CN114620770B - 类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法 - Google Patents

类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114620770B
CN114620770B CN202210491655.8A CN202210491655A CN114620770B CN 114620770 B CN114620770 B CN 114620770B CN 202210491655 A CN202210491655 A CN 202210491655A CN 114620770 B CN114620770 B CN 114620770B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hot air
air outlet
shell
tray
granulating
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.)
Active
Application number
CN202210491655.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114620770A (zh
Inventor
李扬
王涛
李言栋
刘松利
何芃杕
付怡
符文渊
何爱一
石玮
曾炜华
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.)
Yangtze Normal University
Original Assignee
Yangtze Normal University
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 Yangtze Normal University filed Critical Yangtze Normal University
Priority to CN202210491655.8A priority Critical patent/CN114620770B/zh
Priority to CN202410564140.5A priority patent/CN118367137A/zh
Publication of CN114620770A publication Critical patent/CN114620770A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114620770B publication Critical patent/CN114620770B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00Compounds of iron
    • C01G49/02Oxides; Hydroxides
    • C01G49/06Ferric oxide [Fe2O3]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/02Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
    • B01J2/04Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops in a gaseous medium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00Magnetic separation
    • B03C1/02Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/523Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron for non-aqueous cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/30Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/32Spheres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027Negative electrodes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法,在利用从下到上吹出热风形成的热风流场实现氧化铁颗粒造粒的过程中,其特征在于,对热风流场施加一个位于下方的磁场作用,使得氧化铁产物中的四氧化三铁颗粒受磁场作用力而整体降低在热风流场中的位置,进而和被吹至热风流场上方的三氧化二铁颗粒分离,使得生成的三氧化二铁颗粒物料更好地从上方随风流外排,实现不同氧化铁产品的分离除杂。本发明具有简单,可靠,能够进一步提高对氧化铁除杂效果的优点,能够实现类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒过程中的深度除杂。

