CN219624501U - 一种三元前驱体材料预处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三元前驱体材料预处理装置，包括：旋风筒的内部中空，且其侧壁开设有进料口，等离子组件包括枪体、电极体及介质管，枪体连接于进料口的下方，并形成有固定腔，枪体开设有与固定腔和旋风筒的内部均相连通的喷射口，电极体插设于固定腔，并具有用于与外部供电设备相电性连接的电连接端和放电端，电极体的电连接端与固定腔的内壁之间形成有进气间隙，电极体的放电端相对喷射口设置，且电极体的放电端沿靠近喷射口的方向横截面积逐渐减小，并形成有尖端，电极体的放电端与固定腔的内壁之间形成有与喷射口相连通的放电间隙，介质管套设于电极体，用于配合电极体放电。本实用新型能解决无法批量预处理三元前驱体材料的问题。

Description

一种三元前驱体材料预处理装置

技术领域

本实用新型涉及锂电池制造技术领域，尤其涉及一种三元前驱体材料预处理装置。

背景技术

为延长匣钵的使用寿命，可采用等离子体预处理对三元前驱体材料(是镍钴锰氢氧化物NixCoMn(1-x-y)(OH)2，三元复合正极材料前驱体产品，是以镍盐、钴盐、锰盐为原料，其中镍钴锰的比例(x:y:z)可根据实际需要调整)和氢氧化锂混合粉体进行预烧，能有效地减少混合粉体中氢氧化锂的含量。

例如申请号为：CN202210692365.X的中国发明专利，名称为：等离子体处理降低正极材料烧成用匣钵腐蚀速度的方法，该方法是将氢氧化锂与镍钴锰前驱体按比例混合后，利用等离子体对该混合粉末进行预处理，使氢氧化锂与镍钴锰前驱体发生部分反应，以降低对匣钵具有强烈腐蚀作用的氢氧化锂的含量；将经等离子体预处理后的混合粉体置于匣钵中，按照三元正极材料的基本烧成工艺进行烧成，即可获得三元正极材料。但目前还无法实现三元前驱体材料批量化处理的装置。

因此，亟需一种三元前驱体材料预处理装置，用于解决现有技术中因缺乏对氢氧化锂和三元前驱体混合粉末材料进行等离子预处理的装置，从而导致无法实现三元前驱体材料批量化预烧处理的问题。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种三元前驱体材料预处理装置，解决现有技术中因缺乏对三元前驱体材料进行等离子预处理的装置，从而导致无法实现三元前驱体材料批量化预烧处理的技术问题。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种三元前驱体材料预处理装置，包括：

旋风筒，所述旋风筒的内部中空，且其侧壁开设有进料口；

至少一个等离子组件，所述等离子组件包括枪体、电极体及介质管，所述枪体设置于所述进料口的下方，并连接于所述旋风筒，所述枪体形成有固定腔，并开设有与所述固定腔和所述旋风筒的内部均相连通的喷射口，所述电极体插设于所述固定腔，并具有电连接端和放电端，所述电极体的电连接端用于与外部供电设备相电性连接，所述电极体的电连接端与所述固定腔的内壁之间形成有进气间隙，所述电极体的放电端相对所述喷射口设置，且所述电极体的放电端沿靠近所述喷射口的方向横截面积逐渐减小，并形成有尖端，所述电极体的放电端与所述固定腔的内壁之间形成有放电间隙，所述放电间隙与所述喷射口相连通，所述介质管套设于所述电极体，用于配合所述电极体放电。

进一步的，所述等离子组件的数量为两个，两个所述等离子组件对称分布于所述旋风筒的两侧，并连接于所述进料口的下方。

进一步的，所述介质管的材质为石英玻璃或氧化铝陶瓷，且所述介质管的厚度尺寸为0.5～1mm，所述介质管的内径尺寸为5～20mm。

进一步的，所述放电间隙的长度尺寸为0.5～30cm。

进一步的，所述喷射口的直径尺寸为0.5～5mm。

进一步的，所述电极体开设有第一安装孔，所述等离子组件还包括第一冷却水管，所述第一冷却水管配合插设于所述第一安装孔。

进一步的，所述枪体沿第一安装孔的轴线开设有至少一个第二安装孔，所述等离子组件还包括至少一个第二冷却水管，所述第二冷却水管与所述第二安装孔一一对应设置，并配合插设于所述第二安装孔。

