CN115090394A - 磷酸铁锂正极材料的合成设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了磷酸铁锂正极材料的合成设备和方法，涉及磷酸铁锂正极材料生产技术领域。磷酸铁锂正极材料的合成设备和方法，包括上料机构，上料机构顶部安装有注料机构，上料机构背面固定连接有超细化机构，超细化机构包括隔音罩筒，隔音罩筒的内部中心安装有破碎核心机构，破碎核心机构顶部固定连接有排气管，破碎核心机构底部固定连接有回料管。本发明通过设置的超细化机构，在使用时通过分气机构接入高压气体，随手通过锥形的注气接料机构进行接气和上料，并利用其锥形的结构对气体速度进行第一步提升，从而能够获得超细化水平更高的物料，提高后续生产过程中得到的磷酸铁锂正极材料的各方面属性。
Description
技术领域
本发明涉及磷酸铁锂正极材料生产技术领域，具体为磷酸铁锂正极材料的合成设备和方法。
背景技术
高温固相反应法是制备磷酸铁锂是目前发展最为成熟也是使用最广泛的方法。将铁源、锂源、磷源按化学计量比均匀混合干燥后，在惰性气氛下，首先在较低温度(300-350℃)下烧结5-10h，使原材料初步分解，然后再在高温(600-800℃)下烧结10-20h得到橄榄石型磷酸铁锂，在磷酸铁锂正极材料的加工过程中，需要进行原料的破碎，生产处磷酸铁锂粉末。
在传统的工艺步骤中，整个磷酸铁锂的生产设备由多部分组成，材料需要在烧结后破碎，一般情况下使用辊压机进行破碎，或者使用金属粉末超细化设备进行加工，在辊压研磨的时候由于普通的研磨辊表面在微观状态下呈现凹凸不平的状态，并且在对粒径较大的颗粒进行研磨时由于较大物料的阻挡作用使得研磨辊对周围的物料无法进行充分的研磨，烧结的材料破碎后的颗粒质量直接决定了后期生产出的磷酸铁锂正极材料的功能属性的强弱，传统辊压超细研磨其对颗粒研磨的上限取决于研磨辊的加工精度，要进一步提高物料的超细化水平，可以从两方面进行提升，一是对研磨辊的加工精度进行提升，提高其表面光滑度，但是由于研磨辊在研磨时表面会沾染上物料粉末，由此可以看出只提高研磨辊表面光滑度，不能明显的改善物料的超细化水平，属于工艺瓶颈，二是更改超细化工艺，本发明重新设计超细化设备和其整体制造工艺进行生产方式的改进。
发明内容
本发明的目的在于提供磷酸铁锂正极材料的合成设备和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：磷酸铁锂正极材料的合成设备，包括上料机构，所述上料机构顶部安装有注料机构，所述上料机构背面固定连接有超细化机构，所述超细化机构包括隔音罩筒，所述隔音罩筒的内部中心安装有破碎核心机构，破碎核心机构顶部固定连接有排气管，破碎核心机构底部固定连接有回料管，隔音罩筒靠近上料机构的一端固定连接连接有背板，背板固定连接有多个固定架，隔音罩筒远离上料机构的一端固定连接有端板，所述破碎核心机构包括核心球，核心球顶部和底部分别固定连接有出气管和出料管，所述出气管顶端贯穿隔音罩筒内壁后与排气管相连接，出料管底端贯穿隔音罩筒内壁后与回料管相连接，所述核心球外壁位于出料管和出气管两侧的位置承圆周状等距安装有多个物料加速机构，所述物料加速机构嵌入在核心球外壁，所述核心球内部固定连接有外壁底部开孔的限位破碎筒，所述核心球的球心位于限位破碎筒的中轴线上，多个所述物料加速机构的出料端贯穿限位破碎筒外壁共同对准核心球的球心，多个所述物料加速机构的进料端均固定连接有注气接料机构，所述注气接料机构另一端设置有进气端和接料端，注气接料机构的进气端共同固定连接有分气机构，注气接料机构的接料端与所述注料机构相适配。
更进一步地，所述注料机构包括多个等距排列储料罐，储料罐外壁均固定连接有支撑架，支撑架底部固定在上料机构的顶部，储料罐顶部固定连接有真空罐，真空罐顶部共同固定连接有真空吸管，储料罐外壁背面共同固定连接有压气管，储料罐外壁正面分别固定连接有吸料管，储料罐底部分别固定连接有注料管，注料管的另一端固定连接有注料锥头，注料锥头分别与注气接料机构的接料端相适配。
