CN208012356U - 一种专用于锂离子电池正极材料的真空烧结炉 - Google Patents

Abstract

一种专用于锂离子电池正极材料的真空烧结炉，有炉壳、炉盖、炉胆、保温层、加热体、物料支架、料盒、密封圈，该烧结炉为立式炉，炉体为圆柱形；炉盖装在炉顶，其上有保温板；炉胆为顶部开放、底部密闭的活动式圆筒，置于炉壳内；炉壳和炉胆之间有保温层；加热体安装在炉胆和保温层之间；物料支架置于炉胆内；物料支架中心管与炉盖惰性气体管道相连接；密封圈卡于炉胆上，用丝固定。本实用新型优点：①物料支架和炉盖整体提出，可更换备用件使用，提高真空炉利用率；②减少惰性气体使用量，降低成本；③避免离子的氧化和包覆碳含量的损失；④废气实现集中排放，减少环境污染；⑤实现稳定生产，批次稳定性好。适用于制备离子电池正极材料。

Description

一种专用于锂离子电池正极材料的真空烧结炉

技术领域

本实用新型涉及真空炉，具体来说，涉及专用于锂离子电池正极材料的真空烧结炉。

背景技术

当前，锂离子电池正极材料中磷酸铁锂正极材料因比容量高、价格低廉、无环境污染、安全性和热稳定性好等优点，而成为一种最具前途的新一代安全环保型锂离子动力电池正极材料，可广泛应用于新能源汽车、储能设备、不间断电源、电动工具等领域，市场前景十分广阔。

目前磷酸铁锂正极材料工业化生产选择的大多数还是高温固相合成法：将锂盐、铁盐、磷盐等主要原料和一些添加剂按化学计量比混合均匀后，在氩气或氮气等惰性气氛保护下，于300℃左右使混合物初步分解，然后升温到600～800℃，保温12h以上，就可以得到LiFePO₄正极材料。国内外磷酸铁锂正极材料的大规模生产大多数采用惰性气氛保护炉(如网带炉、推板炉、回转窑等设备)，这些生产设备在整个材料生产过程中需要始终通入大量的氮气、氩气等保护气体；材料不是在全密封状态下合成，炉内氧含量不宜控制，二价铁离子和包覆碳易氧化；材料合成时间长，温度高，能耗大；材料合成过程中产生的氨气、一氧化碳、二氧化碳等废气不能实现集中排放，会造成一定程度的环境污染。磷酸铁锂材料在合成过程中如何防止二价铁的氧化及保证产品的一致性是产业化的重点。

中国专利2013205257573号《一种锂离子电池正极材料真空烧结炉》包括圆柱形炉壳和圆形炉盖，炉壳上安装有用于控制炉体内部温度的程序控温仪、内部有不锈钢炉胆、保温层和加热体，炉壳和炉盖上均有冷却装置；炉壳的不锈钢炉胆上有带有滚动动能的炉料支架。该专利技术虽然可以用于锂离子电池正极材料的真空烧结，但由于有冷却装置和带有滚动动能的炉料支架，造成真空炉结构复杂化，也会增大设备投资。

发明内容

本实用新型旨在提供一种专用于锂离子电池正极材料的真空烧结炉，它既能克服惰性气体气量大、能耗高、二价铁离子易氧化、包覆碳含量损失大、批次稳定性差、污染环境等缺点，并能节省设备投资。

设计人提供的专用于锂离子电池正极材料的真空烧结炉，也有炉壳、炉盖、炉胆、保温层、加热体、物料支架、料盒、密封圈，不同于现有技术的是，设计人设计的真空烧结炉为立式炉，炉体为圆柱形；使用时炉盖装在炉体顶上，带有真空管道、惰性气氛管道、检测管道和吊环，其上有炉盖保温板；炉胆为顶部开放、底部密闭的活动式圆筒，置于炉壳内；炉壳和炉胆之间有保温层，用于烧结时的保温；加热体由加热管组成，安装在炉胆和保温层之间，用于对炉胆加热；物料支架置于炉胆内，用来放置料盒且具有料盒卡位功能；物料支架中心管与炉盖惰性气管道相连接，可以在停炉时整体调出；密封圈卡于炉胆上，通过螺丝固定连接起到密封作用。

