CN110921701A - 一种锂离子电池负极材料的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池材料的生产，具体说是一种锂离子电池负极材料的生产工艺，其包括按比例将原料输送至反应釜进行混合分散；将混合分散后的浆料进行干燥；然后将干燥后的粉体进行固相烧结；接着将烧结后的粉体输送至高速分散罐进行分散；将分散后的粉体除铁后输送至研磨***进行循环研磨；最后对研磨后的浆料进行再次干燥、再次烧结、包装。本发明通过反应、干燥、烧结、分散、研磨、再次干燥烧结等工序完成了钛酸锂电极材料的生产，实现了电极材料的批量化生产，达到了自动生产的目的，大大提高了生产效率，节约了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及电池材料的生产工艺，具体说是一种锂离子电池负极材料的生产工艺。
背景技术
目前已广泛应用于便携式设备、卫星、储备电源、电动汽车等领域中的锂离子电池具有比能量大、比功率高、自放电小、循环特性好以及可快速充电且效率高、工作温度范围宽、无环境污染等优点。市场上所用锂离子电池，基本都是以碳材料为负极，但是碳材料为负极在实际应用中还有一些难以克服的弱点，例如，首次放电过程中与电解液发生反应形成表面钝化膜，导致电解液的消耗和首次库伦效率较低 ；碳电极的电位与金属锂的电位很接近，当电池过充电时，碳电极表面易析出金属锂，从而可能会引起短路，进而导致电池***。为了解决锂电池的安全问题，人们做了大量的研究。尖晶石 Li4Ti5O12 作为一种新型的锂离子二次电池负极材料，与其它商业化的材料相比，具有循环性能好、不与电解液反应、安全性能高、充放电平台平稳等优点，是近几年来备受关注的最优异的锂离子电池负极材料之一。
与碳负电极材料相比，钛酸锂有很多的优势，其中，锂离子在钛酸锂中的脱嵌是可逆的，而且锂离子在嵌入或脱出钛酸锂的过程中，其晶型不发生变化，体积变化小于 1%，因此被称为“零应变材料”，能够避免充放电循环中由于电极材料的来回伸缩而导致结构的破坏，从而提高电极的循环性能和使用寿命，减少了随循环次数增加而带来比容量大幅度的衰减，具有比碳负极更优良的循环性能。但现有的钛酸锂工艺流程自动化程度不高，生产效率低，批量大规模生产较难。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种可实现批量生产且自动化程度较高的锂离子电池负极材料的生产工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种锂离子电池负极材料的生产工艺，其包括以下步骤：
（1）按比例将钛酸锂电极原料分别输送至反应釜进行混合分散；
（2）将混合分散后的浆料进行干燥处理；
（3）将干燥后的粉体进行高温固相烧结；
（4）将烧结后的粉体输送至高速分散罐与纯水进行分散；
（5）对分散后的粉体除铁，再输送至研磨***进行研磨；
（6）然后对研磨后的浆料进行再次干燥处理、再次高温固相烧结；再进行粉碎、干燥、包装，得到成品。
作为优选，所述原料采用氢氧化钛或二氧化钛、碳酸锂或水合氢氧化锂的组合物，原料拆包后分别投入投料站的进料斗，然后从进料斗进入送料罐，在送料罐内通过压缩气体或者负压将原料输送至所述反应釜进行混合分散。
作为优选，原料输送至反应釜前，先进入计量罐计量再定量输送至所述反应釜。
作为优选，步骤（2）的干燥处理采用喷雾干燥塔。
作为优选，采用喷雾干燥塔进行干燥后的粉体先降温，再输送到粉体储存罐，然后从粉体储存罐输送至辊道窑进行高温固相烧结。
作为优选，粉体储存罐内的粉体先输送至辊道窑计量罐，辊道窑计量罐自动定量向所述辊道窑装填粉体。
作为优选，在辊道窑内烧结后的粉体自动出料，然后输送至所述高速分散罐。
作为优选，自动出料后的粉体先输送至高速分散计量罐，再定量输送至高速分散罐，并与一定量的纯水在高速分散罐内进行分散，然后将浆料输送至除铁设备进行除铁，除铁后的浆料输送至砂磨机进行研磨。
作为优选，研磨后的浆料先输送至干燥储存罐，然后泵送到喷雾干燥塔或喷射干燥塔***进行再次干燥处理，接着冷却再次干燥处理后的粉体，然后定量输送至辊道窑再次进行高温固相烧结。
作为优选，再次烧结后的粉体先输送到干燥窑计量罐，再通过振动筛筛选，然后输送至干燥窑进行干燥，接着通过振动筛再次筛选，再除铁后包装成成品。
从以上技术方案可知，本发明通过反应、干燥、烧结、分散、研磨、再次干燥、烧结、包装等工序完成了钛酸锂电极材料的生产，实现了电池材料的批量化生产，达到了自动生产的目的，大大提高了生产效率，节约了生产成本。
附图说明
图1为发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合图1详细介绍本发明，在此本发明的示意性实施图例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
一种锂离子电池负极材料的生产工艺，其包括以下步骤：