更进一步地，所述上料机构包括防护外壳，防护外壳正面顶部开设有上料口，所述防护外壳为L形结构，防护外壳底部内壁自正面至背面依次固定连接有集料箱，空气压缩机和真空泵，所述真空泵与所述的真空管相连接，所述空气压缩机与所述压气管相连接，所述支撑架连接在防护外壳顶部，所述吸料管吸料端贯穿防护外壳和集料箱顶部到达集料箱内部，集料箱背面与超细化机构相连接。
更进一步地，所述集料箱包括料仓，料仓正面固定连接有上料斗，上料斗顶部固定在上料口下方，上料斗内部固定连接有栅格板，料仓两侧内壁之间位于上料斗下方的位置转动连接有两个相互接触的压料辊，所述防护外壳侧面安装有压料电机驱动其中一个压料辊进行转动，所述料仓底部等距固定连接有多个隔板，多个所述吸料管的吸料端分别位于多个隔板之间。
更进一步地，所述真空吸管与真空罐的连接处，以及吸料管、注料管和压气管与储料罐的连接处均安装有电控阀。
更进一步地，所述核心球内壁顶部位于出气管下方的位置固定连接有滤板，核心球外壁位于所述限位破碎筒两端的位置分别固定连接有挤压气缸，两所述挤压气缸输出端贯穿核心球外壁固定连接有压板，压板在限位破碎筒内部滑动。
更进一步地，所述物料加速机构包括加速锥筒，加速锥筒锥形结构的尖端为出料端，另一端为进料端，加速锥筒进料端固定连接有连接有密封螺纹管，加速锥筒的出料端贯穿所述限位破碎筒外壁对准核心球的球心，所述加速锥筒外壁固定连接有嵌入块，嵌入块外壁开设有开设有嵌入槽，所述核心球外壁嵌入在嵌入槽内部，所述加速锥筒靠近出料端的外壁表面固定连接有螺锥形的冷却管，冷却管的两端分别固定连接有循环管，其中一个循环管中部安装有循环水泵，所述嵌入块底部固定连接有将冷却管包围在内的锥罩。
更进一步地，所述隔音罩筒内壁位于背板和破碎核心机构之间的位置固定连接有固定板，固定板侧面呈圆周状以贯穿方式等距安装有多个冷排，两所述循环管分别连接在冷排的进水端和出水端，所述冷排、循环管和冷却管内部填充有制冷液，所述端板的背面安装有内吹风机，端板背面固定连接有将内吹风机包围在内的网罩，所述背板和端板与冷排对应的位置均开始有散热孔。
更进一步地，所述注气接料机构包括锥形管，所述锥形管锥形结构的尖端位置固定连接有连接螺纹直管，所述连接螺纹直管与所述密封螺纹管螺纹连接，所述锥形管另一端固定连接有内螺纹管段，锥形管外壁固定连接有进料导管，进料导管另一端固定连接有接料斗，锥形管内壁位于连接螺纹直管的连接处固定连接有防堵导罩，防堵导罩外壁与所述密封螺纹管内壁相接触，锥形管内壁位于内螺纹管段的连接处固定连接有喇叭状延长喉，所述进料导管与锥形管的连接位置位于延长喉侧面，所述分气机构与内螺纹管段相连接。
更进一步地，所述分气机构包括中心集气筒，中心集气筒背面固定连接有连接气管，中心集气筒外壁等距固定连接有分连管，分连管另一端共同固定连接有环形气管，环形气管外壁等距固定连接有注气管，注气管另一端均固定连接有螺纹接头，螺纹接头与所述内螺纹管段相适配，多个所述注气管和连接气管外壁均安装有气压阀。
更进一步地，所述上料机构侧面安装有控制柜，上料机构、注料机构和超细化机构分别与控制柜电性连接。
磷酸铁锂正极材料的合成方法，其合成步骤如下：
步骤一：磷酸铁烘干除水，将磷酸铁锂的生产原料放入烘干房中，烘房温度为200±20℃，烘干5-12小时，随后加入到温度为520±20℃的回转炉中在氮气环境中烧结6-10小时；
步骤二：研磨机混料，将烘干除水完毕的磷酸铁锂的生产原料分别进行研磨，研磨完毕后进行混合；
步骤三：物料分散，将研磨混合完毕的磷酸铁锂的生产原料转入分散机中，并按照每五份磷酸铁锂的生产原料加入一份水比例加水混合，充分搅拌打撒得到浆料；
步骤四：喷雾干燥，将浆料泵入喷雾干燥机中进行干燥得到原料颗粒；
步骤五：模具压块，将原料颗粒放入模具中使用液压机以150-175吨的下压力进行压块得到原料块；
步骤六：推板炉烧结，将压块成型后的原料块放入推板炉中进行烧结，得到烧结物料；
步骤七：超细磨，将烧结物料放入辊压机中进行初步破碎，随后使用上述的磷酸铁锂正极材料的合成设备进行超细化，得到超细物料；
步骤九：烘烤，去除超细物料中的水分后得到成品。