Description

类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,具体涉及一种类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法。
背景技术
氧化铁作为锂离子电池负极材料具有比容量高、资源丰富、价格便宜和环境友好等优势,是一类极具应用潜力的锂离子电池负极材料。近年来,我国钢铁使用量呈现逐年上升的趋势,社会钢铁积蓄量庞大,将废旧钢铁回收处理中酸清洗表面产生的废液和新的钢材加工过程酸清洗钢材(如钢板、钢筋等)产生的废液回收,先对其进行化学沉淀、离子交换和溶液萃取等除杂操作,再通过加热处理、煅烧制取氧化铁是获取低成本、高品质锂离子电池负极材料的重要技术路径之一。
氧化铁粉体材料具有多种形貌(如片状、粒状和无规则形貌),最为常见的是球形形貌和非球形形貌,而球形氧化铁粉体具有优异的流动性、分散性和工艺性能,十分利于制作锂离子电池负极材料浆料和电极的涂覆,提高电极片的品质。因此,氧化铁粉体材料颗粒大小和微观形貌会直接影响其作为锂离子电池负极材料各方面的性能,而制备类球形粉体材料是提高氧化铁粉体材料电化学性能有效方法之一。
以废旧钢铁回收处理中酸清洗表面废液为原料,采用喷雾加热处理-固相烧结法能够制备类球形氧化铁粉体材料。其工艺流程具体如下:第一步,利用化学沉淀法,通过添加强氧化剂改变杂质离子价态,并控制溶液pH值使杂质离子沉淀,以此达到初步净化的目的;然后再让液料通过离子交换树脂进行深度除杂,调节体系pH值,同时添加氧化剂和络合剂络合溶液中的其他杂质离子;对于有特殊杂质成分的液料,再次选择特定萃取剂对溶液中的杂质离子进行萃取,进行深度净化。第二步,将净化液料送至喷雾加热处理设备,利用不同的喷雾形式(压力式雾化、气流式雾化和离心式雾)将含铁离子原料液体雾化成小液滴,然后在载流气体和高温环境共同作用下使雾化液滴在空气中快速加热处理,形成类球形前躯体粉体。第三步:将前驱体粉体收集后进行分段、可控煅烧,最终得到类球形氧化铁粉体材料。以上工艺路线能够控制氧化铁粉体材料的初始粒径,保证粉体材料的整体均匀性,同时还能获得规则的类球形粉体氧化铁材料,从而提高产品的振实密度,进而提高氧化铁粉体作为锂离子电池负极材料的电化学性能。例如CN103227324B曾公开的一种锂离子电池氧化铁负极材料的制备方法,即采用的类似上述工艺处理制备。
在上述工艺路线过程中,氧化铁前驱体的加热处理过程至关重要,需要针对不同加热处理状态的前驱体粉体设置不同加热方式、加热温度及温度梯度,从而保证氧化铁粉体材料具有类球状形貌和良好的分散性,而现有工艺主要通过喷雾干燥/热解装置实现,但是喷雾干燥/热解工艺设备生产成本高,进一步除杂效果有限,尤其是不同氧化铁产品(三氧化二铁、四氧化三铁)颗粒成分很难有效分离去除,其他简单加热设备(如流化床)又不能实现氧化铁粉体材料在同一加热系统中可控、均匀加热,容易导致局部过热和物料团聚问题,不能满足处理要求。因此,如何提供一种成本低廉,操作简单,能够提高处理效果的锂离子电池负极材料的高效处理技术,成为有待本领域人员考虑解决的问题。
为了解决上述问题,申请人考虑采用将水解生成的氧化铁前驱体颗粒(氢氧化铁)连带部分原液一起倒入一个热风处理腔室,通过从下到上的热风将氧化铁前驱体颗粒吹至呈悬浮状态并在完成继续热分解的同时实现氧化铁造粒的方法,可以方便快捷且成本低廉地获得类球形粉体氧化铁材料作为锂离子电池负极材料。
但其中,如何进一步提高对氧化铁材料除杂效果,尤其是怎样去除热处理反应中同步生成的不同种类氧化铁组分杂质,解决怎样实现造粒过程中的深度除杂问题,成为有待进一步考虑解决的技术问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足,本发明所要解决的技术问题是:如何提供一种简单,可靠,能够进一步提高对氧化铁除杂效果,实现造粒过程中深度除杂的类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法。
