CN212006754U - 一种用于高镍三元材料的预烧处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于高镍三元材料的预烧处理装置，包括预烧室、位于预烧室顶部的进料口以及位于预烧室底部的出料口，所述进料口一端连接储料罐、另一端设有扬粉器，所述预烧室上设有加热区，所述预烧室下部设有空气过滤阀；所述的扬粉器用于将物料分散后进入加热区。本实用新型使预烧物料从顶部扬尘分散后均匀落下，在经过中间加热区域时完成快速分解，然后分解的气体产物上升经空气过滤阀排出，分解的固体产物自然落下在预烧室锥形底部堆积，经出料口排出进入下一工序；在预烧过程中不需要搅拌、推料等移动作业，直接实现了快速预烧脱水。
Description
技术领域
本实用新型涉及三元正极材料生产领域，尤其是一种用于高镍三元材料的预烧处理装置。
背景技术
三元材料(LiNixCoyMn1-x-yO2)可以综合利用Ni、Co和Mn电化学性能的互补性，展现出明显的三元协同效应，引入Co能有效抑制Li+和Ni2+的阳离子混排现象，稳定材料的结构，同时提高材料的导电性，但过高的Co浓度会导致Li容量的减低；引入Ni，作为电子活跃物，能有效提高材料的电化学容量，提高材料的能量密度；引入Mn，可以有效降低材料的成本并提高材料的安全性，从而具有良好的热稳定性、更高的比容量、廉价的制备成本等优点，因此三元正极材料被认为是最具最具商用价值的正极材料。
高镍三元材料是当前锂电材料技术与应用中的一个热点，也是生产中的一个难点。高镍三元材料的生产一般需要在纯氧条件下将三元前驱体和锂盐混合后进行高温烧结，但三元前驱体和锂盐均会在高温下受热分解产生大量的水，相关反应如下：
(NiCoMn)(OH)2+LiOH·H2O+O2→Li(NiCoMn)O2+H2O
根据物料平衡可计算出，每生产一吨高镍产品，大约会消耗80Kg的氧气并释放出400kg的水。但在实际的生产中，一般为了及时将生成的水排出而采用大量通氧气的方法，这导致每吨产品的实际耗氧量往往达到5-10吨以上。因此，实际生产过程中多采用预烧工艺，即将高镍三元前驱体与锂盐均匀混合后，先进行低温和短时间预烧，使其初步分解出大部分的水后再进行正式的高温烧结。预烧温度一般在800℃以下，可使得三元正极材料前驱体、氢氧化锂等完成脱水，锂盐随后以熔融状态渗入前驱体中。
目前，高镍三元材料的预烧工艺一般使用辊道窑或回转窑进行，辊道窑作为预烧设备属于静态烧结设备，一般具有占地大、工艺时间长(10小时以上)，难以满足快速预烧的要求，且由于需要使用匣钵，匣钵在反复的加热冷却中实际上也造成了能耗和物料的浪费；回转窑预烧工艺则是最近几年呼声较高的一种工艺方案，属于动态烧结设备，能满足物料快速预烧等工艺要求，相比辊道窑能耗指标大大降低，但受材质限制，以及炉体倾斜转动和导料槽推动物料移动的作业方式，往往会对预烧物料引入金属杂质，引起产品指标的不良。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于高镍三元材料的预烧处理装置，该装置可实现快速预烧三元正极材料。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于高镍三元材料的预烧处理装置，包括预烧室、位于预烧室顶部的进料口以及位于预烧室底部的出料口，所述进料口一端连接储料罐、另一端设有扬粉器，所述预烧室上设有加热区，所述预烧室下部设有空气过滤阀；所述的扬粉器用于将物料分散后进入加热区。
优选的，所述的加热区包括绕预烧室缠绕的电阻丝，所述电阻丝和电源连接。
优选的，所述预烧室外壁设有保温层。
优选的，所述预烧室上部为圆筒状、下部为锥形，所述圆筒状预烧室外壁与保温层之间设有隔热层。
优选的，所述预烧室加热区外壁与隔热层之间设有保温层。
优选的，所述预烧室锥形段外壁设有加热器。
优选的，所述加热区位于预烧室中部，加热区的高度为预烧室内腔高度的20-50％。
优选的，所述扬粉器为风扇或布料器。
优选的，所述加热区分为至少两个加热单元，每个加热单元可单独控制。
本实用新型的有益效果是：本实用新型使预烧物料从顶部扬尘分散后均匀落下，在经过中间加热区域时完成快速分解，然后分解的气体产物(气态水)上升经空气过滤阀排出，分解的固体产物自然落下在预烧室锥形底部堆积，经出料口排出进入下一工序；在预烧过程中不需要搅拌、推料等移动作业，直接实现了快速预烧脱水。
固体粉料从顶部处扬尘落下，在加热区处完成分解过程，随后在容器底部堆积，并经管道传输到产物储料罐，同时由配备的平衡式空气过滤网保证容器内外的分压，同时将产生的水蒸气自然排放出去。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图；
图中标记为：1-预烧室、2-进料口、3-出料口、4-储料罐、5-扬粉器、6-加热区、7-隔热层、8-保温层、9-空气过滤阀、10-控制阀、11-储罐、12-加热器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图1所示，本实用新型的一种用于高镍三元材料的预烧处理装置，包括预烧室1、位于预烧室1顶部的进料口2以及位于预烧室1底部的出料口3，所述进料口2一端连接储料罐4、另一端设有扬粉器5，所述预烧室1上设有加热区6，所述预烧室1下部设有空气过滤阀9；所述的扬粉器5用于将物料分散后进入加热区6。所述扬粉器5为风扇或布料器，使物料尽量以分散的状态从顶部部落下，以便在通过加热区6时可以均匀受热；如采用风扇将进料口2进入的物料分散后均匀的进入加热区6以实现快速脱水。
