一种锂离子电池正极材料的烧成设备及烧结方法与流程

1.本发明涉及锂离子电池正极材料烧结领域，具体是一种锂离子电池正极材料的烧成设备及烧结方法。


背景技术：

2.锂离子电池被大量应用于通讯、电动工具、电动自行车及电动汽车动力电池等领域。正极材料是锂离子电池的关键材料，正极材料的成本约占锂离子电池成本的20%
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50%，并且正极材料的性能也大幅度决定了锂离子电池的综合性能。
3.现行的锂离子电池正极材料的生产工艺，多以高温固相法生产；所采用的生产装备也多以辊道炉、推板炉为主。也有以回转炉进行正极材料生产的方法，但受其均匀性较差的影响，尚不能连续式生产，只能间歇式生产或作为简单回火工艺的补充工艺。
4.经检索，中国专利号cn1297020c公开了一种锂离子电池正极材料的焙烧工艺和设备，该工艺是将相应的原料进行前期处理后，将物料混合均匀置于可使气氛流动并可调节流速、流量的焙烧炉中进行反应焙烧结晶，从而制备具有反应均匀、高结晶品质、孔隙均匀、比表面积小、视比重大、电化学性能稳定等优点的锂离子电池正极材料，并且该焙烧工艺和设备简单、实用、投资小、能耗低，易于实现规模化工业生产。
5.传统的生产方法，受高温固相法在反应时需要一定的气氛条件限制，不能将材料装填过厚，并且在烧结过程中通入气体来促进反应的发生，这种烧结方式在单位能耗方面带来了较大浪费，单位产能也受大极大限制，特别是在动力锂电池普及的当前，生产成本无法降低，逐渐使传统的方法失去市场竞争力，因此亟需研发一种锂离子电池正极材料的烧成设备及烧结方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种锂离子电池正极材料的烧成设备及烧结方法，以解决上述背景技术中提出传统烧结方式在单位能耗方面带来了较大浪费，单位产能也受大极大限制，特别是在动力锂电池普及的当前，生产成本无法降低的问题。
7.本发明的技术方案是：一种锂离子电池正极材料的烧成设备，包括窑炉本体、台车和钢轨，所述窑炉本体的内侧壁上设置有保温层，且保温层远离窑炉本体的另一侧设置有耐热材料层，所述耐热材料层相邻一侧外壁的顶部均设置有加热组件，且钢轨通过螺栓固定安装在窑炉本体底部内壁的两侧，所述台车底部外壁的四周均通过螺栓安装有支撑杆，且支撑杆的底端通过螺栓安装有台车轮，所述台车轮滑动连接在钢轨的顶部外壁上，且台车通过台车轮和钢轨的作用滑动连接在窑炉本体的内部，所述台车的顶部外壁上设置有耐火材料层，且台车的顶部外壁上叠放有匝钵，所述匝钵位于耐火材料层的顶部外壁上。
8.进一步地，所述匝钵顶部外壁四周的中心处均开设有梯形槽，且匝钵内侧壁的四周均开设有弧形倒角。
9.进一步地，所述匝钵底部外壁的四周均焊接有呈圆盘状结构分布的座柱，且座柱
与弧形倒角之间相契合。
10.进一步地，所述台车两侧外壁的中心处均焊接有凸块，且凸块远离台车的另一侧外壁上焊接有绝热块，所述耐热材料层靠近凸块的内侧壁上开设有绝热槽。
11.进一步地，所述绝热块呈半圆状结构，所述绝热槽呈t型结构，且凸块和绝热块契合在绝热槽的内部。
12.进一步地，所述加热组件包括顶板，所述顶板的底部外壁上焊接有防护网罩，且防护网罩的底部焊接有底板，所述顶板的顶部外壁上通过螺栓安装有壳体，且壳体一端的外壁上通过螺栓安装有直流电机。
13.进一步地，所述顶板和底板相邻一侧外壁的中心处通过轴承活动连接有呈等距离结构分布的电热棒，且电热棒的外侧壁上焊接有等距离呈环形结构分布的加热翅片。
14.进一步地，所述壳体相邻两端内壁的一侧通过轴承活动连接有传动杆，且壳体底部内壁的中心处通过轴承活动连接有与电热棒呈传动连接的蜗轮，所述传动杆靠近蜗轮的外侧壁上焊接有与蜗轮相啮合的涡旋齿，且直流电机与传动杆之间呈传动连接。
15.进一步地，所述台车轮贯穿支撑杆一侧的转轴上平键连接有从动齿轮，且支撑杆靠近从动齿轮的内部通过螺栓安装有伺服电机，所述伺服电机的输出端平键连接有与从动齿轮相啮合的主动齿轮。
16.一种锂离子电池正极材料的烧成设备烧结方法，包括以下步骤：s1.首先，将锂离子电池正极材料装入匝钵的内部；s2.然后，将装钵后的锂离子电池正极材料依次堆叠在台车上，堆叠层数5