为了解决上述技术问题,本发明采用了如下的技术方案:
一种类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法,在利用从下到上吹出热风形成的热风流场实现氧化铁颗粒造粒的过程中,其特征在于,对热风流场施加一个位于下方的磁场作用,使得氧化铁颗粒中四氧化三铁成分的颗粒被磁场作用而整体降低在热风流场中的位置,进而和被吹至热风流场上方的三氧化二铁颗粒分离,使得生成的三氧化二铁颗粒物料更好地从上方随风流外排,实现不同氧化物产品(三氧化二铁和四氧化三铁)的除杂分离。
这样是因为原本热处理反应生成的氧化铁颗粒中,会同时含有三氧化二铁和四氧化三铁的成分,成分少者属于较难去除的杂质,会影响最终氧化铁产品质量。故在本方法中,在热风处理过程中施加一个磁场作用后,使得受磁场作用的四氧化三铁和不受磁场作用的三氧化二铁更容易各自富集成粒。然后造粒完成后,再通过磁场控制,使得不受磁场作用的三氧化二铁随热风吹出实现出料,剩余四氧化三铁成分的颗粒保留在热风处理腔室内。这样就利用了四氧化三铁的铁磁特性,通过磁场控制,实现了对不同氧化铁产品的深度除杂效果。
进一步地,本方法依靠一种类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒装置实现,所述类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒装置包括一个壳体,壳体内部具有一个热风处理腔室,热风处理腔室上端的壳体顶部设置有顶盖,顶盖下表面对内设置有喷嘴,喷嘴外接有进料管道,热风处理腔室下端底面设置有出风口,出风口和热风装置相接通,热风处理腔室上部侧壁或顶盖上还设置有排风出料窗口;热风处理腔室下方的壳体内还设置有磁场发生装置。
这样,本装置使用时,将含有部分离散状态的氧化铁前驱体颗粒和原料溶液混合物作为原料从喷嘴喷入到热风处理腔室,控制热风装置通过出风口对热风处理腔室内通入从下往上的热风流,使得热风处理腔室内形成热风场,热风流会将氧化铁前驱体颗粒吹至呈悬浮状态并随着热风场的循环路径往复翻腾循环运动,使其在热风场中继续反应生成氧化铁并去除剩余水分,在悬浮状态中相互碰撞完成造粒,获得类球形粉体氧化铁材料作为锂离子电池负极材料。同时由于壳体内还设置了磁场发生装置,故可以通过对热风处理腔室下方的磁场发生装置控制产生磁场,使得热风处理腔室处于磁场作用范围内,在热风处理过程中在磁场作用下生成氧化铁颗粒,使得受磁场作用的四氧化三铁和不受磁场作用的三氧化二铁更容易各自富集成粒,然后造粒完成后,方便再通过磁场控制,使得不受磁场作用的三氧化二铁随热风吹出实现出料,剩余四氧化三铁成分的颗粒保留在热风处理腔室内。这样就利用了四氧化三铁的铁磁特性,通过磁场控制,实现了对不同氧化铁产品的深度除杂效果。同时,该过程中,还可以通过对磁场发生装置的磁场(方向、大小等)进行控制,通过磁场的变换改变四氧化三铁部分颗粒的受力情况,使其在空中产生更加剧烈和无序的碰撞,可以改变调整四氧化三铁部分颗粒在热风场中的不同位置,(因为固定的热风场,可能会在热风处理腔室内一些局部的边角区域形成稳定的局部涡流,会使得部分大小恰好适应该涡流作用的颗粒进入该局部涡流后一直在局部涡流区域内打转而无法参与到风流大循环作用,最终影响造粒的颗粒大小均匀性),并带动其余物料颗粒交换风场位置,使得最终造粒的颗粒均匀性更佳。
进一步地,壳体整体呈圆筒状。
这样,更加利于内部形成循环的热风流场。
进一步地,热风处理腔室底部具有表面中间上凸的圆锥形底面,圆锥形底面周边位置还衔接设置有一个向外上方倾斜的倒锥台面,所述出风口包括一圈位于圆锥形底面和倒锥台面之间的第一出风口,第一出风口沿圆锥形底面表面方向出风,位于第一出风口上方的倒锥台面上还具有一圈第二出风口,第二出风口出风方向向上的角度大于第一出风口向上的角度。
这样,第一出风口可以将掉落到热风处理腔室底部表面的物料吹起,然后依靠第二出风口配合作用,将从底表面吹起的物料再次吹至空中,两个出风口形成的热风流场能够使得物料在热风流场和重力作用下,在热风处理腔室内部随风流循环运动,蒸发掉剩余水分并依靠相互碰撞实现造粒。
进一步地,第一出风口和第二出风口,均往自身所在圆周方向的一侧倾斜设置。
这样,使得出风能够在热风处理腔室内整体形成旋流效果,使得形成的热风流场整体在周向上呈旋转趋势,有利于物料颗粒产生各个方向上更加均匀的碰撞,有利于提高造粒圆整度。同时这样周向上整体呈环流的热风流场,有利于生成的物料颗粒被控制吹至上方后从侧壁方向设置的排风出料窗口外排出料。
进一步地,热风处理腔室底面下方具有一个环形的均风环道,所述第一出风口和第二出风口均连通设置在均风环道上。