更进一步地，所述磷酸铁锂的生产原料包括磷酸铁和碳酸锂晶体粉末，磷酸铁和碳酸锂晶体粉末的质量比为7:25。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该磷酸铁锂正极材料的合成设备和方法，通过设置的超细化机构，在使用时通过分气机构接入高压气体，随手通过锥形的注气接料机构进行接气和上料，并利用其锥形的结构对气体速度进行第一步提升，随后利用物料加速机构的加速锥筒进一步提高物料的喷射速度，通过多组物料加速机构的设备，让物料加速机构的喷射出料口正对核心球的球形，并利用限位破碎筒进行碰撞空间的限位，从而让物料自身发生碰撞，使得物料在不断的碰撞中逐步减少，直至颗粒之间的冲击力无法破碎颗粒分子间的作，直至最后物料的粒径几乎相同，从而能够获得超细化水平更高的物料，提高后续生产过程中得到的磷酸铁锂正极材料的各方面属性。
同时，通过设置的回料管能够将进行碰撞破碎的物料收集起来重新回到上料机构的集料箱中，注料机构机构利用负压原理，进行集料箱内部抽吸并通过空气压缩机的加压注入到超细化机构，从而实现物料的循环破碎，进一步提高超细化效果，达到超细化后的物料，筒注料机构的注料管和注料锥头排出到其他设备完成转运，
不仅如此，设置的上料机构，能够利用上料斗上的栅格板进行物料的第一步筛分，并利用两个相互接触的压料辊进行物料的进一步破碎，避免注料机构注入到超细化机构的物料颗粒直径过大导致，破碎核心机构内部堵塞。
附图说明
图1为本发明的背面结构示意图；
图2为本发明的正面结构示意图；
图3为本发明的超细化机构结构示意图；
图4为本发明的超细化机构拆解结构示意图；
图5为本发明的破碎核心机构局部剖示图；
图6为本发明的注气接料机构结构示意图；
图7为本发明的物料加速机构结构示意图；
图8为本发明的注料机构结构示意图；
图9为本发明的上料机构结构示意图；
图10为本发明的集料箱结构示意图。
图中：1、上料机构；101、防护外壳；102、集料箱；103、真空泵；104、空气压缩机；105、上料口；106、料仓；107、上料斗；108、栅格板；109、压料辊；110、压料电机；111、隔板；2、超细化机构；201、隔音罩筒；202、固定架；203、分气机构；204、排气管；205、回料管；206、破碎核心机构；207、固定板；208、冷排；209、背板；210、散热孔；211、端板；212、内吹风机；213、网罩；214、中心集气筒；215、分连管；216、环形气管；217、连接气管；218、注气管；219、螺纹接头；220、核心球；221、限位破碎筒；222、出气管；223、出料管；224、物料加速机构；225、注气接料机构；226、滤板；227、挤压气缸；228、压板；229、锥形管；230、内螺纹管段；231、延长喉；232、防堵导罩；233、连接螺纹直管；234、进料导管；235、接料斗；236、加速锥筒；237、嵌入块；238、密封螺纹管；239、嵌入槽；240、冷却管；241、循环管；242、循环水泵；243、锥罩；3、注料机构；301、储料罐；302、真空罐；303、真空吸管；304、压气管；305、注料管；306、注料锥头；307、吸料管；308、支撑架；4、控制柜。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“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，并不是指示或暗示所指的装置或元件所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，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
