CN210773377U - 一种锂离子电池正极材料生产中的烧结装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种锂离子电池正极材料生产中的烧结装置，该烧结装置包括炉体以及贯穿所述炉体的传动辊道，所述炉体包括升温区、恒温区、降温区和冷却区，所述炉体上还连接有排气装置，所述排气装置包括位于所述升温区和所述降温区顶部的抽风机。该烧结装置能有效改善烧结过程中物料的挥发情况，提高烧结效率和电池成品质量。

Description

一种锂离子电池正极材料生产中的烧结装置

技术领域

本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池正极材料生产中的烧结装置。

背景技术

近年来，锂离子电池以其高能量密度、高电压、无污染、长循环寿命、快速充放电等方面的优异性能和日趋降低的制作成本，使得锂离子电池的应用越来越普遍，随着信息产业的不断发展，对锂离子电池的要求也越来越高。

在锂离子电池的组成中，正极材料是决定其电化学性能、安全性能，以及未来发展方向的重要因素。目前，正极材料生产过程中，为了生产出反应均匀、高结晶品质、空隙均匀、比表面积小、视比重大、电化学性能稳定的锂离子电池正极材料产品，常常要利用结晶学原理和空气动力学原理，对正极材料进行焙烧处理。烧结过程是电极材料制备的关键流程，尤其是烧结过程的升温、保温、冷却的时间控制对烧结质量起着决定性作用。目前，对正极材料进行焙烧处理采用的设备通常是焙烧炉。

辊道炉，又称辊道窑或辊底窑，其工作原理是把物料直接或间接地放置在辊棒上，通过棍棒的不断转动，可使物料依序前进。辊道窑在瓷砖、粉体材料等行业的生产中具有广泛的应用。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的缺点，本实用新型的目的在于提供一种锂离子电池正极材料生产中的烧结装置，改善烧结过程中物料的挥发情况，提高烧结效率和电池成品质量。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种锂离子电池正极材料生产中的烧结装置，所述烧结装置包括炉体以及贯穿所述炉体的传动辊道，所述炉体包括升温区、恒温区、降温区和冷却区，所述炉体上还连接有排气装置，所述排气装置包括位于所述升温区和所述降温区顶部的抽风机。

进一步地，所述烧结装置包括辊道炉，所述辊道炉包括一烧装置和二烧装置，所述二烧装置还包括冷却装置。

进一步地，所述冷却装置设置于所述二烧装置冷却区，所述冷却装置采用水冷。

进一步地，所述烧结装置包括多层辊道炉，所述多层辊道炉包括炉体和炉腔，所述炉腔内设有上下间隔布置的第一层输送辊道、第二层输送辊道……以及第N层输送辊道，所述第一层输送辊道的上方设有第一加热元件，所述第一层输送辊道与所述第二层输送辊道之间设有第二加热元件……所述第N-1层输送辊道与所述第N层输送辊道之间设有第N加热元件，所述第N层输送辊道的下方设有第N+1加热元件。

进一步地，所述烧结装置包括双层辊道炉，所述双层辊道炉包括炉体和炉腔，所述炉腔内设有上下间隔布置的第一层输送辊道和第二层输送辊道，所述第一层输送辊道的上方设有第一加热元件，所述第一层输送辊道与所述第二层输送辊道之间设有第二加热元件，所述第二层输送辊道的下方设有第三加热元件。

进一步地，所述烧结装置包括回转炉，所述回转炉包括旋转的炉体、内置于所述炉体内部的螺旋叶片以及设置在所述炉体外表面的加热夹套。

进一步地，所述螺旋叶片为推进式螺旋型。

进一步地，所述螺旋叶片轴线平行于所述炉体的中心轴线。

进一步地，所述炉体包括砖结构砌筑的箱体以及设置于所述箱体内外层的壳体。

进一步地，所述内外壳由钢板组焊而成，所述外壳为金属壳体。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：该烧结装置包括单层辊道炉、多层辊道炉、多层辊道炉和回转炉，根据辊道数量设置加热元件，使得输送辊道上的匣钵可同时有效均匀的加热，在相同的生产工艺时间要求，相同的生产厂房条件下，拥有更多的热处理材料能力，提高产能；并且，由于设计双层、多层辊道输送结构，该结构使双层辊道上的匣钵处于同一个大的炉腔内，相比同样两条或多条单层辊道输送结构的密封辊道炉更加节约热能的损耗；同时，相对工艺气体消耗也相对减少，有利于降低成本；且占地较小，有利于提高能源利用率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述锂离子电池正极材料生产中的烧结装置和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种锂离子电池正极材料生产中的辊道炉的结构示意图。

