CN114251942B - 一种锂离子电池正极材料生产线及生产方法 - Google Patents

一种锂离子电池正极材料生产线及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池正极材料生产线及生产方法,其中生产线包括:辊道窑;气体收集装置,与所述辊道窑连通,用于收集所述辊道窑内的气体;游离锂测量装置,用于对所述气体收集装置收集得到的气体中游离锂的含量进行测定。该锂离子电池正极材料生产线能实时监测游离锂的状态,从而能对烧结参数进行实时评估,便于对烧结参数进行实时调整,从而减少不合格品的产生,避免原料浪费。

Description

一种锂离子电池正极材料生产线及生产方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域,特别涉及一种锂离子电池正极材料生产线及生产方法。
背景技术
目前,锂离子电池正极材料的烧结普遍使用辊道窑,通过在一定的气氛条件下将前驱体与锂盐、添加剂的均匀混合物在适当的烧结工艺下进行高温烧结,此过程是制备出电化学性能优良的正极材料的关键所在。其中,窑炉的温度制度、压力制度、气氛制度尤为重要。
根据窑炉结构可将辊道窑划分为预热带、烧成带、冷却带。预热带位于窑炉前段,主要发生的是原料的脱水及产生的废气的排出;烧成带位于窑炉中部,主要发生正极材料形成的氧化还原反应;冷却带位于窑炉尾部,主要经历的是高温烧结后的正极材料冷却的过程。为了保证烧成反应的顺利进行,通常需要通入过量的气体,但气体(空气)过剩系数不宜过大,过大则会导致排出的气体带走的热量过高,造成环境温度的升高和能量的浪费,气氛导入不足则会造成反应不够充分。当前行业内部普遍采用对高温烧结后产物的残余锂、形貌、晶体结构、压实密度、比表面积、粒度、电化学性能等进行评估以判定烧结参数的适当与否,但这样的评估操作存在滞后的问题,当评估发现烧结参数有问题时,此时物料已经烧结成了不合格的成品,造成原料浪费。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种锂离子电池正极材料生产线及生产方法,该锂离子电池正极材料生产线能实时监测游离锂的状态,从而能对烧结参数进行实时评估,便于对烧结参数进行实时调整,从而减少不合格品的产生,避免原料浪费。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种锂离子电池正极材料生产线,包括:辊道窑;气体收集装置,与所述辊道窑连通,用于收集所述辊道窑内的气体;游离锂测量装置,用于对所述气体收集装置收集得到的气体中游离锂的含量进行测定。
优选的,所述气体收集装置与所述辊道窑的零压位连通,对所述辊道窑零压位处的气体进行收集。所述零压位是指辊道窑内气体压力等于外界大气压压力的位置,通常处于所述辊道窑的预热带和烧成带之间。
优选的,所述气体收集装置上还连接有气体过滤装置。
优选的,所述气体过滤装置内设置有滤膜,所述滤膜的孔径为400-500nm。
优选的,所述游离锂测量装置为电位滴定仪。
一种锂离子电池正极材料的生产方法,包括以下步骤:在锂离子电池正极材料烧结过程中对辊道窑内的气体中的游离锂进行监测。
优选的,包括以下步骤:在锂离子电池正极材料烧结过程中,通过气体收集装置对辊道窑内的气体进行收集,然后通过游离锂测量装置对收集得到的气体中的游离锂的含量进行测定。
优选的,所述气体收集装置对所述辊道窑内的气体的单次收集时间为0.2-5h。
优选的,所述气体收集装置对所述辊道窑内的气体的单次收集时间为0.5-2h。
一种调试锂离子电池正极材料生产线的方法,包括以下步骤:在正常锂离子电池正极材料生产线及调试锂离子电池正极材料生产线上分别在锂离子电池正极材料烧结过程中对辊道窑内气体中的游离锂进行监测,并对调试锂离子电池正极材料生产线的进排气参数进行调整,使调试锂离子电池正极材料生产线的游离锂含量与正常锂离子电池正极材料生产线达到同一水平。同一水平是指在相同规格的正常锂离子电池正极材料生产线及调试锂离子电池正极材料生产线的辊道窑内单位时间测得游离锂含量相差小于0.1%。
本发明的有益效果是:
(1)本发明的锂离子电池正极材料生产线能实时监测辊道窑中游离锂的状态,从而能对烧结参数进行实时评估,使评估前置,能有效降低不合格品率;
(2)锂离子电池正极材料的烧结过程是锂离子进入具有格子构造的晶格中形成新的物相的过程,其中锂离子大部分进入新物相的晶格中,极少一部分以残余锂的形式残留在材料表面,高温下,一部分锂以气态的形式与烧结产生的废气混合经处理排到大气中,还有一部分则是游离于窑炉内的气氛中,并最终以锂枝晶的形式沉积在窑炉内壁的上部,本发明锂离子电池正极材料的生产方法,通过对游离于气氛中的锂含量进行实时监测,从而判断出烧结工艺的合理与否,从而及时对烧结工艺做出调整,避免现有的评估操作所存在的滞后问题,减少产线调试、量产导入过程中的物料损失;
(3)本发明调试锂离子电池正极材料生产线的方法,可以应用于新产线导入,便于进行工艺的直接复制、粘贴,从而提升产品的一致性。
附图说明