如图1-图10所示，本发明提供一种技术方案：磷酸铁锂正极材料的合成设备，包括上料机构1，上料机构1顶部安装有注料机构3，上料机构1背面固定连接有超细化机构2，超细化机构2包括隔音罩筒201，隔音罩筒201的内部中心安装有破碎核心机构206，破碎核心机构206顶部固定连接有排气管204，破碎核心机构206底部固定连接有回料管205，隔音罩筒201靠近上料机构1的一端固定连接连接有背板209，背板209固定连接有多个固定架202，隔音罩筒201远离上料机构1的一端固定连接有端板211，破碎核心机构206包括核心球220，核心球220顶部和底部分别固定连接有出气管222和出料管223，出气管222顶端贯穿隔音罩筒201内壁后与排气管204相连接，出料管223底端贯穿隔音罩筒201内壁后与回料管205相连接，核心球220外壁位于出料管223和出气管222两侧的位置承圆周状等距安装有多个物料加速机构224，物料加速机构224嵌入在核心球220外壁，核心球220内部固定连接有外壁底部开孔的限位破碎筒221，核心球220的球心位于限位破碎筒221的中轴线上，多个物料加速机构224的出料端贯穿限位破碎筒221外壁共同对准核心球220的球心，多个物料加速机构224的进料端均固定连接有注气接料机构225，注气接料机构225另一端设置有进气端和接料端，注气接料机构225的进气端共同固定连接有分气机构203，注气接料机构225的接料端与注料机构3相适配，上料机构1侧面安装有控制柜4，上料机构1、注料机构3和超细化机构2分别与控制柜4电性连接，核心球220内壁顶部位于出气管222下方的位置固定连接有滤板226，核心球220外壁位于限位破碎筒221两端的位置分别固定连接有挤压气缸227，两挤压气缸227输出端贯穿核心球220外壁固定连接有压板228，压板228在限位破碎筒221内部滑动。
需要注意的是，通过设置的超细化机构2，在使用时通过分气机构203接入高压气体，气体压强为0.3-0.5Mpa，随手通过锥形的注气接料机构225进行接气和上料，并利用其锥形的结构对气体速度进行第一步提升，由于孔径的缩小使得气体速度得到提升，随后利用物料加速机构224的加速锥筒236进一步提高物料的喷射速度，直至喷射速度能够达到接近音速的水平，通过多组物料加速机构224的设备，让物料加速机构224的喷射出料口正对核心球220的球形，并利用限位破碎筒221进行碰撞空间的限位，从而让物料自身发生碰撞，使得物料在不断的碰撞中逐步减少，直至颗粒之间的冲击力无法破碎颗粒分子间的作，直至最后物料的粒径几乎相同，从而能够获得超细化水平更高的物料，提高后续生产过程中得到的磷酸铁锂正极材料的各方面属性，设置的挤压气缸227和压板228能够压缩物料在限位破碎筒221中的碰撞空间，从而增加物料颗粒之间的碰撞概率，为稳定内部的压强，设置在核心球220顶部的出气管222能够将大部分气体排出，气体气体带着颗粒物料从出料管223和回料管205回到上料机构1内部。
如图8所示，注料机构3包括多个等距排列储料罐301，储料罐301外壁均固定连接有支撑架308，支撑架308底部固定在上料机构1的顶部，储料罐301顶部固定连接有真空罐302，真空罐302顶部共同固定连接有真空吸管303，储料罐301外壁背面共同固定连接有压气管304，储料罐301外壁正面分别固定连接有吸料管307，储料罐301底部分别固定连接有注料管305，注料管305的另一端固定连接有注料锥头306，注料锥头306分别与注气接料机构225的接料端相适配。
需要注意的是，设置的注料机构3为改进后的真空吸料机构，利用真空泵103让真空罐302内和储料罐301内产生气压，利用吸料管307内部的压强和储料罐301内部的压强差异，使得物料存储在储料罐301内部，在进行注料或者转运的过程中，通过空气压缩机104的作用，向储料罐301内部注入高压空气，随后物料在高气压的作用压被干净快速的通过注料管305和注料锥头306喷出，完成注料或者转运操作。