这样,可以更好地保证第一出风口和第二出风口各自的均匀出风效果,保证热风处理腔室内热风流场的形成。
进一步地,热风处理腔室底部可竖向滑动地设置有一个托盘,托盘上表面形成热风处理腔室底表面,出风口形成于托盘上;托盘下方的壳体内还设置有托盘升降控制装置。
这样,可以依靠托盘升降控制装置,控制托盘升降运动,使得热风处理腔室可以控制靠近或者远离下方的磁场发生装置,以增强或者降低磁场的作用效果,进而改变物料运动状态,提高造粒效果。而且该该结构可以方便在需要出料时,可以控制托盘向上升起,使得被吹至上方的三氧化铁颗粒可以更好地从排风出料窗口吹出实现出料,而四氧化三铁颗粒保留在加热腔体底部,更加方便实现除杂。实施时,托盘升降控制装置可以采用竖向设置的电缸得到,结构简单且方便控制。
进一步地,热风装置包括设置在壳体外侧的一个热风室,热风室内设置有电热机构,热风室上设置有进风风机实现进风,热风室和热风处理腔室之间的壳体上具有一个左右连通的竖向滑槽,托盘上水平固定连接有一根导风管,导风管一端和托盘内的均风环道连通,另一端和热风室连通,导风管上还固定安装有密封板,密封板可上下滑动地密封配合在竖向滑槽表面。
这样,热风室的结构方便热风的生成并形成可靠的风压。同时,该结构还使得托盘在上下运动过程中,可以实现稳定可靠的持续通风供风效果。更好地选择是,密封板为两块且分别设置在壳体的内外两侧,提高密封效果,避免物料掉出到热风室内。
进一步地,壳体内壁对应托盘位置侧壁上还设置有一圈向内上方倾斜的第三出风口,第三出风口内端连通在壳体内部的一个环形的通风环道内,通风环道和热风室连通,所述托盘下端具有向下延伸的一个延伸段,延伸段下端位置至第三出风口位置高度大于竖向滑槽高度。
这样,第三出风口的设置,使得热风室内风压产生的部分风流能够从此处吹出并从托盘和壳体内壁之间的缝隙向上流动出风,为第一出风口和第二出风口吹出的风流很难到底的死角位置增加向上的风流,实现对热风处理腔室内热风流场的进一步完善。同时该结构使得设计时托盘和壳体内壁之间可以存着一定间隙,以方便提高托盘上下运动的顺畅程度,保证不会有物料从托盘周边位置向下掉出热风处理腔室。托盘下端延伸段的存在,保证在托盘上下运动过程中,第三出风口均能保证出风效果。
进一步地,磁场发生装置包括位于壳体下方的一个磁铁安装腔,磁铁安装腔内设置有一个磁铁安装架,磁铁安装架上水平安装有一根转轴,转轴上安装有磁铁,转轴和一个旋转控制电机相连。
这样,可以通过旋转控制电机控制磁铁转动,进而改变热风处理腔室内的磁场方向,打乱磁场均匀性,改变物料受力情况,提高碰撞效果,也能够通过受力变化,部分地调整物料在热风流场中的位置,避免物料在局部涡流中打转而无法参与大的风流循环,使得最终造粒的均匀性更佳。
实施时,磁铁可以采用永磁铁或者电磁铁,永磁体结构更加简单可靠,电磁铁可以方便进一步更好地控制磁场大小变化。
进一步地,排风出料窗口设置在壳体上端外侧壁上且在周向上具有均布设置的至少两个。
这样更加方便物料的外排,且更有利于热风处理腔室内部热风流场的形成。
进一步地,壳体侧壁上还设置有出料窗口,出料窗口上配合设置有可闭合密封的出料门。
这样,更加方便四氧化三铁的出料操作。
综上所述,本发明具有简单,可靠,能够进一步提高对三氧化二铁除杂效果的优点,能够实现类球形粉体三氧化二铁锂离子电池负极材料造粒过程中的深度除杂。
附图说明
图1为本发明采用的类球形粉体三氧化二铁锂离子电池负极材料造粒装置的立体结构示意图。
图2为图1的正视图。
图3为图1的装置顶盖打开后的结构示意图。
图4为图1的装置的剖视图。
图5为图1中单独A处的放大结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式:一种类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法,在利用从下到上吹出热风形成的热风流场实现氧化铁颗粒造粒的过程中,其特点在于,对热风流场施加一个位于下方的磁场作用,使得氧化铁颗粒中四氧化三铁颗粒被磁场作用而整体降低在热风流场中的位置,进而和被吹至热风流场上方的三氧化二铁颗粒分离,使得生成的三氧化二铁颗粒更好地从上方随风流外排,实现不同氧化物颗粒的除杂分离。
这样是因为原本热处理反应生成的氧化铁颗粒中,会同时含有三氧化二铁和四氧化三铁的成分,成分少者属于较难去除的杂质,会影响不同氧化铁产品质量。故在本方法中,在热风处理过程中施加一个磁场作用后,在磁场作用下生成氧化铁颗粒,使得受磁场作用的四氧化三铁和不受磁场作用的三氧化二铁更容易各自富集成粒。然后造粒完成后,再通过磁场控制,使得不受磁场作用的三氧化二铁颗粒随热风吹出实现出料,剩余四氧化三铁成分的颗粒保留在热风处理腔室内。这样就利用了四氧化三铁的铁磁特性,通过磁场控制,实现了对不同氧化铁产品的深度除杂效果。