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15层，堆叠高度0.5
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1.5m；s3.伺服电机通过主动齿轮经从动齿轮带动台车轮沿钢轨移至窑炉本体的内部，伺服电机的驱动速度为每小时1
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5m；s4.台车移至窑炉本体内部的过程中，凸块和绝热块契合滑动在绝热槽的内部；s5.将窑炉本体进行封闭，直流电机通过传动杆经涡旋齿带动蜗轮转动，而蜗轮转动的过程中通过电热棒带动加热翅片进行转动，热气流随加热翅片的转动加速流动，加速锂离子电池正极材料的烧结效率。
17.本发明通过改进在此提供一种锂离子电池正极材料的烧成设备及烧结方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：1.本发明的窑炉本体炉膛面积增大2.5倍以上，使得单位面积进烧量得到了增加，同时匝钵进行堆叠时座柱契合在弧形倒角内部，使得匝钵堆叠后更加稳定牢靠，从而提升了锂离子电池正极材料的烧结效率。
18.2.本发明通过设置的伺服电机，伺服电机通过主动齿轮经从动齿轮带动台车轮沿钢轨进行移动，使得台车推进方式更加稳定可靠，减少了传统驱动棍棒的使用，降低了故障率。
19.3.本发明台车两侧的凸块和绝热块契合在绝热槽的内部，有效的提升了炉体内部的密封性，进而避免热量散失。
20.4.本发明采用直流电机驱动电热棒转动的方式对炉腔内部进行加热，而直流电机通过传动杆经涡旋齿带动蜗轮转动，而蜗轮转动的过程中通过电热棒带动加热翅片进行转动，热气流随加热翅片的转动加速流动，加速锂离子电池正极材料的烧结效率。
附图说明
21.下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:图1是本发明的剖面图；图2是本发明的台车图；图3是本发明的匝钵图；图4是本发明的绝热块图；图5是本发明的伺服电机图；图6是本发明的加热组件图；图7是本发明的防护网罩图。
具体实施方式
22.下面将结合附图1
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7对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.请同时参见图1至图7，一种锂离子电池正极材料的烧成设备，包括窑炉本体1、台车8和钢轨10，窑炉本体1的内侧壁上设置有保温层2，且保温层2远离窑炉本体1的另一侧设置有耐热材料层3，耐热材料层3相邻一侧外壁的顶部均设置有加热组件5，且钢轨10通过螺栓固定安装在窑炉本体1底部内壁的两侧，台车8底部外壁的四周均通过螺栓安装有支撑杆26，且支撑杆26的底端通过螺栓安装有台车轮9，台车轮9滑动连接在钢轨10的顶部外壁上，且台车8通过台车轮9和钢轨10的作用滑动连接在窑炉本体1的内部，台车8的顶部外壁上设置有耐火材料层6，且台车8的顶部外壁上叠放有匝钵4，匝钵4位于耐火材料层6的顶部外壁上，本发明的窑炉本体1炉膛面积增大2.5倍以上，生产锂电池材料时，可多层堆叠烧结，使得单位面积进烧量得到了增加，采用台车8承放待烧物料，采用轮轨推进的方式进行烧结方向的驱动，提升了锂离子电池正极材料的烧结效率得到了极大的提升。
24.进一步地，匝钵4顶部外壁四周的中心处均开设有梯形槽12，且匝钵4内侧壁的四周均开设有弧形倒角11。
25.进一步地，匝钵4底部外壁的四周均焊接有呈圆盘状结构分布的座柱13，且座柱13与弧形倒角11之间相契合，匝钵4进行堆叠时座柱13契合在弧形倒角11内部，使得匝钵4堆叠后更加稳定牢靠。
26.进一步地，台车8两侧外壁的中心处均焊接有凸块14，且凸块14远离台车8的另一侧外壁上焊接有绝热块15，耐热材料层3靠近凸块14的内侧壁上开设有绝热槽7。
27.进一步地，绝热块15呈半圆状结构，绝热槽7呈t型结构，且凸块14和绝热块15契合在绝热槽7的内部，凸块14和绝热块15契合在绝热槽7的内部，有效的提升了炉体内部的密封性，进而避免热量散失。
28.进一步地，加热组件5包括顶板16，顶板16的底部外壁上焊接有防护网罩17，且防护网罩17的底部焊接有底板18，顶板16的顶部外壁上通过螺栓安装有壳体19，且壳体19一端的外壁上通过螺栓安装有直流电机20，直流电机20的型号为ple80