如图9-图10所示，上料机构1包括防护外壳101，防护外壳101正面顶部开设有上料口105，防护外壳101为L形结构，防护外壳101底部内壁自正面至背面依次固定连接有集料箱102，空气压缩机104和真空泵103，真空泵103与真空管303相连接，空气压缩机104与压气管304相连接，支撑架308连接在防护外壳101顶部，吸料管307吸料端贯穿防护外壳101和集料箱102顶部到达集料箱102内部，集料箱102背面与超细化机构2相连接，真空吸管303与真空罐302的连接处，以及吸料管307、注料管305和压气管304与储料罐301的连接处均安装有电控阀，集料箱102包括料仓106，料仓106正面固定连接有上料斗107，上料斗107顶部固定在上料口105下方，上料斗107内部固定连接有栅格板108，料仓106两侧内壁之间位于上料斗107下方的位置转动连接有两个相互接触的压料辊109，防护外壳101侧面安装有压料电机110驱动其中一个压料辊109进行转动，料仓106底部等距固定连接有多个隔板111，多个吸料管307的吸料端分别位于多个隔板111之间。
需要注意的是，能够利用上料斗107上的栅格板108进行物料的第一步筛分，并利用两个相互接触的压料辊109进行物料的进一步破碎，避免注料机构3注入到超细化机构2的物料颗粒直径过大导致，破碎核心机构206内部堵塞，在集料箱102底部设置的多个隔板111，能够让让物料均匀的分散提供给吸料管307进行吸料，从而保证吸料管307内部的物料分步的均匀性。
如图7所示，物料加速机构224包括加速锥筒236，加速锥筒236锥形结构的尖端为出料端，另一端为进料端，加速锥筒236进料端固定连接有连接有密封螺纹管238，加速锥筒236的出料端贯穿限位破碎筒221外壁对准核心球220的球心，加速锥筒236外壁固定连接有嵌入块237，嵌入块237外壁开设有开设有嵌入槽239，核心球220外壁嵌入在嵌入槽239内部，加速锥筒236靠近出料端的外壁表面固定连接有螺锥形的冷却管240，冷却管240的两端分别固定连接有循环管241，其中一个循环管241中部安装有循环水泵242，嵌入块237底部固定连接有将冷却管240包围在内的锥罩243，隔音罩筒201内壁位于背板209和破碎核心机构206之间的位置固定连接有固定板207，固定板207侧面呈圆周状以贯穿方式等距安装有多个冷排208，两循环管241分别连接在冷排208的进水端和出水端，冷排208、循环管241和冷却管240内部填充有制冷液，端板211的背面安装有内吹风机212，端板211背面固定连接有将内吹风机212包围在内的网罩213，背板209和端板211与冷排208对应的位置均开始有散热孔210。
需要注意的是，由于物料加速机构224的加速锥筒236喷出的气体速度过大，由此会在喷口处产生较高的温度，设置的螺锥形的冷却管240、循环管241、循环水泵242和冷排208形成水冷体系，利用内吹风机212对冷排208的直吹带走热量，从而保证物料加速机构224的稳定运行。
如图6所示，注气接料机构225包括锥形管229，锥形管229锥形结构的尖端位置固定连接有连接螺纹直管233，连接螺纹直管233与密封螺纹管238螺纹连接，锥形管229另一端固定连接有内螺纹管段230，锥形管229外壁固定连接有进料导管234，进料导管234另一端固定连接有接料斗235，锥形管229内壁位于连接螺纹直管233的连接处固定连接有防堵导罩232，防堵导罩232外壁与密封螺纹管238内壁相接触，锥形管229内壁位于内螺纹管段230的连接处固定连接有喇叭状延长喉231，进料导管234与锥形管229的连接位置位于延长喉231侧面，分气机构203与内螺纹管段230相连接，分气机构203包括中心集气筒214，中心集气筒214背面固定连接有连接气管217，中心集气筒214外壁等距固定连接有分连管215，分连管215另一端共同固定连接有环形气管216，环形气管216外壁等距固定连接有注气管218，注气管218另一端均固定连接有螺纹接头219，螺纹接头219与内螺纹管段230相适配，多个注气管218和连接气管217外壁均安装有气压阀。
需要注意的是，注气接料机构225进行物料的承接和高压气体的初步注入，设置的防堵导罩232能够放置物料在连接处出现堆积导致物料的堵塞，设置的延长喉231能够引导气体走向，避免气体从进料导管234排出，利用接料斗235和进料导管234能让物料注入高速前进的气体中，注料锥头306和接料斗235之间能够相互连接和拆卸，控制柜4控制整个设备内部所有电气设备的工作。