具体地说,本方法实施时采用一种类球形粉体三氧化二铁锂离子电池负极材料造粒装置实现,参见图1-5,所述类球形粉体三氧化二铁锂离子电池负极材料造粒装置包括一个壳体1,壳体内部具有一个热风处理腔室2,热风处理腔室2上端的壳体顶部设置有顶盖3,顶盖下表面对内设置有喷嘴24,喷嘴外接有进料管道25,热风处理腔室下端底面设置有出风口,出风口和热风装置相接通,热风处理腔室上部侧壁或顶盖上还设置有排风出料窗口4。
这样,本装置使用时,将含有部分离散状态的氧化铁前驱体颗粒和原料溶液混合物作为原料从喷嘴喷入到热风处理腔室,控制热风装置通过出风口对热风处理腔室内通入从下往上的热风流,使得热风处理腔室内形成热风场,热风流会将三氧化二铁吹至呈悬浮状态并随着热风场的循环路径往复翻腾循环运动,使其在热风场中继续反应生成氧化铁并去除剩余水分,在悬浮状态中相互碰撞完成造粒,获得类球形粉体三氧化二铁材料作为锂离子电池负极材料。
其中,热风处理腔室2下方的壳体1内还设置有磁场发生装置。
这样在处理过程中,由于壳体内还设置了磁场发生装置,故可以通过对热风处理腔室下方的磁场发生装置控制产生磁场,使得热风处理腔室处于磁场作用范围内,在热风处理过程中在磁场作用下生成氧化铁颗粒,使得受磁场作用的四氧化三铁和不受磁场作用的三氧化二铁更容易各自富集成粒,然后造粒完成后,方便再通过磁场控制,使得不受磁场作用的三氧化二铁颗粒随热风吹出实现出料,剩余四氧化三铁颗粒保留在热风处理腔室内。这样就利用了四氧化三铁的铁磁特性,通过磁场控制,实现了对不同氧化铁产品的深度除杂效果。同时,该过程中,还可以通过对磁场发生装置的磁场(方向、大小等)进行控制,通过磁场的变换改变四氧化三铁部分颗粒的受力情况,使其在空中产生更加剧烈和无序的碰撞,可以改变调整四氧化三铁部分颗粒在热风场中的不同位置,(因为固定的热风场,可能会在热风处理腔室内一些局部的边角区域形成稳定的局部涡流,会使得部分大小恰好适应该涡流作用的颗粒进入该局部涡流后一直在局部涡流区域内打转而无法参与到风流大循环作用,最终影响造粒的颗粒大小均匀性),并带动其余物料颗粒交换风场位置,使得最终造粒的颗粒均匀性更佳。
其中,壳体1整体呈圆筒状。
这样,更加利于内部形成循环的热风流场。
其中,热风处理腔室底部具有表面中间上凸的圆锥形底面5,圆锥形底面周边位置还衔接设置有一个向外上方倾斜的倒锥台面6,所述出风口包括一圈位于圆锥形底面和倒锥台面之间的第一出风口7,第一出风口7沿圆锥形底面表面方向出风,位于第一出风口7上方的倒锥台面上还具有一圈第二出风口8,第二出风口8出风方向向上的角度大于第一出风口向上的角度。
这样,第一出风口可以将掉落到热风处理腔室底部表面的物料吹起,然后依靠第二出风口配合作用,将从底表面吹起的物料再次吹至空中,两个出风口形成的热风流场能够使得物料在热风流场和重力作用下,在热风处理腔室内部随风流循环运动,蒸发掉剩余水分并依靠相互碰撞实现造粒。
其中,第一出风口7和第二出风口8,均往自身所在圆周方向的一侧倾斜设置。
这样,使得出风能够在热风处理腔室内整体形成旋流效果,使得形成的热风流场整体在周向上呈旋转趋势,有利于物料颗粒产生各个方向上更加均匀的碰撞,有利于提高造粒圆整度。同时这样周向上整体呈环流的热风流场,有利于生成的物料颗粒被控制吹至上方后从侧壁方向设置的排风出料窗口外排出料。
其中,热风处理腔室底面下方具有一个环形的均风环道9,所述第一出风口7和第二出风口8均连通设置在均风环道9上。
这样,可以更好地保证第一出风口和第二出风口各自的均匀出风效果,保证热风处理腔室内热风流场的形成。
其中,热风处理腔室底部可竖向滑动地设置有一个托盘10,托盘10上表面形成热风处理腔室底表面,出风口形成于托盘上;托盘下方的壳体内还设置有托盘升降控制装置11。
这样,可以依靠托盘升降控制装置,控制托盘升降运动,使得热风处理腔室可以控制靠近或者远离下方的磁场发生装置,以增强或者降低磁场的作用效果,进而改变物料运动状态,提高造粒效果。而且该该结构可以方便在需要除杂时,可以控制托盘向上升起,使得被吹至上方的杂质可以更好地从排风出料窗口吹出,更加方便实现除杂。实施时,托盘升降控制装置可以采用竖向设置的电缸得到,结构简单且方便控这样,可以依靠托盘升降控制装置,控制托盘升降运动,使得热风处理腔室可以控制靠近或者远离下方的磁场发生装置,以增强或者降低磁场的作用效果,进而改变物料运动状态,提高造粒效果。而且该该结构可以方便在需要出料时,可以控制托盘向上升起,使得被吹至上方的三氧化二铁颗粒可以更好地从排风出料窗口吹出实现出料,而四氧化三铁保留在加热腔体内,更加方便实现不同氧化物产品分离除杂。实施时,托盘升降控制装置可以采用竖向设置的电缸得到,结构简单且方便控制制。