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20。
29.进一步地，顶板16和底板18相邻一侧外壁的中心处通过轴承活动连接有呈等距离
结构分布的电热棒23，且电热棒23的外侧壁上焊接有等距离呈环形结构分布的加热翅片24，电热棒23和加热翅片24的搭配使用，可极大的提升锂离子电池正极材料的烧结效率。
30.进一步地，壳体19相邻两端内壁的一侧通过轴承活动连接有传动杆21，且壳体19底部内壁的中心处通过轴承活动连接有与电热棒23呈传动连接的蜗轮22，传动杆21靠近蜗轮22的外侧壁上焊接有与蜗轮22相啮合的涡旋齿25，且直流电机20与传动杆21之间呈传动连接，直流电机20通过传动杆21经涡旋齿25带动蜗轮22转动，而蜗轮22转动的过程中通过电热棒23带动加热翅片24进行转动，热气流随加热翅片24的转动加速流动，加速锂离子电池正极材料的烧结效率。
31.进一步地，台车轮9贯穿支撑杆26一侧的转轴上平键连接有从动齿轮27，且支撑杆26靠近从动齿轮27的内部通过螺栓安装有伺服电机29，伺服电机29的型号为pf，伺服电机29的输出端平键连接有与从动齿轮27相啮合的主动齿轮28，伺服电机29通过主动齿轮28经从动齿轮27带动台车轮9沿钢轨10移至窑炉本体1的内部。
32.一种锂离子电池正极材料的烧成设备烧结方法，包括以下步骤：s1.首先，将锂离子电池正极材料装入匝钵的内部；s2.然后，将装钵后的锂离子电池正极材料依次堆叠在台车上，堆叠层数5层，堆叠高度0.5m；s3.伺服电机通过主动齿轮经从动齿轮带动台车轮沿钢轨移至窑炉本体的内部，伺服电机的驱动速度为每小时1m；s4.台车移至窑炉本体内部的过程中，凸块和绝热块契合滑动在绝热槽的内部；s5.将窑炉本体进行封闭，直流电机通过传动杆经涡旋齿带动蜗轮转动，而蜗轮转动的过程中通过电热棒带动加热翅片进行转动，热气流随加热翅片的转动加速流动，加速锂离子电池正极材料的烧结效率。
33.实施例一一种锂离子电池正极材料的烧成设备烧结方法，包括以下步骤：s1.首先，将锂离子电池正极材料装入匝钵的内部；s2.然后，将装钵后的锂离子电池正极材料依次堆叠在台车上，堆叠层数10层，堆叠高度1m；s3.伺服电机通过主动齿轮经从动齿轮带动台车轮沿钢轨移至窑炉本体的内部，伺服电机的驱动速度为每小时2m；s4.台车移至窑炉本体内部的过程中，凸块和绝热块契合滑动在绝热槽的内部；s5.将窑炉本体进行封闭，直流电机通过传动杆经涡旋齿带动蜗轮转动，而蜗轮转动的过程中通过电热棒带动加热翅片进行转动，热气流随加热翅片的转动加速流动，加速锂离子电池正极材料的烧结效率。
34.实施例二一种锂离子电池正极材料的烧成设备烧结方法，包括以下步骤：s1.首先，将锂离子电池正极材料装入匝钵的内部；s2.然后，将装钵后的锂离子电池正极材料依次堆叠在台车上，堆叠层数15层，堆叠高度1.5m；s3.伺服电机通过主动齿轮经从动齿轮带动台车轮沿钢轨移至窑炉本体的内部，
伺服电机的驱动速度为每小时5m；s4.台车移至窑炉本体内部的过程中，凸块和绝热块契合滑动在绝热槽的内部；s5.将窑炉本体进行封闭，直流电机通过传动杆经涡旋齿带动蜗轮转动，而蜗轮转动的过程中通过电热棒带动加热翅片进行转动，热气流随加热翅片的转动加速流动，加速锂离子电池正极材料的烧结效率。
35.工作原理：该锂离子电池正极材料的烧成设备使用时，操作者首先将锂离子电池正极材料装入匝钵4的内部，然后将装钵后的锂离子电池正极材料依次堆叠在台车8上，堆叠层数15层，堆叠高度1.5m，伺服电机29通过主动齿轮28经从动齿轮27带动台车轮9沿钢轨10移至窑炉本体1的内部，伺服电机29的驱动速度为每小时5m，台车8移至窑炉本体1内部的过程中，凸块14和绝热块15契合滑动在绝热槽7的内部，最后将窑炉本体1进行封闭，直流电机20通过传动杆21经涡旋齿25带动蜗轮22转动，而蜗轮22转动的过程中通过电热棒23带动加热翅片24进行转动，热气流随加热翅片24的转动加速流动，加速锂离子电池正极材料的烧结效率。
36.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。