图2为本实用新型提供的第二实施例中的多层辊道炉的结构示意图。

图3为本实用新型提供的第三实施例中的双层辊道炉的结构示意图。

图4为本实用新型提供的第四实施例中的回转炉的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种锂离子电池正极材料生产中的烧结装置的具体实施方式、方法、步骤、结构、特征及功效，详细说明如后。

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。

请参考图1，图1为本实用新型实施例提供的一种锂离子电池正极材料生产中的辊道炉的结构示意图。如图1所示，该烧结装置10包括辊道炉，该辊道炉包括炉体101以及贯穿该炉体101的传动辊道103，该炉体101依次设置有升温区、恒温区、降温区和冷却区，该升温区和该降温区顶部设置有排气装置105，该排气装置105为抽风机，用于除去水分。本实用新型实施例中，该辊道炉包括一烧装置和二烧装置，二烧装置与一烧装置相似，区别之处在于：该二烧装置的冷却区还设置有冷却装置，该冷却装置采用水冷。

该炉体包括砖结构砌筑的箱体、设置于该箱体内外层的壳体以及该箱体内部形成的炉膛，炉顶为拱顶形式，该炉膛由轻质隔热耐火砖和陶瓷纤维棉板(毯)砌筑而成，该箱体的底部设置有若干个炉脚(图中未标示)，该炉脚包括滑动脚座，能够减缓该炉体内部热膨胀对炉体的冲击，增强炉体寿命；该外壳为金属壳体。本实用新型实施例中，该内外壳由钢板组焊而成，该内外壳之间还设置有一夹层通道，可用于风冷换热；其中，该砖结构砌筑的箱体具有隔热保温，维持炉膛内的温度；炉体外部的各部分配套系统免受高温热损坏；留设有膨胀缝，防止过度的热胀冷缩对炉体的破坏。

进一步地，为了提高炉体的保温性和密封性，炉壁从内向外依次由密封层、耐高温层和保温层构成，其中，密封层由铸铁焊接而成，耐高温层由陶瓷制成，保温层由石棉丝填充而成，炉壁的内部设置有电加热系统，该电加热系统包括电加热元件，该电加热元件具体为加热棒或加热丝，进一步地，该电加热元件为硅碳加热棒，分布于加热区的辊棒上部和下部，上下部各设置112支加热棒(全窑共224支)，其中，仅第1-2节+第3节前半箱的上部(共28支)加热棒有瓷保护套管，其余均无瓷保护套管。

该冷却装置还可以包括冷却器和冷却塔，进一步地，该冷却器内部还可设置喷淋设备，该喷淋设备与该冷却塔的出水口连通；该喷淋设备下方设置冷却回转筒体，该冷却回转筒体下方设置水池，该水池通过水泵与该冷却塔的入水口连通，从而实现冷却水的循环使用。

请参考图2，图2为本实用新型提供的第二实施例中的多层辊道炉的结构示意图。如图2所示，该烧结装置20包括多层辊道炉，该多层辊道炉包括炉体和炉腔，该炉腔内设有上下间隔布置的第一层输送辊道201、第二层输送辊道202……以及第N层输送辊道20N，该第一层输送辊道201的上方设有第一加热元件，该第一层输送辊道201与该第二层输送辊道202之间设有第二加热元件……该第N-1层输送辊道与该第N层输送辊道之间设有第N加热元件，该第N层输送辊道20N的下方设有第N+1加热元件。

本实用新型第二实施例，采用多层辊道结构输送匣钵，设置N+1个加热元件，位于第一层输送辊道的上方、两层输送滚动之间的空间内以及第N层输送辊道的下方，使得多层输送辊道上的匣钵可同时有效均匀的加热，在相同的生产工艺时间要求，相同的生产厂房条件下，多层密封辊道炉相比同样长度的单层密封辊道炉，拥有更多的热处理材料能力，产能大大提高；并且，由于设计多层辊道输送结构，该结构使多层辊道上的匣钵处在同一个大的炉腔内，相比同样多条单层辊道输送结构的密封辊道炉更加节约热能的耗损；同时，相对工艺气体消耗多层辊道输送结构也比单层辊道输送结构更少，有利于降低成本。该多层密封辊道具有在较小占地空间里满足生产需求同时，提高能源利用率，设备单位能耗大大降低，且工艺气氛消耗率相比较低的优点。

请参考图3，图3为本实用新型提供的第三实施例中的双层辊道炉的结构示意图。如图3所示，该烧结装置30与上述烧结装置20相似，区别之处在于：该烧结装置30包括双层辊道炉，该双层辊道炉包括炉体和炉腔，该炉腔内设有上下间隔布置的第一层输送辊道301和第二层输送辊道303，该第一层输送辊道301的上方设有第一加热元件，该第一层输送辊道301与该第二层输送辊道303之间设有第二加热元件，该第二层输送辊道303的下方设有第三加热元件。