上述炉胆通常用不锈钢制成，其顶部有翻边，用于置放密封圈。

上述加热体的加热管为电加热管。

上述物料支架为多层置物架，每层支架为工字型，工字梁上有凹槽。

上述料盒为向上开口的半圆盒，用来置放烧结料；其底部有凸条，用来与工字梁上的凹槽配合，保证料盒的稳定。

上述密封圈是整体的耐高温密封橡胶圈，在炉盖和炉胆之间形成整体密封以防泄露。

本实用新型的真空烧结炉使用时，首先将配好的物料放入料盒内，打开炉盖，将盛有物料的匣钵放入物料支架上，闭好炉盖及上置的保温板后，用螺丝固定炉盖；接着连接通过炉盖上的抽真空管道用真空泵先将炉内抽至高真空后关闭，然后再通过惰性气体管口注入氮气、氩气等惰性气体至微真空，如此反复循环直至炉内氧含量在10×10^-6(10ppm)以下；之后关闭惰性气体管道，打开炉壳和炉盖上的冷却水出入口，继续抽真空；再通过炉壳与炉胆之间的加热体开始程序控制升温，升温过程中炉内产生的废气通过真空管道抽出后集中进行排污处理，各种原料和添加剂反应产生的焦油等液体副产品沿炉胆流入集流器内；温度升到指定温度、恒温焙烧数小时侯后，关闭升温程序，真空炉自然冷却，最后关闭抽真空管道，打开惰性气体管道，注入惰性气体，待炉内达到常压后，打开炉盖，取出物料即可。

与现有的惰性气氛保护炉相比，本实用新型具备下列优点和效果：

①由于物料支架和炉盖连接成一体，待材料保温烧结后即可整体提出自然冷却，更换备用的物料支架，继续进行另一批量的烧结，提高真空炉的利用率；②可大幅度减少氮气、氩气等保护气体的使用量，降低生产成本；③材料在全密封真空状态下合成，可以避免二价铁离子的氧化和包覆碳含量的损失；④材料合成过程中产生的氨气、一氧化碳、二氧化碳等废气可以实现集中排放，减少环境污染；⑤真空炉内氧含量控制精确可以实现稳定生产，批次稳定性好。适用于制备离子电池正极材料。

附图说明

图1是本实用新型的真空烧结炉结构示意剖面图；

图2是图1中炉壳及物料支架示意图；

图3是图1中料盒示意图；

图中，1—炉壳、2—加热体、3—保温层、4—炉胆、5—密封圈、6 —炉盖、7—真空管道、8—惰性气体管道、9—炉盖保温层、10—检测管道、11—吊环、12—物料支架、13—料盒、14—凹槽、15—惰性气氛出口、16—凸条。

具体实施方式

实施例

一台如附图1的专用于锂离子电池正极材料的真空烧结炉，也有炉壳1、炉盖6、炉胆4、保温层3、加热体2、物料支架12、料盒13、密封圈5，该真空烧结炉为立式炉，炉体为圆柱形；使用时炉盖6装在炉体顶上，带有真空管道7、惰性气体管道8、检测管道10和吊环11，其上有炉盖保温板；炉胆4为顶部开放、底部密闭的活动式圆筒，置于炉壳1 内，炉胆4用不锈钢制成，其顶部有翻边；炉壳1和炉胆4之间有保温层3；加热体2由加热管组成，加热管为电加热管，安装在炉胆4和保温层3之间；物料支架12置于炉胆4内；物料支架12中心管与炉盖6、惰性气体管道8相连接；密封圈5是整体的耐高温密封橡胶圈,卡于炉胆4 上，通过螺丝固定连接。

物料支架为多层置物架，每层支架为工字型，工字梁上有凹槽；料盒为向上开口的半圆盒；其底部有凸条，用来与工字梁上的凹槽配合，保证料盒的稳定。

以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是实用新型的保护范围并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种专用于锂离子电池正极材料的真空烧结炉，有炉壳(1)、炉盖(6)、炉胆(4)、保温层(3)、加热体(2)、物料支架(12)、料盒(13)、密封圈(5)，其特征在于该真空烧结炉为立式炉，炉体为圆柱形；使用时炉盖(6)装在炉体顶上，带有真空管道(7)、惰性气体管道(8)、检测管道(10)和吊环(11)，其上有炉盖保温板；炉胆(4)为顶部开放、底部密闭的活动式圆筒，置于炉壳(1)内；炉壳(1)和炉胆(4)之间有保温层(3)；加热体(2)由加热管组成，安装在炉胆(4)和保温层(3)之间；物料支架(12)置于炉胆(4)内；物料支架(12)中心管与炉盖(6)、惰性气体管道(8)相连接；密封圈(5)卡在炉胆(4)上，通过螺丝固定。

2.按照权利要求1所述的真空烧结炉，其特征在于所述炉胆(4)是不锈钢制成的，顶部有翻边。

3.按照权利要求1所述的真空烧结炉，其特征在于所述加热体(2)的加热管为电加热管。

4.按照权利要求1所述的真空烧结炉，其特征在于所述物料支架(12)为多层置物架，每层支架为工字型，工字梁上有凹槽。

5.按照权利要求1所述的真空烧结炉，其特征在于所述料盒(13)为向上开口的半圆盒，其底部有凸条。

6.按照权利要求1所述的真空烧结炉，其特征在于所述密封圈(5)是整体的耐高温密封橡胶圈。