其中,热风装置包括设置在壳体外侧的一个热风室12,热风室12内设置有电热机构13,热风室上设置有进风风机14实现进风,热风室和热风处理腔室之间的壳体上具有一个左右连通的竖向滑槽15,托盘上水平固定连接有一根导风管16,导风管16一端和托盘内的均风环道9连通,另一端和热风室12连通,导风管16上还固定安装有密封板17,密封板17可上下滑动地密封配合在竖向滑槽15表面。
这样,热风室的结构方便热风的生成并形成可靠的风压。同时,该结构还使得托盘在上下运动过程中,可以实现稳定可靠的持续通风供风效果。更好地选择是,密封板为两块且分别设置在壳体的内外两侧,提高密封效果,避免物料掉出到热风室内。
其中,壳体内壁对应托盘位置侧壁上还设置有一圈向内上方倾斜的第三出风口22,第三出风口22内端连通在壳体内部的一个环形的通风环道23内,通风环道23和热风室12连通,所述托盘10下端具有向下延伸的一个延伸段,延伸段下端位置至第三出风口位置高度大于竖向滑槽高度。
这样,第三出风口的设置,使得热风室内风压产生的部分风流能够从此处吹出并从托盘和壳体内壁之间的缝隙向上流动出风,为第一出风口和第二出风口吹出的风流很难到底的死角位置增加向上的风流,实现对热风处理腔室内热风流场的进一步完善。同时该结构使得设计时托盘和壳体内壁之间可以存着一定间隙,以方便提高托盘上下运动的顺畅程度,保证不会有物料从托盘周边位置向下掉出热风处理腔室。托盘下端延伸段的存在,保证在托盘上下运动过程中,第三出风口均能保证出风效果。
其中,磁场发生装置包括位于壳体下方的一个磁铁安装腔,磁铁安装腔内设置有一个磁铁安装架18,磁铁安装架18上水平安装有一根转轴,转轴上安装有磁铁19,转轴和一个旋转控制电机20相连。
这样,可以通过旋转控制电机控制磁铁转动,进而改变热风处理腔室内的磁场方向,打乱磁场均匀性,改变物料受力情况,提高碰撞效果,也能够通过受力变化,部分地调整物料在热风流场中的位置,避免物料在局部涡流中打转而无法参与大的风流循环,使得最终造粒的均匀性更佳。
实施时,磁铁19可以采用永磁铁或者电磁铁,永磁体结构更加简单可靠,电磁铁可以方便进一步更好地控制磁场大小变化。
其中,排风出料窗口4设置在壳体上端外侧壁上且在周向上具有均布设置的至少两个。
这样更加方便物料的分离和外排,且更有利于热风处理腔室内部热风流场的形成。
其中,壳体侧壁上还设置有出料窗口21,出料窗口21上配合设置有可闭合密封的出料门。
这样,更加方便出料操作。

Claims (7)

1.一种类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法,在利用从下到上吹出热风形成的热风流场实现氧化铁颗粒造粒的过程中,其特征在于,对热风流场施加一个位于下方的磁场作用,使得氧化铁颗粒中四氧化三铁颗粒受磁场作用而整体降低在热风流场中的位置,进而和被吹至热风流场上方的三氧化二铁颗粒分离,使得生成的三氧化二铁颗粒物料更好地从上方随风流外排,实现不同氧化铁产品的分离除杂;
本方法依靠一种类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒装置实现,所述类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒装置包括一个壳体,壳体内部具有一个热风处理腔室,热风处理腔室上端的壳体顶部设置有顶盖,顶盖下表面对内设置有喷嘴,喷嘴外接有进料管道,热风处理腔室下端底面设置有出风口,出风口和热风装置相接通,热风处理腔室上部侧壁或顶盖上还设置有排风出料窗口;热风处理腔室下方的壳体内还设置有磁场发生装置;
热风处理腔室底部可竖向滑动地设置有一个托盘,托盘上表面形成热风处理腔室底表面,出风口形成于托盘上;托盘下方的壳体内还设置有托盘升降控制装置;
热风装置包括设置在壳体外侧的一个热风室,热风室内设置有电热机构,热风室上设置有进风风机实现进风,热风室和热风处理腔室之间的壳体上具有一个左右连通的竖向滑槽,托盘上水平固定连接有一根导风管,导风管一端和托盘内的均风环道连通,另一端和热风室连通,导风管上还固定安装有密封板,密封板可上下滑动地密封配合在竖向滑槽表面。
2.如权利要求1所述的类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法,其特征在于,壳体整体呈圆筒状;
热风处理腔室底部具有表面中间上凸的圆锥形底面,圆锥形底面周边位置还衔接设置有一个向外上方倾斜的倒锥台面,所述出风口包括一圈位于圆锥形底面和倒锥台面之间的第一出风口,第一出风口沿圆锥形底面表面方向出风,位于第一出风口上方的倒锥台面上还具有一圈第二出风口,第二出风口出风方向向上的角度大于第一出风口向上的角度。