本实用新型采用双层辊道结构输送匣钵，设置三个加热元件，位于第一层输送辊道301的上方、两层输送滚动之间的空间内以及第二层输送辊道303的下方，使得两层输送辊道上的匣钵可同时有效均匀的加热，在相同的生产工艺时间要求，相同的生产厂房条件下，双层密封辊道炉相比同样长度的单层密封辊道炉，拥有更多的热处理材料能力，产能大大提高；并且，由于设计双层辊道输送结构，该结构使双层辊道上的匣钵处在同一个大的炉腔内，相比同样两条单层辊道输送结构的密封辊道炉更加节约热能的耗损；同时，相对工艺气体消耗双层辊道输送结构也比单层辊道输送结构更少，有利于降低成本。该双层密封辊道具有在较小占地空间里满足生产需求同时，提高能源利用率，设备单位能耗大大降低，且工艺气氛消耗率相比较低的优点。

请参考图4，图4为本实用新型提供的第四实施例中的回转炉的结构示意图。如图3所示，本实用新型还提供了第四实施例，该烧结装置40与上述烧结装置10相似，区别之处在于，该烧结装置40包括一回转炉，该回转炉包括旋转的炉体401、内置于该炉体401内部的螺旋叶片403以及设置在该炉体401外表面的加热夹套405，该炉体401还包括依次设置于升温区、恒温区、降温区和冷却区之间的隔板。物料通过进料装置进入该回转炉中，然后物料随着该回转炉炉体内螺旋叶片403的旋转逐渐向出料装置一端移动，并在此过程中进行高温烧结。在本实用新型实施例中，该螺旋叶片403为推进式螺旋型，该螺旋叶片403轴线平行于该炉体401的中心轴线。

该回转炉的加热方式采用的是旋转动态烧结模式，被烧结的物料随着螺旋叶片绕炉体中心轴线的连续旋转而不断翻动，搅拌效果较好，在此过程中，物料受热均匀，高温处理时间可以相对缩短，同时，回转炉的炉体部分封闭性好，通过散热造成的热损失小，因此，热效率高，可明显降低能耗，节约能源；此外，采用回转炉烧结时，无需通过进料装置移入炉膛内，煅烧完成后的材料通过出料装置被取出，不需要耐高温的容器(如匣钵或坩埚)，可降低生产成本；进出料方便，简化了生产工艺，物料浪费降低，粉尘污染也相应减少。因此烧结后材料的物理、化学性质、均一性较好。

以上所述，仅是实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种锂离子电池正极材料生产中的烧结装置，其特征在于，所述烧结装置包括炉体以及贯穿所述炉体的传动辊道，所述炉体包括升温区、恒温区、降温区和冷却区，所述炉体上还连接有排气装置，所述排气装置包括位于所述升温区和所述降温区顶部的抽风机；所述烧结装置包括辊道炉，所述辊道炉包括一烧装置和二烧装置，所述二烧装置还包括冷却装置。

2.根据权利要求1所述的烧结装置，其特征在于：所述冷却装置设置于所述二烧装置冷却区，所述冷却装置采用水冷。

3.根据权利要求1所述的烧结装置，其特征在于：所述烧结装置包括多层辊道炉，所述多层辊道炉包括炉体和炉腔，所述炉腔内设有上下间隔布置的第一层输送辊道、第二层输送辊道……以及第N层输送辊道，所述第一层输送辊道的上方设有第一加热元件，所述第一层输送辊道与所述第二层输送辊道之间设有第二加热元件……所述第N-1层输送辊道与所述第N层输送辊道之间设有第N加热元件，所述第N层输送辊道的下方设有第N+1加热元件。

4.根据权利要求3所述的烧结装置，其特征在于：所述烧结装置包括双层辊道炉，所述双层辊道炉包括炉体和炉腔，所述炉腔内设有上下间隔布置的第一层输送辊道和第二层输送辊道，所述第一层输送辊道的上方设有第一加热元件，所述第一层输送辊道与所述第二层输送辊道之间设有第二加热元件，所述第二层输送辊道的下方设有第三加热元件。

5.根据权利要求1所述的烧结装置，其特征在于：所述烧结装置包括回转炉，所述回转炉包括旋转的炉体、内置于所述炉体内部的螺旋叶片以及设置在所述炉体外表面的加热夹套。

6.根据权利要求5所述的烧结装置，其特征在于：所述螺旋叶片为推进式螺旋型。

7.根据权利要求6所述的烧结装置，其特征在于：所述螺旋叶片轴线平行于所述炉体的中心轴线。

8.根据权利要求5所述的烧结装置，其特征在于：所述炉体包括砖结构砌筑的箱体以及设置于所述箱体内外层的壳体。

9.根据权利要求8所述的烧结装置，其特征在于：所述箱体内外层的壳体由钢板组焊而成。

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