磷酸铁锂正极材料的合成方法，其合成步骤如下：
步骤一：磷酸铁烘干除水，将磷酸铁锂的生产原料放入烘干房中，烘房温度为200±20℃，烘干5-12小时，随后加入到温度为520±20℃的回转炉中在氮气环境中烧结6-10小时；
步骤二：研磨机混料，将烘干除水完毕的磷酸铁锂的生产原料分别进行研磨，研磨完毕后进行混合；
步骤三：物料分散，将研磨混合完毕的磷酸铁锂的生产原料转入分散机中，并按照每五份磷酸铁锂的生产原料加入一份水比例加水混合，充分搅拌打撒得到浆料；
步骤四：喷雾干燥，将浆料泵入喷雾干燥机中进行干燥得到原料颗粒，喷雾干燥机是一种可以同时完成干燥和造粒的装置。按工艺要求可以调节料液泵的压力、流量、喷孔的大小，得到所需的按一定大小比例的球形颗粒。工作原理为空气经过滤和加热，进入干燥器顶部空气分配器，热空气呈螺旋状均匀地进入干燥室。料液经塔体顶部的高速离心雾化器，(旋转)喷雾成极细微的雾状液珠，与热空气并流接触在极短的时间内可干燥为成品。成品连续地由干燥塔底部和旋风分离器中输出，废气由引风机排空；
步骤五：模具压块，将原料颗粒放入模具中使用液压机以150-175吨的下压力进行压块得到原料块；
步骤六：推板炉烧结，将压块成型后的原料块放入推板炉中进行烧结，得到烧结物料，采用先进的红外技术和先进的炉膛材料，提高了设备的热效率；采用先进的温度控制技术，保证温度控制的精确度；利用成熟的炉体设计技术，保证炉温的均匀性；采用科学合理的传动机构，保证推板运行的平整、稳定。先升温，通氮气，达到气氛要求100ppm以下，将匣钵推入推板炉，按升温段300-550℃，4-6小时；750℃恒温段8-10小时；降温段6-8小时进行，出料；
步骤七：超细磨，将烧结物料放入辊压机中进行初步破碎，随后上述的磷酸铁锂正极材料的合成设备进行超细化，得到超细物料；
步骤九：烘烤，去除超细物料中的水分后得到成品，一般使用的是双锥干燥机。工作原理为：双锥干燥机为双锥形的回转罐体，罐内在真空状态下，向夹套内通入蒸汽或热水进行加热，热量通过罐体内壁与湿物料接触。湿物料吸热后蒸发的水汽，通过真空设备经真空排管被抽走。由于罐体内处于真空状态，且罐体的回转使物料不断的上下、内外翻动，故加快了物料的干燥速度，提高干燥效率，达到均匀干燥的目的。
更进一步地，所述磷酸铁锂的生产原料包括磷酸铁和碳酸锂晶体粉末，磷酸铁和碳酸锂晶体粉末的质量比为7：25。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (13)
1.磷酸铁锂正极材料的合成设备，包括上料机构(1)，所述上料机构(1)顶部安装有注料机构(3)，其特征在于：所述上料机构(1)背面固定连接有超细化机构(2)，所述超细化机构(2)包括隔音罩筒(201)，所述隔音罩筒(201)的内部中心安装有破碎核心机构(206)，破碎核心机构(206)顶部固定连接有排气管(204)，破碎核心机构(206)底部固定连接有回料管(205)，隔音罩筒(201)靠近上料机构(1)的一端固定连接连接有背板(209)，背板(209)固定连接有多个固定架(202)，隔音罩筒(201)远离上料机构(1)的一端固定连接有端板(211)，所述破碎核心机构(206)包括核心球(220)，核心球(220)顶部和底部分别固定连接有出气管(222)和出料管(223)，所述出气管(222)顶端贯穿隔音罩筒(201)内壁后与排气管(204)相连接，出料管(223)底端贯穿隔音罩筒(201)内壁后与回料管(205)相连接，所述核心球(220)外壁位于出料管(223)和出气管(222)两侧的位置承圆周状等距安装有多个物料加速机构(224)，所述物料加速机构(224)嵌入在核心球(220)外壁，所述核心球(220)内部固定连接有外壁底部开孔的限位破碎筒(221)，所述核心球(220)的球心位于限位破碎筒(221)的中轴线上，多个所述物料加速机构(224)的出料端贯穿限位破碎筒(221)外壁共同对准核心球(220)的球心，多个所述物料加速机构(224)的进料端均固定连接有注气接料机构(225)，所述注气接料机构(225)另一端设置有进气端和接料端，注气接料机构(225)的进气端共同固定连接有分气机构(203)，注气接料机构(225)的接料端与所述注料机构(3)相适配。