进一步的，所述枪体还开设有至少一个弧形槽，所述弧形槽与所述第二安装孔一一对应设置，并与所述第二安装孔相连通，且所述弧形槽配合所述尖端的外形设置。

进一步的，所述旋风筒的底部还开设有与其内部相连通的出料口，且所述出料口呈漏斗状。

进一步的，所述旋风筒的顶部还开设有与其内部相连通的出尘口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：旋风筒的内部中空，且其侧壁开设有进料口，用于方便呈粉末状的三元前驱体材料和氢氧化锂混合物料的上料，枪体连接于进料口的下方，并开设有固定腔，且枪体开设有与固定腔和旋风筒的内部均相连通的喷射口，电极体相对喷射口设置，并形成沿靠近喷射口的方向横截面积逐渐减小的尖端，且电极体的电连接端与固定腔的周向内壁之间形成有进气间隙，电极体的放电端与固定腔的周向内壁之间形成有放电间隙，喷射口与放电间隙和旋风筒的内部均相连通，介质管配合套设于电极体，用于配合电极体放电。相比于现有技术，将呈粉末状的三元前驱体材料和氢氧化锂混合物料不断通入旋风筒内部，在由电极体、枪体及介质管形成的等离子组件的作用下实现预热处理，可使得原料中的部分氢氧化锂与三元前驱体材料发生反应，从而降低对匣钵具有腐蚀作用的氢氧化锂的含量，延缓因腐蚀而造成匣钵裂纹出现的时间，延长匣钵使用寿命，减少了匣钵内壁硅酸锂系化合物反应层脱落对三元正极材料的污染。

附图说明

图1是本实用新型实施例所提供的一种三元前驱材料预处理装置的三维结构示意图；

图2是本实用新型实施例所提供的一种三元前驱材料预处理装置的剖视结构示意图；

图3是是本实用新型实施例所提供的等离子组件的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

请参阅图1至图3，本实用新型提供了一种三元前驱体材料预处理装置，包括：旋风筒1和至少一个等离子组件2，旋风筒1的内部中空，且其侧壁开设有进料口11，等离子组件2包括枪体22、电极体21及介质管23，枪体22设置于进料口的下方，并连接于旋风筒1，枪体22形成有固定腔，并开设有与固定腔和旋风筒1的内部均相连通的喷射口221，电极体21插设于固定腔，并具有电连接端和放电端，电极体21的电连接端用于与外部供电设备相电性连接，电极体21的电连接端与固定腔的内壁之间形成有进气间隙212，电极体21的放电端相对喷射口221设置，且电极体21的放电端沿靠近喷射口221的方向横截面积逐渐减小，并形成有尖端211，电极体的放电端与固定腔的内壁之间形成有放电间隙213，放电间隙213与喷射口221相连通，介质管23套设于电极体21，用于配合电极体21放电。

本装置中，旋风筒1的内部中空，且其侧壁开设有进料口11，用于方便呈粉末状的三元前驱体材料和氢氧化锂混合物料的上料，枪体22连接于进料口的下方，并开设有固定腔，且枪体22开设有与固定腔和旋风筒1的内部均相连通的喷射口221，电极体21相对喷射口221设置，并形成沿靠近喷射口221的方向横截面积逐渐减小的尖端211，且电极体21的电连接端与固定腔的周向内壁之间形成有进气间隙212，电极体21的放电端与固定腔的周向内壁之间形成有放电间隙213，喷射口221与放电间隙213和旋风筒1的内部均相连通，介质管23配合套设于电极体21，用于配合电极体21放电。

相比于现有技术，将呈粉末状的三元前驱体材料和氢氧化锂混合物料不断通入旋风筒1内部，在由电极体21、枪体22及介质管23形成的等离子组件2的作用下实现预热处理，可使得原料中的部分氢氧化锂与三元前驱体材料发生反应，从而降低对匣钵具有腐蚀作用的氢氧化锂的含量，延缓因腐蚀而造成匣钵裂纹出现的时间，延长匣钵使用寿命，减少了匣钵内壁硅酸锂系化合物反应层脱落对三元正极材料的污染。

