞；
所述转动料筒的侧壁上还固定套接有安装环，安装环与密封环之间通过缓冲弹簧连接，所述机箱外壳的内侧壁上通过连接安装块固定安装有驱动气缸，驱动气缸的端部与安装环滑动连接，所述机箱外壳的内壁上还固定安装有开环挡块，当驱动气缸通过安装环驱动转动料筒向一端移动时，开环挡块对密封环的移动位置进行限制，使转动料筒侧面的网面区域暴露；
所述驱动传动结构包括转动轴，转动轴的一端上固定套接有转轮，机箱外壳上固定安装有驱动电机，驱动电机通过皮带与转轮连接，所述转动轴的另一端上固定连接有环形固定板，环形固定板固定连接有若干第一L形板，第一L形板与转动料筒的外壁沿转动料筒的轴向滑动连接，所述转动轴上滑动套接有连接滑套，连接滑套固定连接有若干第二L形板，第二L形板与机箱外壳的外壁固定连接；
所述机箱外壳的一端连接有密封套；
所述风热系统包括风机，风机的出风一端通过管道连接有加热箱的进风一端，加热箱内设置有加热电阻，加热箱的出风一端通过输气管道与转动料筒上的一个单向阀连接，密封套密封套接在管道上；
所述密封套还密封套接在进液管上，进液管的一端与另一个单向阀连接。
作为本发明的进一步方案，所述转动料筒倾斜设置，且转动料筒设置网面的一端处于较低端。
作为本发明的进一步方案，所述机箱外壳的外壁上固定安装有弹簧连接座，弹簧连接座连接稳定弹簧的一端，稳定弹簧的另一端连接有弹簧连接件的一端，弹簧连接件的另一端连接有机架。
作为本发明的进一步方案，所述机箱外壳通过固定支脚固定安装在加工平台上，所述加工平台底部固定安装有集料斗，集料斗设置在第二出料孔的下方。
上述三元前驱体掺杂包覆装置的使用方法，包括如下步骤：
将三元材料前驱体、碳酸锂与铈加入转动料筒中，向转动料筒中加入钢珠，通过驱动电机驱动转动料筒转动，对转动料筒内的物料进行混合分散；
通过进液管向转动料筒内输入异丙醇钛的乙醇溶液，使三元材料前驱体充分浸润并进行湿磨，在完成湿磨后，通过输气管道向转动料筒内输入热氮气，通过热氮气对转动料筒内的物料进行烘干干燥，驱动电机保持驱动转动料筒转动；
当转动料筒内的物料完成烘干后，驱动气缸通过安装环驱动转动料筒向一端移动，开环挡块对密封环的移动位置进行限制，使转动料筒侧面的网面区域暴露，转动料筒内的物料自网面区域流出，进而通过集料斗引导进入收集物料的容器内。
本发明的有益效果：
本发明在使用时首先将三元材料前驱体、碳酸锂与铈加入转动料筒中，向转动料筒中加入钢珠，通过驱动电机驱动转动料筒转动，对转动料筒内的物料进行混合分散；通过进液管向转动料筒内输入异丙醇钛的乙醇溶液，使三元材料前驱体充分浸润并进行湿磨，在完成湿磨后，通过输气管道向转动料筒内输入热氮气，通过热氮气对转动料筒内的物料进行烘干干燥，驱动电机保持驱动转动料筒转动；当转动料筒内的物料完成烘干后，驱动气缸通过安装环驱动转动料筒向一端移动，开环挡块对密封环的移动位置进行限制，使转动料筒侧面的网面区域暴露，转动料筒内的物料自网面区域流出，进而通过集料斗引导进入收集物料的容器内，整个过程中将干物料的混合、湿物料的混合以及烘干干燥在同一个装置中完成，无需在加工过程中反复的转移物料，大大提升了加工效率，并且通过连续球磨的方式提升了物料的混合效果，进而提升了三元前驱体的包覆效果。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1为本发明所述三元前驱体掺杂包覆装置的结构示意图；
图2为驱动传动结构的结构示意图；
图3为混合机箱的结构示意图；
图4为风热系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种三元前驱体掺杂包覆装置，如图1至图4所示，包括混合机箱1、驱动传动结构2与风热系统4；
所述混合机箱1包括机箱外壳118，机箱外壳118内设置有隔板16，隔板16将机箱外壳118的内部空间分割形成混合区12与出料区13，所述隔板16上开有第一出料孔14，所述出料区13的底部开有第二出料孔15；
