CN112553593A - 一种用于磷酸铁锂基于cvd工艺的加工设备及基于设备的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于磷酸铁锂基于CVD工艺的加工设备及基于设备的加工工艺，其结构包括入口置换室，所述入口置换室侧壁安装有辊道窑体结构，所述辊道窑体结构包括升温箱、恒温箱、冷却箱、CVD gas打入管、冷却水喷头、辊道传送带和电加热器，所述辊道窑体结构远离入口置换室的一侧安装有出口置换室，所述辊道窑体结构侧壁安装有固定结构。本发明结构新颖，且密封效果好，密封持久性强，生产安全可靠，节约使用成本，完成CVD包覆工艺，优化CVD包覆效果，其基于设备的加工工艺简单、有效实现磷酸铁锂CVD包覆。
Description
技术领域
本发明涉及CVD工艺加工设备领域，尤其涉及一种用于磷酸铁锂基于CVD工艺的加工设备及加工工艺。
背景技术
磷酸铁锂在烧成时，需要在微量氧环境下，将液态CVD gas在高温状态下转换成气态后裂解，裂解后的产物均匀地包覆在磷酸铁锂的表面，微量氧环境通常要求是窑内氧含量在数十ppm以下，达到窑内氧含量数十ppm以下的方法通常是往窑内打入浓度99.999％及以上的惰性气体，将窑内的空气置换出来，在进行CVD包覆时，由于CVD gas 为易燃有害气体，使CVD gas在高温环境下裂解，裂解后的元素包覆在磷酸铁锂表面，形成CVD包覆，包覆的量和均匀性决定了产品品质的好坏。
目前市场上所使用的最相近似的设备为普通连续式辊道窑体结构，将原料从辊道窑体结构入口向出口输送，依次通过升温段、恒温段和冷却段进行烧成，但现有设备通常无法做到密封，又或者密封性差，极易混入空气，影响产品质量，生产时需要打入惰性气体和CVD gas，由于现有设备的结构密封性差，存在CVD gas泄漏风险，CVD gas 泄漏会有极大安全隐患，且窑内空气无法置换出来，达不到生产要求，无法进行CVD生产，整体复合程度高，设备生产难度较高，因此，为了解决此类问题，我们提出了一种用于磷酸铁锂基于CVD工艺的加工设备。
发明内容
本发明提出的一种用于磷酸铁锂基于CVD工艺的加工设备，解决了现有的加工设备存在的密封性差，极易混入空气，影响产品质量，存在CVD gas泄漏风险，存在安全隐患，无法进行CVD生产的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于磷酸铁锂基于CVD工艺的加工设备，包括入口置换室，所述入口置换室侧壁安装有辊道窑体结构，所述辊道窑体结构包括升温箱、恒温箱、冷却箱、CVD gas打入管、冷却水喷头、辊道传送带和电加热器，所述辊道窑体结构远离入口置换室的一侧安装有出口置换室，所述辊道窑体结构侧壁安装有固定结构，所述固定结构包括固定块和支撑底座，所述辊道窑体结构顶端安装有排气结构，所述排气结构包括排气处理炉、集尘机和排气风机，所述辊道窑体结构远离排气结构的一侧安装有气体打入结构，所述气体打入结构包括惰性气体打入管道和惰性气体打入阀。
优选的，所述惰性气体打入管道呈均匀分布在升温箱、恒温箱和冷却箱侧壁，且惰性气体打入管道均贯穿升温箱、恒温箱和冷却箱的侧壁，所述惰性气体打入阀安装在惰性气体打入管道靠近升温箱、恒温箱和冷却箱的一端。
优选的，所述恒温箱连接升温箱和冷却箱，所述入口置换室与升温箱远离恒温箱的一侧连接，所述出口置换室与冷却箱远离恒温箱的一侧连接，所述CVD gas打入管位于恒温箱内侧，所述冷却水喷头位于冷却箱内侧，所述电加热器呈均匀分布在升温箱和恒温箱内侧，所述辊道传送带贯穿升温箱、恒温箱和冷却箱。
优选的，所述辊道窑体结构贯穿固定块，所述固定块底端侧壁与支撑底座固定连接，所述固定块和支撑底座均以辊道窑体结构的中轴线为对称轴呈对称分布。
优选的，所述排气处理炉与辊道窑体结构的顶端连接，且排气处理炉与辊道窑体结构的侧壁，所述排气处理炉远离辊道窑体结构的一侧的排气口与集尘机的入口连接，所述集尘机远离排气处理炉一侧的输出口与排气风机的输入口连接。