进一步地，本装置中旋风筒1的内衬采用碳化硅陶瓷材料，具有耐高温性。电极体21的材质为不锈钢材料，此处碳化硅陶瓷材料和不锈钢材料均为市场上常见且已采购的设备，此处作为本领域技术人员所公知的常规设置不再过多赘述，同时电极体21的电连接端和枪体22一起向外延伸并形成连接，用于将电极体21连接于枪体22，此处未在说明书附图中标出，此处作为本领域技术人员所公知的常规设置，不再过多阐述。

如图1及图2所示，所述等离子组件2的数量为两个，两个所述等离子组件2对称分布于所述旋风筒1的两侧。

旋风筒1的两侧均设置有用于加热的等离子组件2，能方便高效地对呈粉末状的三元前驱体材料和氢氧化锂混合物料进行加热。

其中作为一种实施方式，如图1及图2所示，所述旋风筒1的底部还开设有与其内部相连通的出料口12，且所述出料口12呈漏斗状。

呈漏斗状的出料口12，能有利于物料的收集和出料。

其中作为另一种实施方式，如图1及图2所示，所述旋风筒1的顶部还开设有与其内部相连通的出尘口13。

在加热过程中产生的灰尘等由设置于顶部的出尘口13排出。

进一步地，旋风筒1、出尘口13及出料口12等的结构形成旋风筒的结构，配合等离子组件2，有利于物料的加热和预热处理。

在一些实施例中，所述介质管23的材质为石英玻璃或氧化铝陶瓷，且所述介质管23的厚度尺寸为0.5～1mm，所述介质管23的内径尺寸为5～20mm。

在一些实施例中，所述放电间隙213的长度尺寸为0.5～30cm。

在一些实施例中，所述喷射口221的直径尺寸为0.5～5mm。

具体的，本装置中介质管23为石英玻璃管或氧化铝陶瓷管，厚度0.5～1mm，内径5～20mm；介质管23的内壁与电极体21的外壁紧密结合，此处电极体21内接入第一冷却水管24作为接地电极。介质管23的外壁距离电极体21的另一端的内壁的距离(即介质管的厚度尺寸)为0.5～2mm，此处尺寸为0.5～2mm的间隙通入高压空气，气流通过电极体21与枪体22之间形成的放电间隙213，从而产生具有高能的等离子体，从0.5～5mm的等离子体喷射口221喷入旋风筒1的内部。

如图3所示，本装置中所述电极体21开设有第一安装孔，所述等离子组件2还包括第一冷却水管24，所述第一冷却水管24配合插设于所述第一安装孔。

第一冷却水管24插设于电极体21内，用于对加热后的电极进行冷却降温，同时第一冷却水管24还作为电极体21的接地电极等。

其中作为一种实施方式，如图3所示，所述枪体22沿第一安装孔的轴线开设有至少一个第二安装孔，所述等离子组件2还包括至少一个第二冷却水管25，所述第二冷却水管25与所述第二安装孔一一对应设置，并配合插设于所述第二安装孔。

第二冷却水管25的设置，通过循环冷却水对枪体22的表面进行冷却降温，避免因高温等导致装置的异常。

其中作为另一种实施方式，如图3所示，所述枪体22还开设有至少一个弧形槽，所述弧形槽与所述第二安装孔一一对应设置，并与所述第二安装孔相连通，且所述弧形槽配合所述尖端211设置。

弧形槽配合尖端211的外形设置，用于有效地对喷射口221进行冷却降温，具体的第二冷却水管25配合插入弧形槽。

本实用新型的具体工作流程，旋风筒1的内部中空，且其侧壁开设有进料口11，用于方便呈粉末状的三元前驱体材料和氢氧化锂混合物料的上料，枪体22连接于进料口的下方，并开设有固定腔，且枪体22开设有与固定腔和旋风筒1的内部均相连通的喷射口221，电极体21相对喷射口221设置，并形成沿靠近喷射口221的方向横截面积逐渐减小的尖端211，且电极体21的电连接端与固定腔的周向内壁之间形成有进气间隙212，电极体21的放电端与固定腔的周向内壁之间形成有放电间隙213，喷射口221与放电间隙213和旋风筒1的内部均相连通，介质管23配合套设于电极体21，用于配合电极体21放电。相比于现有技术，将呈粉末状的三元前驱体材料和氢氧化锂混合物料不断通入旋风筒1内部，在由电极体21、枪体22及介质管23形成的等离子组件2的作用下实现预热处理。