3.如权利要求2所述的类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法,其特征在于,第一出风口和第二出风口,均往自身所在圆周方向的一侧倾斜设置。
4.如权利要求2所述的类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法,其特征在于,壳体内壁对应托盘位置侧壁上还设置有一圈向内上方倾斜的第三出风口,第三出风口内端连通在壳体内部的一个环形的通风环道内,通风环道和热风室连通,所述托盘下端具有向下延伸的一个延伸段,延伸段下端位置至第三出风口位置高度大于竖向滑槽高度。
5.如权利要求2所述的类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法,其特征在于,磁场发生装置包括位于壳体下方的一个磁铁安装腔,磁铁安装腔内设置有一个磁铁安装架,磁铁安装架上水平安装有一根转轴,转轴上安装有磁铁,转轴和一个旋转控制电机相连。
6.如权利要求2所述的类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法,其特征在于,排风出料窗口设置在壳体上端外侧壁上且在周向上具有均布设置的至少两个。
7.如权利要求2所述的类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法,其特征在于,壳体侧壁上还设置有出料窗口,出料窗口上配合设置有可闭合密封的出料门。
CN202210491655.8A 2022-05-07 2022-05-07 类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法 Active CN114620770B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210491655.8A CN114620770B (zh) 2022-05-07 2022-05-07 类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法
CN202410564140.5A CN118367137A (zh) 2022-05-07 2022-05-07 类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210491655.8A CN114620770B (zh) 2022-05-07 2022-05-07 类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410564140.5A Division CN118367137A (zh) 2022-05-07 2022-05-07 类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114620770A CN114620770A (zh) 2022-06-14
CN114620770B true CN114620770B (zh) 2024-05-28

Family

ID=81904974

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410564140.5A Pending CN118367137A (zh) 2022-05-07 2022-05-07 类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒装置
CN202210491655.8A Active CN114620770B (zh) 2022-05-07 2022-05-07 类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410564140.5A Pending CN118367137A (zh) 2022-05-07 2022-05-07 类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒装置

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN118367137A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000050632A (ko) * 1999-01-13 2000-08-05 진수곤 폐산을 이용한 금속산화물 추출장치 및 그 방법