2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料的合成设备，其特征在于：所述注料机构(3)包括多个等距排列储料罐(301)，储料罐(301)外壁均固定连接有支撑架(308)，支撑架(308)底部固定在上料机构(1)的顶部，储料罐(301)顶部固定连接有真空罐(302)，真空罐(302)顶部共同固定连接有真空吸管(303)，储料罐(301)外壁背面共同固定连接有压气管(304)，储料罐(301)外壁正面分别固定连接有吸料管(307)，储料罐(301)底部分别固定连接有注料管(305)，注料管(305)的另一端固定连接有注料锥头(306)，注料锥头(306)分别与注气接料机构(225)的接料端相适配。
3.根据权利要求2所述的磷酸铁锂正极材料的合成设备，其特征在于：所述上料机构(1)包括防护外壳(101)，防护外壳(101)正面顶部开设有上料口(105)，所述防护外壳(101)为L形结构，防护外壳(101)底部内壁自正面至背面依次固定连接有集料箱(102)、气压缩机(104)和真空泵(103)，所述真空泵(103)与所述的真空管(303)相连接，所述空气压缩机(104)与所述压气管(304)相连接，所述支撑架(308)连接在防护外壳(101)顶部，所述吸料管(307)吸料端贯穿防护外壳(101)和集料箱(102)顶部到达集料箱(102)内部，集料箱(102)背面与超细化机构(2)相连接。
4.根据权利要求3所述的磷酸铁锂正极材料的合成设备，其特征在于：所述集料箱(102)包括料仓(106)，料仓(106)正面固定连接有上料斗(107)，上料斗(107)顶部固定在上料口(105)下方，上料斗(107)内部固定连接有栅格板(108)，料仓(106)两侧内壁之间位于上料斗(107)下方的位置转动连接有两个相互接触的压料辊(109)，所述防护外壳(101)侧面安装有压料电机(110)驱动其中一个压料辊(109)进行转动，所述料仓(106)底部等距固定连接有多个隔板(111)，多个所述吸料管(307)的吸料端分别位于多个隔板(111)之间。
5.根据权利要求2所述的磷酸铁锂正极材料的合成设备，其特征在于：所述真空吸管(303)与真空罐(302)的连接处，以及吸料管(307)、注料管(305)和压气管(304)与储料罐(301)的连接处均安装有电控阀。
6.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料的合成设备，其特征在于：所述核心球(220)内壁顶部位于出气管(222)下方的位置固定连接有滤板(226)，核心球(220)外壁位于所述限位破碎筒(221)两端的位置分别固定连接有挤压气缸(227)，两所述挤压气缸(227)输出端贯穿核心球(220)外壁固定连接有压板(228)，压板(228)在限位破碎筒(221)内部滑动。
7.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料的合成设备，其特征在于：所述物料加速机构(224)包括加速锥筒(236)，加速锥筒(236)锥形结构的尖端为出料端，另一端为进料端，加速锥筒(236)进料端固定连接有连接有密封螺纹管(238)，加速锥筒(236)的出料端贯穿所述限位破碎筒(221)外壁对准核心球(220)的球心，所述加速锥筒(236)外壁固定连接有嵌入块(237)，嵌入块(237)外壁开设有开设有嵌入槽(239)，所述核心球(220)外壁嵌入在嵌入槽(239)内部，所述加速锥筒(236)靠近出料端的外壁表面固定连接有螺锥形的冷却管(240)，冷却管(240)的两端分别固定连接有循环管(241)，其中一个循环管(241)中部安装有循环水泵(242)，所述嵌入块(237)底部固定连接有将冷却管(240)包围在内的锥罩(243)。
8.根据权利要求7所述的磷酸铁锂正极材料的合成设备，其特征在于：所述隔音罩筒(201)内壁位于背板(209)和破碎核心机构(206)之间的位置固定连接有固定板(207)，固定板(207)侧面呈圆周状以贯穿方式等距安装有多个冷排(208)，两所述循环管(241)分别连接在冷排(208)的进水端和出水端，所述冷排(208)、循环管(241)和冷却管(240)内部填充有制冷液，所述端板(211)的背面安装有内吹风机(212)，端板(211)背面固定连接有将内吹风机(212)包围在内的网罩(213)，所述背板(209)和端板(211)与冷排(208)对应的位置均开始有散热孔(210)。
9.根据权利要求7所述的磷酸铁锂正极材料的合成设备，其特征在于：所述注气接料机构(225)包括锥形管(229)，所述锥形管(229)锥形结构的尖端位置固定连接有连接螺纹直管(233)，所述连接螺纹直管(233)与所述密封螺纹管(238)螺纹连接，所述锥形管(229)另一端固定连接有内螺纹管段(230)，锥形管(229)外壁固定连接有进料导管(234)，进料导管(234)另一端固定连接有接料斗(235)，锥形管(229)内壁位于连接螺纹直管(233)的连接处固定连接有防堵导罩(232)，防堵导罩(232)外壁与所述密封螺纹管(238)内壁相接触，锥形管(229)内壁位于内螺纹管段(230)的连接处固定连接有喇叭状延长喉(231)，所述进料导管(234)与锥形管(229)的连接位置位于延长喉(231)侧面，所述分气机构(203)与内螺纹管段(230)相连接。
10.根据权利要求9所述的磷酸铁锂正极材料的合成设备，其特征在于：所述分气机构(203)包括中心集气筒(214)，中心集气筒(214)背面固定连接有连接气管(217)，中心集气筒(214)外壁等距固定连接有分连管(215)，分连管(215)另一端共同固定连接有环形气管(216)，环形气管(216)外壁等距固定连接有注气管(218)，注气管(218)另一端均固定连接有螺纹接头(219)，螺纹接头(219)与所述内螺纹管段(230)相适配，多个所述注气管(218)和连接气管(217)外壁均安装有气压阀。
11.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料的合成设备，其特征在于：所述上料机构(1)侧面安装有控制柜(4)，上料机构(1)、注料机构(3)和超细化机构(2)分别与控制柜(4)电性连接。
12.磷酸铁锂正极材料的合成方法，其特征在于：其合成步骤如下：
步骤一：磷酸铁烘干除水，将磷酸铁锂的生产原料放入烘干房中，烘房温度为200±20℃，烘干5-12小时，随后加入到温度为520±20℃的回转炉中在氮气环境中烧结6-10小时；
步骤二：研磨机混料，将烘干除水完毕的磷酸铁锂的生产原料分别进行研磨，研磨完毕后进行混合；
步骤三：物料分散，将研磨混合完毕的磷酸铁锂的生产原料转入分散机中，并按照每五份磷酸铁锂的生产原料加入一份水比例加水混合，充分搅拌打撒得到浆料；
步骤四：喷雾干燥，将浆料泵入喷雾干燥机中进行干燥得到原料颗粒；
步骤五：模具压块，将原料颗粒放入模具中使用液压机以150-175吨的下压力进行压块得到原料块；
步骤六：推板炉烧结，将压块成型后的原料块放入推板炉中进行烧结，得到烧结物料；
步骤七：超细磨，将烧结物料放入辊压机中进行初步破碎，随后使用权利要求1-11任一所述的磷酸铁锂正极材料的合成设备进行超细化，得到超细物料；
步骤九：烘烤，去除超细物料中的水分后得到成品。
13.根据权利要求12所述的磷酸铁锂正极材料的合成方法，其特征在于：所述磷酸铁锂的生产原料包括磷酸铁和碳酸锂晶体粉末，磷酸铁和碳酸锂晶体粉末的质量比为7:25。
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2022
- 2022-06-23 CN CN202210719752.8A patent/CN115090394A/zh active Pending
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