进一步地，本装置由旋风筒1和至少一个等离子组件2组成旋风筒的结构，旋风筒的内衬采用碳化硅陶瓷材料；旋风筒的两侧插入两个等离子体电弧枪。三元前驱体与氢氧化锂粉末按一定比例均匀混合，由进料口均匀吹入旋风筒内，等离子体电弧枪作用于气体粉末，促使混合粉体中部分氢氧化锂和镍钴锰前驱体发生快速反应，预处理消耗部分氢氧化锂。利用旋风筒结构特点，完成对预处理的粉体下料、气体中残余混合粉料收尘工序。经预处理的粉体冷却并重新混合均匀后，装入匣钵中，再放入三元正极材料的烧成炉中，按照三元正极材料的烧成工艺烧成。等离子体由等离子体电弧枪通入高压空气，气流在放电间隙213产生高动能等离子体，通过等离子体电弧枪右端的喷射口221喷出。

本装置通过上述结构，可使得原料中的部分氢氧化锂与三元前驱体材料发生反应，从而降低对匣钵具有腐蚀作用的氢氧化锂的含量，延缓因腐蚀而造成匣钵裂纹出现的时间，延长匣钵使用寿命，减少了匣钵内壁硅酸锂系化合物反应层脱落对三元正极材料的污染。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三元前驱体材料预处理装置，其特征在于，包括：

旋风筒，所述旋风筒的内部中空，且其侧壁开设有进料口；

至少一个等离子组件，所述等离子组件包括枪体、电极体及介质管，所述枪体设置于所述进料口的下方，并连接于所述旋风筒，所述枪体形成有固定腔，并开设有与所述固定腔和所述旋风筒的内部均相连通的喷射口，所述电极体插设于所述固定腔，并具有电连接端和放电端，所述电极体的电连接端用于与外部供电设备相电性连接，所述电极体的电连接端与所述固定腔的内壁之间形成有进气间隙，所述电极体的放电端相对所述喷射口设置，且所述电极体的放电端沿靠近所述喷射口的方向横截面积逐渐减小，并形成有尖端，所述电极体的放电端与所述固定腔的内壁之间形成有放电间隙，所述放电间隙与所述喷射口相连通，所述介质管套设于所述电极体，用于配合所述电极体放电。

2.根据权利要求1所述的三元前驱体材料预处理装置，其特征在于，所述等离子组件的数量为两个，两个所述等离子组件对称分布于所述旋风筒的两侧，并连接于所述进料口的下方。

3.根据权利要求1所述的三元前驱体材料预处理装置，其特征在于，所述介质管的材质为石英玻璃或氧化铝陶瓷，且所述介质管的厚度尺寸为0.5～1mm，所述介质管的内径尺寸为5～20mm。

4.根据权利要求1所述的三元前驱体材料预处理装置，其特征在于，所述放电间隙的长度尺寸为0.5～30cm。

5.根据权利要求1所述的三元前驱体材料预处理装置，其特征在于，所述喷射口的直径尺寸为0.5～5mm。

6.根据权利要求1所述的三元前驱体材料预处理装置，其特征在于，所述电极体开设有第一安装孔，所述等离子组件还包括第一冷却水管，所述第一冷却水管配合插设于所述第一安装孔。

7.根据权利要求2所述的三元前驱体材料预处理装置，其特征在于，所述枪体沿第一安装孔的轴线开设有至少一个第二安装孔，所述等离子组件还包括至少一个第二冷却水管，所述第二冷却水管与所述第二安装孔一一对应设置，并配合插设于所述第二安装孔。

8.根据权利要求7所述的三元前驱体材料预处理装置，其特征在于，所述枪体还开设有至少一个弧形槽，所述弧形槽与所述第二安装孔一一对应设置，并与所述第二安装孔相连通，且所述弧形槽配合所述尖端的外形设置。

9.根据权利要求1所述的三元前驱体材料预处理装置，其特征在于，所述旋风筒的底部还开设有与其内部相连通的出料口，且所述出料口呈漏斗状。

10.根据权利要求1所述的三元前驱体材料预处理装置，其特征在于，所述旋风筒的顶部还开设有与其内部相连通的出尘口。