所述混合区12内转动设置有转动料筒17，所述转动料筒17的一端上设置有两个单向阀，转动料筒17的侧面在靠近设置单向阀的一端上设置为网面，通过该网面转动料筒17的内部与混合区12内连通，所述转动料筒17的侧壁上滑动套接有密封环112，密封环112能够对转动料筒17的网面区域进行密封堵塞；
所述转动料筒17倾斜设置，且转动料筒17设置网面的一端处于较低端；
所述转动料筒17的侧壁上还固定套接有安装环110，安装环110与密封环112之间通过缓冲弹簧111连接，所述机箱外壳118的内侧壁上通过连接安装块18固定安装有驱动气缸19，驱动气缸19的端部与安装环110滑动连接，所述机箱外壳118的内壁上还固定安装有开环挡块113，当驱动气缸19通过安装环110驱动转动料筒17向一端移动时，开环挡块113对密封环112的移动位置进行限制，从而使转动料筒17侧面的网面区域暴露，转动料筒17内的物料能够自网面区域流出；
所述驱动传动结构2包括转动轴22，转动轴22的一端上固定套接有转轮23，机箱外壳118上固定安装有驱动电机21，驱动电机21通过皮带与转轮23连接，所述转动轴22的另一端上固定连接有环形固定板26，环形固定板26固定连接有若干第一L形板25，第一L形板25与转动料筒17的外壁沿转动料筒17的轴向滑动连接，所述转动轴22上滑动套接有连接滑套24，连接滑套24固定连接有若干第二L形板27，第二L形板27与机箱外壳118的外壁固定连接，通过驱动传动结构2能够驱动转动料筒17在机箱外壳118内稳定转动；
所述机箱外壳118的外壁上固定安装有弹簧连接座114，弹簧连接座114连接稳定弹簧115的一端，稳定弹簧115的另一端连接有弹簧连接件116的一端，弹簧连接件116的另一端连接有机架，当转动料筒17在转动时，机箱外壳118会产生震动，通过设置稳定弹簧115，能够降低机箱外壳118的震动，提升装置运行的稳定性；
所述机箱外壳118通过固定支脚117固定安装在加工平台5上，所述加工平台5底部固定安装有集料斗3，集料斗3设置在第二出料孔15的下方；
所述机箱外壳118的一端连接有密封套11；
所述风热系统4包括风机41，风机41的出风一端通过管道连接有加热箱42的进风一端，加热箱42内设置有加热电阻，用于对经过加热箱42的氮气进行加热，加热箱42的出风一端通过输气管道43与转动料筒17上的一个单向阀连接，密封套11密封套接在管道上；
所述密封套11还密封套接在进液管44上，进液管44的一端与另一个单向阀连接。
通过上述三元前驱体掺杂包覆装置对三元前驱体进行包覆加工的方法为：
将三元材料前驱体、碳酸锂与铈加入转动料筒17中，向转动料筒中加入钢珠，通过驱动电机21驱动转动料筒17转动，对转动料筒17内的物料进行混合分散；
通过进液管44向转动料筒17内输入异丙醇钛的乙醇溶液，使三元材料前驱体充分浸润并进行湿磨，在完成湿磨后，通过输气管道43向转动料筒17内输入热氮气，通过热氮气对转动料筒17内的物料进行烘干干燥，驱动电机21保持驱动转动料筒17转动；
当转动料筒17内的物料完成烘干后，驱动气缸19通过安装环110驱动转动料筒17向一端移动，开环挡块113对密封环112的移动位置进行限制，从而使转动料筒17侧面的网面区域暴露，转动料筒17内的物料自网面区域流出，进而通过集料斗3引导进入收集物料的容器内；
将上一步骤中进入容器中的混合物料将加入马弗炉中进行焙烧，得到三元前驱体包覆材料。
整个加工过程中将干物料的混合、湿物料的混合以及烘干干燥在同一个装置中完成，无需在加工过程中反复的转移物料，大大提升了加工效率，并且通过连续球磨的方式提升了物料的混合效果，进而提升了三元前驱体的包覆效果。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种三元前驱体掺杂包覆装置，其特征在于，包括混合机箱(1)、驱动传动结构(2)与风热系统(4)；
所述混合机箱(1)包括机箱外壳(118)，机箱外壳(118)内设置有隔板(16)，隔板(16)将机箱外壳(118)的内部空间分割形成混合区(12)与出料区(13)，所述隔板(16)上开有第一出料孔(14)，所述出料区(13)的底部开有第二出料孔(15)；