配备的空气过滤阀9为平衡式空气过滤网，可保证预烧室1内外的分压，同时将产生的水蒸气通过空气过滤阀9自然排放出去，因此空气过滤阀9的位置应高于物料堆积区物料的高度。
本装置不同于辊道窑中使用辊棒和匣钵处理物料的方式、也不同于回转窑以炉体倾斜转动和导料槽推动物料移动的作业方式，而使设备整体处于“绝对的静态”，物料以自然落下的方式处于“绝对的动态”，实现了物料快速预烧过程，一般在30分钟内即可完成预烧处理，可根据加热时间的需要来控制加热区域的高度，相同情况下，回转窑一般需要90分钟以上。
所述的加热区6包括绕预烧室1缠绕的电阻丝，所述电阻丝和电源连接。即电阻丝在预热室加热区6的内壁缠绕分布。
所述预烧室1外壁设有保温层。
所述预烧室1上部为圆筒状、下部为锥形，所述圆筒状预烧室1外壁与保温层之间设有隔热层7。为保证预烧室1内不同区域的温度条件，隔热层7采用具有1200℃耐热效果的隔热材料。
所述预烧室1加热区6外壁与隔热层7之间设有保温层。
所述预烧室1锥形段外壁设有加热器12。在预烧室1底部带有加热器12，目的是保持该腔体内部堆积区的温度在130℃-160℃之间，以防止温度过低水蒸气液化，以致物料粉体结露。
所述加热区6位于预烧室1中部，加热区6的高度为预烧室1内腔高度的20-50％。预烧室1内腔从上到下可依次分为湍流区、过渡区(沉降区)、滞留区，所述湍流区即扬粉器5分散物料的区域，滞留区即预烧后的物料堆积区，所述的加热即主要设置在过渡区，加热区6的高度为预烧室1内腔高度的20-50％，同时控制加热区6域温度为700℃-1200℃，即可实现物料的快速脱水预烧；所述加热区6分为至少两个加热单元，每个加热单元可单独控制，即在竖直方向上将加热区6分隔开，根据物料的预烧要求控制需要的加热单元数目。
实施例：
如图1所示，一种用于高镍三元材料的预烧处理装置，包括预烧室1、位于预烧室1顶部的进料口2以及位于预烧室1底部的出料口3，所述进料口2一端连接储料罐4、另一端设有扬粉器5，所述预烧室1上设有加热区6，所述预烧室1下部设有空气过滤阀9；所述的扬粉器5为风扇，用于将从进料口2进入的物料分散后均匀进入加热区6。所述加热区6位于预烧室1中部，加热区6的高度为预烧室1内腔高度的40％，即湍流区占20％，用于堆积物料的滞留区占40％。
所述的加热区6包括绕预烧室1缠绕的电阻丝，所述电阻丝和电源连接。所述预烧室1外壁设有保温层。所述预烧室1上部为圆筒状、下部为锥形，所述圆筒状预烧室1外壁与保温层之间设有隔热层7。所述预烧室1加热区6外壁与隔热层7之间设有保温层。所述预烧室1锥形段外壁设有加热器12用于保证锥形段为恒温。经加热区6分解完的物料在预烧室1锥形段堆积，通过出料口3的控制阀10送往下一工序或储罐11。
Claims (9)
1.一种用于高镍三元材料的预烧处理装置，其特征在于：包括预烧室、位于预烧室顶部的进料口以及位于预烧室底部的出料口，所述进料口一端连接储料罐、另一端设有扬粉器，所述预烧室上设有加热区，所述预烧室下部设有空气过滤阀；所述的扬粉器用于将物料分散后进入加热区。
2.根据权利要求1所述的一种用于高镍三元材料的预烧处理装置，其特征在于：所述的加热区包括绕预烧室缠绕的电阻丝，所述电阻丝和电源连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于高镍三元材料的预烧处理装置，其特征在于：所述预烧室外壁设有保温层。
4.根据权利要求3所述的一种用于高镍三元材料的预烧处理装置，其特征在于：所述预烧室上部为圆筒状、下部为锥形，所述圆筒状预烧室外壁与保温层之间设有隔热层。
5.根据权利要求4所述的一种用于高镍三元材料的预烧处理装置，其特征在于：所述预烧室加热区外壁与隔热层之间设有保温层。
6.根据权利要求4所述的一种用于高镍三元材料的预烧处理装置，其特征在于：所述预烧室锥形段外壁设有加热器。
7.根据权利要求1所述的一种用于高镍三元材料的预烧处理装置，其特征在于：所述加热区位于预烧室中部，加热区的高度为预烧室内腔高度的20-50％。
8.根据权利要求1所述的一种用于高镍三元材料的预烧处理装置，其特征在于：所述扬粉器为风扇或布料器。
9.根据权利要求1所述的一种用于高镍三元材料的预烧处理装置，其特征在于：所述加热区分为至少两个加热单元，每个加热单元可单独控制。
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| CN201922449197.8U CN212006754U (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 一种用于高镍三元材料的预烧处理装置 |
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| CN201922449197.8U Active CN212006754U (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 一种用于高镍三元材料的预烧处理装置 |
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2019
- 2019-12-30 CN CN201922449197.8U patent/CN212006754U/zh active Active
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