图1为本发明实施例1中锂离子电池正极材料生产线的示意图。
附图标记:
100.辊道窑;101.预热带;102.烧成带;103.冷却带;104.零压位;
201.气体收集装置;202.气体过滤装置;203.在线电位滴定仪。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1:
一种锂离子电池正极材料生产线,如图1所示,包括:辊道窑100、气体收集装置201、气体过滤装置202及在线电位滴定仪203;其中辊道窑100包括预热带101、烧成带102及冷却带103,气体收集装置201与辊道窑100的零压位104连通,用于收集辊道窑100内零压位104处的气体,零压位104处于辊道窑100的预热带101和烧成带102之间;气体过滤装置202与气体收集装置201连接,气体过滤装置202内设置有滤膜及去离子水,滤膜的孔径为400-500nm;在线电位滴定仪203用于对气体收集装置201收集得到的气体中游离锂的含量进行测定。
实施例2:
一种锂离子电池正极材料的生产方法,包括以下步骤:
(1)在锂离子电池正极材料烧结过程中通过气体收集装置201对辊道窑100内零压位104处的气体进行收集,单次收集时间为0.2-5h,优选为0.5-2h;
(2)将收集的气体通过装有去离子水的气体过滤装置202,去除悬浮的小颗粒,得到含锂的溶液;
(3)通过在线电位滴定仪203对含锂的溶液中的游离锂的含量进行测定,再将所测得的游离锂含量除以收集时间,获得单位时间内收集的游离锂含量。
实施例3:
一种调试锂离子电池正极材料生产线的方法,包括以下步骤:在正常锂离子电池正极材料生产线及调试锂离子电池正极材料生产线上分别采用如实施例2的锂离子电池正极材料的生产方法,从而对烧结过程中对辊道窑内气体中的游离锂进行监测,并对调试锂离子电池正极材料生产线的进排气参数进行调整,使单位时间测得的调试锂离子电池正极材料生产线辊道窑内的游离锂含量与正常锂离子电池正极材料生产线辊道窑内游离锂含量之间的差值小于0.1%。
实施例4:
利用实施例3的调试锂离子电池正极材料生产线的方法,以本公司量产的LL5503(LiNi0.55Co0.12Mn0.33O2)系正极材料进行产线调试,相比目前行业普遍使用的新产线调试方式,即对一次高温烧结后材料的各项指标进行表征,直至两条产线的产品各项技术指标趋于同一水平,使用本发明的调试方法,调试产生的不合格物料和调试可以降低50%,耗费的时间减少60%。
实施例5:
利用实施例3的调试锂离子电池正极材料生产线的方法,以本公司量产的LL5515(LiNi0.55Co0.06Mn0.39O2)系正极材料进行产线调试,相比目前行业普遍使用的新产线调试方式,即对一次高温烧结后材料的各项指标进行表征,直至两条产线的产品各项技术指标趋于同一水平,使用本发明的调试方法,调试产生的不合格物料和调试可以降低35%,耗费的时间减少40%。
实施例6:
利用实施例3的调试锂离子电池正极材料生产线的方法,以本公司量产的LL6506(LiNi0.65Co0.07Mn0.28O2)系正极材料进行产线调试,相比目前行业普遍使用的新产线调试方式,即对一次高温烧结后材料的各项指标进行表征,直至两条产线的产品各项技术指标趋于同一水平,使用本发明的调试方法,调试产生的不合格物料和调试可以降低40%,耗费的时间减少50%。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种锂离子电池正极材料的生产方法,其特征在于:其利用锂离子电池正极材料生产线进行生产,所述锂离子电池正极材料生产线,包括:辊道窑;气体收集装置,与所述辊道窑连通,用于收集所述辊道窑内的气体;游离锂测量装置,用于对所述气体收集装置收集得到的气体中游离锂的含量进行测定;所述气体收集装置与所述辊道窑的零压位连通,对所述辊道窑零压位处的气体进行收集,所述气体收集装置上还连接有气体过滤装置,所述气体过滤装置内设置有滤膜,所述滤膜的孔径为400-500nm,所述游离锂测量装置为电位滴定仪,所述生产方法包括以下步骤:在锂离子电池正极材料烧结过程中,通过气体收集装置对辊道窑内的气体进行收集,然后通过游离锂测量装置对收集得到的气体中的游离锂的含量进行测定,所述气体收集装置对所述辊道窑内的气体的单次收集时间为0.2-5h。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料的生产方法,其特征在于:所述气体收集装置对所述辊道窑内的气体的单次收集时间为0.5-2h。
3.一种调试锂离子电池正极材料生产线的方法,其特征在于:包括以下步骤:在正常锂离子电池正极材料生产线及调试锂离子电池正极材料生产线上分别采用如权利要求1-2任一项所述的锂离子电池正极材料的生产方法在锂离子电池正极材料烧结过程中对辊道窑内气体中的游离锂进行监测,并对调试锂离子电池正极材料生产线的进排气参数进行调整,使调试锂离子电池正极材料生产线的游离锂含量与正常锂离子电池正极材料生产线达到同一水平。
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