所述混合区(12)内转动设置有转动料筒(17)，所述转动料筒(17)的一端上设置有两个单向阀，转动料筒(17)的侧面在靠近设置单向阀的一端上设置为网面，通过该网面转动料筒(17)的内部与混合区(12)内连通，所述转动料筒(17)的侧壁上滑动套接有密封环(112)，密封环(112)能够对转动料筒(17)的网面区域进行密封堵塞；
所述转动料筒(17)的侧壁上还固定套接有安装环(110)，安装环(110)与密封环(112)之间通过缓冲弹簧(111)连接，所述机箱外壳(118)的内侧壁上通过连接安装块(18)固定安装有驱动气缸(19)，驱动气缸(19)的端部与安装环(110)滑动连接，所述机箱外壳(118)的内壁上还固定安装有开环挡块(113)，当驱动气缸(19)通过安装环(110)驱动转动料筒(17)向一端移动时，开环挡块(113)对密封环(112)的移动位置进行限制，使转动料筒(17)侧面的网面区域暴露；
所述驱动传动结构(2)包括转动轴(22)，转动轴(22)的一端上固定套接有转轮(23)，机箱外壳(118)上固定安装有驱动电机(21)，驱动电机(21)通过皮带与转轮(23)连接，所述转动轴(22)的另一端上固定连接有环形固定板(26)，环形固定板(26)固定连接有若干第一L形板(25)，第一L形板(25)与转动料筒(17)的外壁沿转动料筒(17)的轴向滑动连接，所述转动轴(22)上滑动套接有连接滑套(24)，连接滑套(24)固定连接有若干第二L形板(27)，第二L形板(27)与机箱外壳(118)的外壁固定连接；
所述机箱外壳(118)的一端连接有密封套(11)；
所述风热系统(4)包括风机(41)，风机(41)的出风一端通过管道连接有加热箱(42)的进风一端，加热箱(42)内设置有加热电阻，加热箱(42)的出风一端通过输气管道(43)与转动料筒(17)上的一个单向阀连接，密封套(11)密封套接在管道上；
所述密封套(11)还密封套接在进液管(44)上，进液管(44)的一端与另一个单向阀连接。
2.根据权利要求1所述的一种三元前驱体掺杂包覆装置，其特征在于，所述转动料筒(17)倾斜设置，且转动料筒(17)设置网面的一端处于较低端。
3.根据权利要求1所述的一种三元前驱体掺杂包覆装置，其特征在于，所述机箱外壳(118)的外壁上固定安装有弹簧连接座(114)，弹簧连接座(114)连接稳定弹簧(115)的一端，稳定弹簧(115)的另一端连接有弹簧连接件(116)的一端，弹簧连接件(116)的另一端连接有机架。
4.根据权利要求1所述的一种三元前驱体掺杂包覆装置，其特征在于，所述机箱外壳(118)通过固定支脚(117)固定安装在加工平台(5)上，所述加工平台(5)底部固定安装有集料斗(3)，集料斗(3)设置在第二出料孔(15)的下方。
5.根据权利要求1所述的一种三元前驱体掺杂包覆装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
将三元材料前驱体、碳酸锂与铈加入转动料筒(17)中，向转动料筒(17)中加入钢珠，通过驱动电机(21)驱动转动料筒(17)转动，对转动料筒(17)内的物料进行混合分散；
通过进液管(44)向转动料筒(17)内输入异丙醇钛的乙醇溶液，使三元材料前驱体充分浸润并进行湿磨，在完成湿磨后，通过输气管道(43)向转动料筒(17)内输入热氮气，通过热氮气对转动料筒(17)内的物料进行烘干干燥，驱动电机(21)保持驱动转动料筒(17)转动；
当转动料筒(17)内的物料完成烘干后，驱动气缸(19)通过安装环(110)驱动转动料筒(17)向一端移动，开环挡块(113)对密封环(112)的移动位置进行限制，使转动料筒(17)侧面的网面区域暴露，转动料筒(17)内的物料自网面区域流出，进而通过集料斗(3)引导进入收集物料的容器内。
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