优选的，所述入口置换室、辊道窑体结构、出口置换室、固定结构、排气结构和气体打入结构的连接处均设置有密封连接块和密封垫片。
一种基于上述设备的磷酸铁锂基于CVD的加工工艺，包括如下步骤:
S1、首先需要烧结的磷酸铁锂装入石墨容器内,根据窑炉升温曲线，开启入口置换室，将需要烧结的磷酸铁锂从入口置换室置入辊道窑体结构内，随即根据传送需求开启辊道窑体结构中的辊道传送带、惰性气体打入阀、电加热器、排气结构、CVD gas打入管、冷却水喷头和出口置换室，辊道传送带工作转动且移动，使置入的需要烧结的磷酸铁锂的原料通过辊道窑体结构的辊道传送带进行输送；
S2、通过输送使原料依次经过升温段、恒温段和冷却段进行烧成，首先进行升温段，在电加热器工作对辊道窑体结构进行加热，进行烧成，烧成过程中惰性气体打入阀开启处于开放状态，使惰性气体通过惰性气体打入管道和惰性气体打入阀打入辊道窑体结构中，使辊道窑体结构能达到磷酸铁锂烧成所需要的微量氧环境要求；
S3、进入恒温段后，通过开启恒温段的CVD gas打入管，将CVD gas通过CVD gas打入管打入辊道窑体结构中，且进行均匀喷洒，使得磷酸铁锂原料在烧成最高温度的时候CVDgas能够参与烧成，且打入后的CVD gas在高温下即刻裂解，裂解后的产物均匀包覆在磷酸铁锂原料表面；
S4、再进入冷却段，排气结构2工作将烧成产生的气体排入排气处理炉，排气处理炉对气体进行燃烧，将尾气内的有害气体或者沥青处理掉，之后再通过管道到达集尘机内，将燃烧过程中产生的粉尘进行过滤、收集，最终使得排放到大气中的气体符合排放标准，通过排气风机排出，在冷却段开启冷却水喷头，使冷却水通过冷却水喷头均匀对辊道窑体结构内部烧成的磷酸铁锂原料进行冷却，完成烧成，烧成完毕的产品经过出口置换室整列后移送至外循环线。
本发明的有益效果为：
1、通过设置密封材料对窑炉各个连接位置进行密封处理，使得打入的惰性气体和CVD gas不会泄漏，使设备在使用时能达到磷酸铁锂烧成所需要的微量氧环境要求，能长期保持在该状态下，优化密封效果，增强密封持久性，使生产安全可靠，保证气密性的同时减少了惰性气体和CVD gas的使用量，节约了使用成本。
2、通过在恒温箱设置CVD gas打入管，在整个恒温段都设计了 CVD gas打入喷头，使得在烧成最高温度的时候CVD gas能够参与烧成，进行均匀喷洒，从而完成CVD包覆工艺，避免CVD包覆死角，优化CVD包覆效果。
3、其基于设备的加工工艺简单、有效实现磷酸铁锂CVD包覆净效果。
综上所述，该设备密封效果好，密封持久性强，生产安全可靠，节约使用成本，完成CVD包覆工艺，避免CVD包覆死角，优化CVD包覆效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的剖面结构示意图。
图中标号：1、入口置换室；2、排气结构；201、排气处理炉； 202、集尘机；203、排气风机；3、升温箱；4、恒温箱；5、冷却箱； 6、出口置换室；7、惰性气体打入管道；8、惰性气体打入阀；9、固定块；10、支撑底座；11、CVD gas打入管；12、冷却水喷头；13、辊道传送带；14、电加热器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
参照图1-2，一种用于磷酸铁锂基于CVD工艺的加工设备，包括入口置换室1，所述入口置换室1侧壁安装有辊道窑体结构，所述辊道窑体结构包括升温箱3、恒温箱4、冷却箱5、CVD gas打入管11、冷却水喷头12、辊道传送带13和电加热器14，所述辊道窑体结构远离入口置换室1的一侧安装有出口置换室6，所述辊道窑体结构侧壁安装有固定结构，所述固定结构包括固定块9和支撑底座10，所述辊道窑体结构顶端安装有排气结构2，所述排气结构2包括排气处理炉201、集尘机202和排气风机203，所述辊道窑体结构远离排气结构2的一侧安装有气体打入结构，所述气体打入结构包括惰性气体打入管道7和惰性气体打入阀8，所述惰性气体打入管道7呈均匀分布在升温箱3、恒温箱4和冷却箱5侧壁，且惰性气体打入管道7均贯穿升温箱3、恒温箱4和冷却箱5的侧壁，所述惰性气体打入阀8安装在惰性气体打入管道7靠近升温箱3、恒温箱4和冷却箱5的一端，所述恒温箱4连接升温箱3和冷却箱5，所述入口置换室1与升温箱 3远离恒温箱4的一侧连接，所述出口置换室6与冷却箱5远离恒温箱4的一侧连接，所述CVD gas打入管11位于恒温箱4内侧，所述冷却水喷头12位于冷却箱5内侧，所述电加热器14呈均匀分布在升温箱3和恒温箱4内侧，所述辊道传送带13贯穿升温箱3、恒温箱4 和冷却箱5，所述辊道窑体结构贯穿固定块9，所述固定块9底端侧壁与支撑底座10固定连接，所述固定块9和支撑底座10均以辊道窑体结构的中轴线为对称轴呈对称分布，所述排气处理炉201与辊道窑体结构的顶端连接，且排气处理炉201与辊道窑体结构的侧壁，所述排气处理炉201远离辊道窑体结构的一侧的排气口与集尘机202的入口连接，所述集尘机202远离排气处理炉201一侧的输出口与排气风机203的输入口连接，所述入口置换室1、辊道窑体结构、出口置换室6、固定结构、排气结构2和气体打入结构的连接处均设置有密封连接块和密封垫片。
一种基于上述设备的磷酸铁锂基于CVD的加工工艺，包括如下步骤:
S1、首先需要烧结的磷酸铁锂装入石墨容器内,根据窑炉升温曲线，开启入口置换室1，将需要烧结的磷酸铁锂从入口置换室置1入辊道窑体结构内，随即根据传送需求开启辊道窑体结构中的辊道传送带13、惰性气体打入阀8、电加热器14、排气结构2、CVD gas打入管11、冷却水喷头12和出口置换室6，辊道传送带工作转动且移动，使置入的需要烧结的磷酸铁锂的原料通过辊道窑体结构的辊道传送带进行输送；
S2、通过输送使原料依次经过升温段、恒温段和冷却段进行烧成，首先进行升温段，在电加热器14工作对辊道窑体结构进行加热，进行烧成，烧成过程中惰性气体打入阀8开启处于开放状态，使惰性气体通过惰性气体打入管道和惰性气体打入阀打入辊道窑体结构中，使辊道窑体结构能达到磷酸铁锂烧成所需要的微量氧环境要求；
S3、进入恒温段后，通过开启恒温段的CVD gas打入管11，将 CVD gas通过CVD gas打入管11打入辊道窑体结构中，且进行均匀喷洒，使得磷酸铁锂原料在烧成最高温度的时候CVD gas能够参与烧成，且打入后的CVD gas在高温下即刻裂解，裂解后的产物均匀包覆在磷酸铁锂原料表面；
S4、再进入冷却段，排气结构2工作将烧成产生的气体排入排气处理炉201，排气处理炉201对气体进行燃烧，将尾气内的有害气体或者沥青处理掉，之后再通过管道到达集尘机202内，将燃烧过程中产生的粉尘进行过滤、收集，最终使得排放到大气中的气体符合排放标准，通过排气风机203排出，在冷却段开启冷却水喷头，使冷却水通过冷却水喷头均匀对辊道窑体结构内部烧成的磷酸铁锂原料进行冷却，完成烧成，烧成完毕的产品经过出口置换室整列后移送至外循环线。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于磷酸铁锂基于CVD工艺的加工设备，包括入口置换室(1)，其特征在于，所述入口置换室(1)侧壁安装有辊道窑体结构，所述辊道窑体结构包括升温箱(3)、恒温箱(4)、冷却箱(5)、CVD gas打入管(11)、冷却水喷头(12)、辊道传送带(13)和电加热器(14)，所述辊道窑体结构远离入口置换室(1)的一侧安装有出口置换室(6)，所述辊道窑体结构侧壁安装有固定结构，所述固定结构包括固定块(9)和支撑底座(10)，所述辊道窑体结构顶端安装有排气结构(2)，所述排气结构(2)包括排气处理炉(201)、集尘机(202)和排气风机(203)，所述辊道窑体结构远离排气结构(2)的一侧安装有气体打入结构，所述气体打入结构包括惰性气体打入管道(7)和惰性气体打入阀(8)。
2.根据权利要求1所述的一种用于磷酸铁锂基于CVD工艺的加工设备，其特征在于，所述惰性气体打入管道(7)呈均匀分布在升温箱(3)、恒温箱(4)和冷却箱(5)侧壁，且惰性气体打入管道(7)均贯穿升温箱(3)、恒温箱(4)和冷却箱(5)的侧壁，所述惰性气体打入阀(8)安装在惰性气体打入管道(7)靠近升温箱(3)、恒温箱(4)和冷却箱(5)的一端。
3.根据权利要求1所述的一种用于磷酸铁锂基于CVD工艺的加工设备，其特征在于，所述恒温箱(4)连接升温箱(3)和冷却箱(5)，所述入口置换室(1)与升温箱(3)远离恒温箱(4)的一侧连接，所述出口置换室(6)与冷却箱(5)远离恒温箱(4)的一侧连接，所述CVD gas打入管(11)位于恒温箱(4)内侧，所述冷却水喷头(12)位于冷却箱(5)内侧，所述电加热器(14)呈均匀分布在升温箱(3)和恒温箱(4)内侧，所述辊道传送带(13)贯穿升温箱(3)、恒温箱(4)和冷却箱(5)。
4.根据权利要求1所述的一种用于磷酸铁锂基于CVD工艺的加工设备，其特征在于，所述辊道窑体结构贯穿固定块(9)，所述固定块(9)底端侧壁与支撑底座(10)固定连接，所述固定块(9)和支撑底座(10)均以辊道窑体结构的中轴线为对称轴呈对称分布。
5.根据权利要求1所述的一种用于磷酸铁锂基于CVD工艺的加工设备，其特征在于，所述排气处理炉(201)与辊道窑体结构的顶端连接，且排气处理炉(201)与辊道窑体结构的侧壁，所述排气处理炉(201)远离辊道窑体结构的一侧的排气口与集尘机(202)的入口连接，所述集尘机(202)远离排气处理炉(201)一侧的输出口与排气风机(203)的输入口连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于磷酸铁锂基于CVD工艺的加工设备，其特征在于，所述入口置换室(1)、辊道窑体结构、出口置换室(6)、固定结构、排气结构(2)和气体打入结构的连接处均设置有密封连接块和密封垫片。
7.一种基于如权利要求1～6所述设备的磷酸铁锂基于CVD的加工工艺，包括如下步骤:
S1、首先需要烧结的磷酸铁锂装入石墨容器内,根据窑炉升温曲线，开启入口置换室，将需要烧结的磷酸铁锂从入口置换室置入辊道窑体结构内，随即根据传送需求开启辊道窑体结构中的辊道传送带、惰性气体打入阀、电加热器、排气结构、CVD gas打入管、冷却水喷头和出口置换室，辊道传送带工作转动且移动，使置入的需要烧结的磷酸铁锂的原料通过辊道窑体结构的辊道传送带进行输送；
S2、通过输送使原料依次经过升温段、恒温段和冷却段进行烧成，首先进行升温段，在电加热器工作对辊道窑体结构进行加热，进行烧成，烧成过程中惰性气体打入阀开启处于开放状态，使惰性气体通过惰性气体打入管道和惰性气体打入阀打入辊道窑体结构中，使辊道窑体结构能达到磷酸铁锂烧成所需要的微量氧环境要求；
S3、进入恒温段后，通过开启恒温段的CVD gas打入管，将CVD gas通过CVD gas打入管打入辊道窑体结构中，且进行均匀喷洒，使得磷酸铁锂原料在烧成最高温度的时候CVD gas能够参与烧成，且打入后的CVD gas在高温下即刻裂解，裂解后的产物均匀包覆在磷酸铁锂原料表面；
S4、再进入冷却段，排气结构2工作将烧成产生的气体排入排气处理炉，排气处理炉对气体进行燃烧，将尾气内的有害气体或者沥青处理掉，之后再通过管道到达集尘机内，将燃烧过程中产生的粉尘进行过滤、收集，最终使得排放到大气中的气体符合排放标准，通过排气风机排出，在冷却段开启冷却水喷头，使冷却水通过冷却水喷头均匀对辊道窑体结构内部烧成的磷酸铁锂原料进行冷却，完成烧成，烧成完毕的产品经过出口置换室整列后移送至外循环线。
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