CN103754957A (zh) * 2013-12-31 2014-04-30 上海宝钢磁业有限公司 一种采用盐酸酸洗废液制备高品质氧化铁粉的方法和装置
JP2014121704A (ja) * 2012-11-26 2014-07-03 Ohkawara Kakohki Co Ltd 噴霧熱分解処理装置、及び噴霧熱分解処理方法
CN207056508U (zh) * 2017-08-03 2018-03-02 雅安远创陶瓷有限责任公司 一种喷雾造粒装置
CN208990754U (zh) * 2018-08-16 2019-06-18 常州市鹏多干燥设备有限公司 一种连续喷雾制粒机
CN112645289A (zh) * 2020-12-24 2021-04-13 中冶南方工程技术有限公司 一种金属氧化物的制备装置和制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000050632A (ko) * 1999-01-13 2000-08-05 진수곤 폐산을 이용한 금속산화물 추출장치 및 그 방법
JP2014121704A (ja) * 2012-11-26 2014-07-03 Ohkawara Kakohki Co Ltd 噴霧熱分解処理装置、及び噴霧熱分解処理方法
CN103754957A (zh) * 2013-12-31 2014-04-30 上海宝钢磁业有限公司 一种采用盐酸酸洗废液制备高品质氧化铁粉的方法和装置
CN207056508U (zh) * 2017-08-03 2018-03-02 雅安远创陶瓷有限责任公司 一种喷雾造粒装置
CN208990754U (zh) * 2018-08-16 2019-06-18 常州市鹏多干燥设备有限公司 一种连续喷雾制粒机
CN112645289A (zh) * 2020-12-24 2021-04-13 中冶南方工程技术有限公司 一种金属氧化物的制备装置和制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN118367137A (zh) 2024-07-19
CN114620770A (zh) 2022-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109650457B (zh) 一种类球形四氧化三锰的制备方法
CN108247074A (zh) 一种用于制备低成本高纯净度球形金属粉体的装置及方法
CN102329900B (zh) 一种液态钢渣干法粒化装置及显热回收方法
CN108550843B (zh) 镍钴锰三元材料的制备方法、镍钴锰三元材料、锂离子电池正极材料和锂离子电池
CN101913659A (zh) 电池级四氧化三钴的制备方法
CN112919552B (zh) 高振实密度多元氧化物前驱体及其制备方法与制备系统
CN110893468A (zh) 一种组合式雾化制备球形金属粉末的方法及装置
CN107902690B (zh) 微米级二氧化锡的制备方法
CN103570083A (zh) 一种锂离子电池正极材料镍钴铝球形前驱体的制备方法
CN111554894A (zh) 一种流化床喷雾包覆设备
CN107983965A (zh) 高温等离子气雾化超细球形金属粉末制备方法及装备
CN207056508U (zh) 一种喷雾造粒装置
CN114620770B (zh) 类球形粉体氧化铁锂离子电池负极材料造粒除杂方法
CN111874957A (zh) 一种超细钴粉用四氧化三钴前驱体生产工艺
CN111924889A (zh) 一种无烧结团聚钴粉用四氧化三钴制备方法
CN114684862B (zh) 一种锂离子电池负极材料处理方法
CN211516079U (zh) 一种组合式雾化制备球形金属粉末装置
CN115995552B (zh) 一种钠离子电池正极材料的制备方法及应用
CN107326171B (zh) 一种内热式回转窑焙烧高溶性氧化钼的生产工艺
CN103088213B (zh) 一种冷却直接还原铁块的装置及方法
CN211957790U (zh) 一种流化床喷雾包覆设备
CN107442219A (zh) 一种碳酸锰湿法制备球磨机
CN109319839B (zh) 一种高纯片状五氧化二钒及其制备方法
CN114394626A (zh) 一种锂离子电池棒状三氧化二铁负极材料的制备方法
CN111333114A (zh) 制备球形仲钨酸铵的方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant