CN204706604U - 一种微波烧结制备锂离子电池正极材料的装置 - Google Patents

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刘新保
贾晓林
蔡俊明
刘宇飞
陈晨
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Abstract

本实用新型涉及一种微波烧结制备锂离子电池正极材料的装置，微波加热炉外壁均匀分布有数个微波源， 内部设有圆柱形内腔；内腔内部设有信号采集装置；内腔周围包裹有保温材料；炉上盖上设有排气管及伸入加热炉的内腔的热电偶；所述炉下盖、下托盘、上托盘分别配合连接在升降转向机构上；本实用新型节能环保、无污染，便于排出物料，整个设备的自动化程度高，保证了产品品质，能实现产业化规模生产，提高生产效率。

Description

一种微波烧结制备锂离子电池正极材料的装置
技术领域
本实用新型涉及一种制备锂离子电池正极材料的烧结装置，特别是涉及一种微波烧结制备锂离子电池正极材料的装置。
背景技术
锂离子电池具有放电倍率高、使用温度范围宽、循环性能优良、安全性好、环保无污染等优点，自问世以来已广泛应用于移动电话、手提电脑、小型摄像机等便携式电子设备中，作为新一代能源材料，在电动汽车、卫星、航天及军事等领域中的应用也不断推进，应用
前景广阔。正、负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，是研究和开发高性能锂离子电池
的关键所在。
传统的锂离子电池材料制备方法主要有以下几种 ：高温固相烧结法、碳热还原法、溶胶 - 凝胶法、共沉淀法、水热法等。以上各种制备方法烧结周期长，生产成本高，效率低下，实际生产烧结中，一般使用气氛保护推板炉、气氛保护回转炉、可控气氛钟罩烧结炉等设备，这些烧结设备一般为电加热方式，发热元件为电阻丝、硅碳棒，这种加热方式热损失大，能耗高，且温度梯度大，容易造成产品成份及粒度不均匀 ；同时设备结构复杂，成本高，
占地面积大。
目前，微波热处理以其节能、加热快速无热滞、与物质相互作用等优点在热处理领域得到了越来越广泛的应用，已经成为最具发展前景的烧结技术之一。有关技术人员已经提出了用于粉体材料烧结的微波炉，但这类结构多数较为复杂，用于锂离子电池材料烧结存在的温度梯度大，容易造成产品成份及粒度不均匀的问题，自动化程度低，效果不理想。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种便于排料，热效率高、自动化程度高、成本和能耗低的微波烧结装置。
本实用新型的技术方案为：
一种微波烧结装置，包括微波加热炉、升降转向机构与PLC控制电路，
微波加热炉的炉体（1）上、下端均设有炉上盖（2）和炉下盖（3）；炉体（1）外壁均匀分布有数个微波源（4），内部设有圆柱形内腔（1-2）；内腔（1-2）内部设有信号采集装置（3-4）；内腔（1-2）周围包裹有保温材料（1-1）；
炉上盖（2）上设有排气管（2-1）及伸入至加热炉的内腔（1-2）的热电偶（9）；
炉下盖（3）上设有排水管（3-3）、上托盘（3-2）和下托盘（3-1），所述炉下盖（3）连接在升降转向机构（6）上；
所述热电偶（9）、微波源（4）、信号采集装置（3-4）、升降转向机构（6）均通过控制系统（5）连接在PLC（7）上。
炉上盖（2）和炉下盖（3）与炉体（1）之间装配有密封装置（10）和微波屏蔽装置（11）；
密封装置（10）由橡胶密封圈制成，微波屏蔽装置（11）由铜网带微波屏蔽圈制成。
装置底部对应内腔（1-2）出料口设有物料输送车（12），物料输送车（12）下方铺设有轨道（13）。
所述升降转向机构包括液压缸（6-1）、旋转电机（6-2），液压缸（6-1）通过底座（6-3）竖直设置在炉下盖（3）下方，液压缸（6-1）活塞杆连接在下托盘（3-1）上；液压缸底座（6-3）设置在支架（6-4）上，支架（6-4）上竖直设置有旋转电机（6-2），所述液压缸底座（6-3）通过向侧面延伸的力臂（6-5）连接在旋转电机（6-2）旋转轴上；所述支架（6-4）在对应液压缸底座（6-3）设有旋转角度限位开关（6-6），对应炉下盖（3）设有高度限位开关（6-7）；所述限位开关、旋转电机（6-2）、液压缸（6-1）电磁阀通过控制系统（5）连接在PLC（7）上。
所述微波加热炉为N个，N≥2，各微波加热炉之间相互并联，微波加热炉控制电路中设有触摸屏（8）；
PC（15）分别与各微波加热炉的触摸屏（8）、PLC（7）连接；所述内腔（1-2）为氧化铝材质。
有益效果
（1）本实用新型中炉膛为圆筒形，微波场强度的均匀性、连续性能够保证，能够最大限度地降低被烧结区域的温度梯度，设计合理，热效率高。
（2）本实用新型的炉体与炉盖之间设有橡胶密封圈和密封屏蔽圈，能有效防止合成过程中原料的氧化损失和微波辐射，提高热效率及产物的纯度和均匀度。
（3）本实用新型采用PLC对微波源进行控制，生产过程中易于对工艺的掌控，并且有利于提高产品质量。根据物料的工艺要求设置合理的烧结程序，结合不同的施加压力，保证最佳工艺的实现；设置升降旋转装置，便于排出物料，具有较高的自动化程度；该装置不但可用于合成锂离子电池正极材料，也可用来合成工艺相似的其它材料。
（4）本装置采用工业微波加热，可使材料自身整体同时升温，使晶粒细化、结构均匀、产物纯度高；同时采取微波加热的方式不仅加热速度快、还可以精确控制合成时间、缩短合成周期；利用微波加热进行加工生产可以真正做到无污染、零排放，十分有利于环保。
附图说明
图1为两个本实用新型装置并联时的结构示意图；
图2为本实用新型的出料示意图；
图3为本实用新型的升降转向机构结构示意图；
图中，1-炉体、2-炉上盖、3-炉下盖、4-微波源、5-控制系统、6-升降转向机构、7-PLC、8-触摸屏、9-热电偶、10-密封装置、11-微波屏蔽装置、12-物料输送车、13-轨道、15-PC。
保温材料（1-1）、内腔（1-2）、物料（1-3）、排气管（2-1）、下托盘（3-1）、上托盘（3-2）、排水管（3-3）、信号采集装置（3-4）、液压缸（6-1）、旋转电机（6-2）、液压缸底座（6-3）、支架（6-4）、力臂（6-5）、旋转角度限位开关（6-6）、高度限位开关（6-7）。
具体实施方式
参见图1-3：一种微波烧结制备锂离子电池正极材料的装置，包括微波加热炉、升降转向机构与PLC控制电路，微波加热炉的炉体上、下端设有炉上盖和炉下盖；炉体外壁均匀分布有数个微波源，内部设有圆柱形内腔；内腔内部设有信号采集装置；内腔周围包裹有保温材料；炉上盖上设有排气管及伸入至加热炉的内腔的热电偶；炉下盖上设有排水管、上托盘和下托盘，所述炉下盖连接在升降转向机构上；所述热电偶、微波源、信号采集装置、升降转向机构均通过控制系统连接在PLC上。
在炉上盖和炉下盖与炉体之间装配有密封装置和微波屏蔽装置；密封装置由橡胶密封圈制
成，微波屏蔽装置由铜网带微波屏蔽圈制成。装置底部对应内腔出料口设有物料输送车，物料输送车下方铺设有轨道。
所述升降转向机构包括液压缸、旋转电机，液压缸通过底座竖直设置在炉下盖下方，液压缸活塞杆连接在下托盘上；液压缸底座设置在支架上，支架上竖直设置有旋转电机，所述液压缸底座通过向侧面延伸的力臂连接在旋转电机旋转轴上；所述支架在对应液压缸底座设有旋转角度限位开关，对应炉下盖设有高度限位开关；所述限位开关、旋转电机、液压缸电磁阀通过控制系统连接在PLC上。
所述微波加热炉为N个，N≥2，各微波加热炉之间相互并联，微波加热炉控制电路中设有触摸屏；微波加热炉的个数根据生产需要确定。
PC分别与各微波加热炉的触摸屏、PLC连接；内腔采用氧化铝材质。
操作方法：将物料加入微波加热炉的内腔中，盖上炉盖，密封好；
开启微波加热炉，调节微波炉的输出功率，使物料匀速升温，达到设定温度后，此温度下保温一定时间；
关闭微波加热炉时，先打开炉下盖，启动升降转向机构，降下炉下盖，使得上托盘离开炉体的下方后转向一旁；产物直接从内腔排出，进入在轨道上行走的物料输送车中运走；
烧结过程中产生的气体由上部的排气管排出，产生的水由下部的排水管排出；微波加热炉的控制电路中含有触摸屏、PLC，触摸屏、PLC通过数据总线与PC连接；PLC控制电路含有与输入端相连的一定数量的手动开关。

Claims (6)

1.一种微波烧结制备锂离子电池正极材料的装置，包括微波加热炉、升降转向机构与PLC控制电路，其特征是：
微波加热炉的炉体（1）上、下端分别设有炉上盖（2）和炉下盖（3）；炉体（1）外壁均匀分布有数个微波源（4），内部设有圆柱形内腔（1-2）；内腔（1-2）内部设有信号采集装置（3-4）；内腔（1-2）周围包裹有保温材料（1-1）；
炉上盖（2）上设有排气管（2-1）及伸入至加热炉的内腔（1-2）的热电偶（9）；
炉下盖（3）上设有排水管（3-3）、上托盘（3-2）和下托盘（3-1），所述炉下盖（3）连接在升降转向机构（6）上；
所述热电偶（9）、微波源（4）、信号采集装置（3-4）、升降转向机构（6）均通过控制系统（5）连接在PLC（7）上。
2.根据权利要求1所述的一种微波烧结制备锂离子电池正极材料的装置，其特征是：
炉上盖（2）和炉下盖（3）与炉体（1）之间装配有密封装置（10）和微波屏蔽装置（11）；
密封装置（10）由橡胶密封圈制成，微波屏蔽装置（11）由铜网带微波屏蔽圈制成。
3.根据权利要求1所述的微波烧结制备锂离子电池正极材料的装置，其特征是：装置底部对应内腔（1-2）出料口设有物料输送车（12），物料输送车（12）下方铺设有轨道（13）。
4.根据权利要求1所述的微波烧结制备锂离子电池正极材料的装置，其特征是：所述升降转向机构包括液压缸（6-1）、旋转电机（6-2），液压缸（6-1）通过底座（6-3）竖直设置在炉下盖（3）下方，液压缸（6-1）活塞杆连接在下托盘（3-1）上；液压缸底座（6-3）设置在支架（6-4）上，支架（6-4）上竖直设置有旋转电机（6-2），所述液压缸底座（6-3）通过向侧面延伸的力臂（6-5）连接在旋转电机（6-2）的旋转轴上；所述支架（6-4）在对应液压缸的底座（6-3）上设有旋转角度限位开关（6-6），对应炉下盖（3）设有高度限位开关（6-7）；所述旋转角度限位开关（6-6）、高度限位开关（6-7）、旋转电机（6-2）、液压缸（6-1）电磁阀通过控制系统（5）连接在PLC（7）上。
5.根据权利要求1所述的微波烧结制备锂离子电池正极材料的装置，其特征是：所述微波加热炉为N个，N≥2，各微波加热炉之间相互并联，微波加热炉控制电路中设有触摸屏（8）；
PC（15）分别与各微波加热炉的触摸屏（8）、PLC（7）连接。
6.根据权利要求1所述的微波烧结制备锂离子电池正极材料的装置，其特征是：所述内腔（1-2）为氧化铝材质。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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