首先，按比例将原料氢氧化钛或二氧化钛、碳酸锂或水合氢氧化锂、纯水分别输送至反应釜进行混合分散，也可采用其他优选的组合物；本发明中，氢氧化钛或二氧化钛和碳酸锂或水合氢氧化锂原料拆包后分别倒入投料站的进料斗，然后从进料斗进入送料罐，在送料罐底部通过压缩气体或者负压装置将原料输送至所述反应釜。在实施过程中，原料输送至反应釜前，先进入计量罐定量输送至所述反应釜，使原料和纯水按照精确的比例进行反应分散，以达到最优效果。
原料和纯水在反应釜中混合分散后，将浆料采用喷雾干燥塔进行干燥，待干燥后的粉体先降温后，再输送到粉体储存罐，然后从粉体储存罐输送至辊道窑烧结进行烧结。在实施过程中，粉体储存罐内的粉体先输送至辊道窑计量罐，辊道窑计量罐自动定量向辊道窑装填粉体，且辊道窑内烧结后的粉体自动出料，然后输送至所述高速分散罐；通过烧结计量罐和自动进出料，不仅可实现自动化生产，而且烧结的效果较好。
接着将烧结后的粉体输送至高速分散罐进行分散；自动出料后的粉体先输送至高速分散计量罐，再定量输送至高速分散罐，并与一定量的纯水在高速分散罐内进行混合分散；再将分散后的粉体除铁后输送至研磨***进行研磨；研磨后的浆料先输送至干燥储存罐，然后泵送到喷雾或者喷射干燥塔***进行再次干燥，接着将干燥冷却后的粉体定量输送至辊道窑进行再次烧结；再次烧结后的粉体先输送到干燥窑计量罐，再通过振动筛筛选，然后输送至干燥窑进行干燥，接着通过振动筛再次筛选，再除铁后包装成成品。
从以上的工艺流程可知，此发明提供一种可连续批量生产、自动化程度高、工艺简洁、高效率的钛酸锂电极生产工艺；生产出来的产品具有批次稳定性好、比容量高、振实密度大、反应完全、晶体完整等优点。
上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。
Claims (10)
1.一种锂离子电池负极材料的生产工艺，其包括以下步骤：
（1）按比例将钛酸锂电极原料分别输送至反应釜进行混合分散；
（2）将混合分散后的浆料进行干燥处理；
（3）将干燥后的粉体进行高温固相烧结；
（4）将烧结后的粉体输送至高速分散罐与纯水进行分散；
（5）对分散后的粉体除铁，再输送至研磨***进行研磨；
（6）然后对研磨后的浆料进行再次干燥处理、再次高温固相烧结；再进行粉碎、干燥、包装，得到成品。
2.根据权利要求1所述锂离子电池负极材料的生产工艺，其特征在于：所述原料采用氢氧化钛或二氧化钛、碳酸锂或水合氢氧化锂的组合物，原料拆包后分别投入投料站的进料斗，然后从进料斗进入送料罐，在送料罐内通过压缩气体或者负压将原料输送至所述反应釜进行混合分散。
3.根据权利要求2所述锂离子电池负极材料的生产工艺，其特征在于：原料输送至反应釜前，先进入计量罐计量再定量输送至所述反应釜。
4.根据权利要求1所述锂离子电池负极材料的生产工艺，其特征在于：步骤（2）的干燥处理采用喷雾干燥塔。
5.根据权利要求4所述锂离子电池负极材料的生产工艺，其特征在于：采用喷雾干燥塔进行干燥后的粉体先降温，再输送到粉体储存罐，然后从粉体储存罐输送至辊道窑进行高温固相烧结。
6.根据权利要求5所述锂离子电池负极材料的生产工艺，其特征在于：粉体储存罐内的粉体先输送至辊道窑计量罐，辊道窑计量罐自动定量向所述辊道窑装填粉体。
7.根据权利要求6所述锂离子电池负极材料的生产工艺，其特征在于：在辊道窑内烧结后的粉体自动出料，然后输送至所述高速分散罐。
8.根据权利要求7所述锂离子电池负极材料的生产工艺，其特征在于：自动出料后的粉体先输送至高速分散计量罐，再定量输送至高速分散罐，并与一定量的纯水在高速分散罐内进行分散，然后将浆料输送至除铁设备进行除铁，除铁后的浆料输送至砂磨机进行研磨。
9.根据权利要求8所述锂离子电池负极材料的生产工艺，其特征在于：研磨后的浆料先输送至干燥储存罐，然后泵送到喷雾干燥塔或喷射干燥塔***进行再次干燥处理，接着冷却再次干燥处理后的粉体，然后定量输送至辊道窑再次进行高温固相烧结。
10.根据权利要求9所述锂离子电池负极材料的生产工艺，其特征在于：再次烧结后的粉体先输送到干燥窑计量罐，再通过振动筛筛选，然后输送至干燥窑进行干燥，接着通过振动筛再次筛选，再除铁后包装成成品。
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|---|---|---|---|---|
| CN112382750A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-02-19 | 常州百利锂电智慧工厂有限公司 | 一种锂电三元材料的醇类溶剂湿法包覆***及加工工艺 |
| CN112430101A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-02 | 广东琅菱智能装备有限公司 | 一种粉体原料生产线及其生产工艺 |
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