鋰電池正極材料焙燒及冷卻系統(tǒng)三元正極材料高溫間接煅燒窯

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鋰電池正極材料是決定鋰離子電池容量、安全性和成本的最核心材料。鋰電池正

過

固相燒結法制備鎳鈷錳酸鋰(NCM)、鎳鈷鋁酸鋰(NCA)三元正極材料。

一、鋰電池正極材料焙燒及冷卻系統(tǒng)，高溫間接煅燒窯，三元正極材料煅燒回轉窯概況：鋰電池正極材料焙燒及冷卻系統(tǒng)，包括：依拱進料裝置、焙燒裝置、冷卻裝置和尾氣處理裝置；其中，焙燒裝置包括回轉焙回轉焙燒窯的進料端和出料端存在設定的傾角；回轉焙燒窯設置多組加熱單元，以獨立控制焙燒窯不同位段的溫度；焙燒過程中所需氣體由焙燒窯出料端進入窯原料緩存?zhèn)}內(nèi)設有破拱件進行破拱；原料緩存?zhèn)}依次連接下料關風器、除鐵和進料螺旋，進料螺旋連接回轉焙燒窯。

將物料粉末原料吊至拆包機上方，拆包后經(jīng)下料氣動蝶閥進入原料緩存?zhèn)}(該

倉可以設置稱重傳感器，精確計量進料量)，倉內(nèi)物料經(jīng)具有破拱作用的裝置或結構(如倉

焙燒裝置包括：回轉焙燒窯，以電機帶動焙燒窯轉動，進料端與出料端存在傾斜可停留時間。在焙燒窯非支撐段的下部設置多組電加熱裝置或燃氣燒嘴，窯體外設置保溫爐膛，爐膛與電加熱裝置或燃氣燃燒系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。在焙燒窯內(nèi)，原料與爐膛電加熱置或燃氣燃燒系統(tǒng)間接換熱，實現(xiàn)物料的脫水與焙燒。

回轉焙燒窯的結構，焙燒窯為間接加熱回轉窯，即在回轉設置加熱爐膛，爐膛設置天然氣熱源(設置多組電加熱裝置，每個單獨可調(diào))，窯

筒體受熱并與窯內(nèi)物料發(fā)生傳熱；窯內(nèi)前端內(nèi)壁設置導料板，與回轉焙燒窯筒體中心線呈設定角度，可將物料快速送至焙燒段加熱；回轉焙燒窯筒體外壁設置自力式振打

結構。

同時筒體外壁設置自力式振打結構，防止原料粘結在筒壁上。焙燒段設置揚料板及延時板，將物料揚撒翻轉及延時，加大換熱面積及與工藝氣體的接觸面積，使得物分有效加熱，可以提高熱利用效率，促進物料焙燒，提高物料振實密度等物性指揚料板為沿周向均勻設置在回轉焙燒窯內(nèi)壁上的楔形體結構。燒窯自進料端到出料端，其內(nèi)壁依次設置導料板、揚料板和延時板；板設置在回轉焙燒窯內(nèi)壁上，延時板與導料板的傾斜方向相反。導料板動物料往窯出料端方向移動的作用，而延時板作用剛好與之相反，起到延緩阻尼物料向窯出料端移動的作用。

冷卻裝置與焙燒窯出料罩通過高溫卸料閥相連，脫水與焙燒后的高溫三元正極材料經(jīng)高溫卸料閥進入冷卻裝置(如冷卻轉筒、粉體流冷器或冷卻螺旋料經(jīng)卸料閥進入下一工段。采用冷卻水對卸料閥和冷卻裝置降溫，冷卻水進入高溫卸料閥冷卻腔，通過對流傳熱，及時將構件熱量轉移而使其溫度得以有效控制，

尾氣處理裝置：在焙燒過程中，需要純氧、氮氣或壓縮空氣等工藝氣體作為工藝氛體由焙燒窯出料端進入窯內(nèi)，由焙燒窯進料端排風口出焙燒窯，進入尾氣處理裝置；

為盡量減少物料與焙燒窯筒壁相對摩擦而引入的金屬異物，焙燒窯

料接觸的部分(包括筒體、進料罩、出料罩8、內(nèi)構件等)噴涂特氟龍、碳化鎢；對焙燒窯及冷卻滾筒內(nèi)部過流部件進行高等級拋光處理，可有效降低最終產(chǎn)品的金采用鈦材設備，同樣可以有效減少金屬異物摻入。二、鋰電池正極材料焙燒及冷卻系統(tǒng)，高溫間接煅燒窯，三元正極材料煅燒回轉窯工藝流程：

(1)噸包的氫氧化鎳鈷鋁物料通過行車提升至拆包機1拆包，下料關風器5電機變

便控制下料量；經(jīng)除鐵器、進料螺旋，最后進入焙燒窯內(nèi)部；焙燒窯進料端設置

，便于工藝尾氣由焙燒窯排出；稱重倉內(nèi)壁噴涂特氟龍涂層、進料螺旋過流涂碳化鎢涂層，防止金屬摩擦引入金屬異物；(2)調(diào)節(jié)焙燒窯運行頻率，保證物料停留時間在3~8h；焙燒窯為間接加熱回轉窯，其外部爐膛設置6組電加熱裝置，爐膛溫度控制在300~600℃，此時氫氧化鎳鈷鋁物料在高

充分受熱、焙燒，水分快速蒸發(fā)、物料振實密度等物性指標逐步變化；通過調(diào)節(jié)后續(xù)引風機14頻率，控制焙燒窯油氣出口壓力50~300Pa；高溫尾氣經(jīng)冷風閥摻入常溫

的

尾氣經(jīng)引風機排至車間外。布袋除塵器收集的物料通過布袋卸料閥排入原料稱重倉布袋卸料閥過流部件噴涂特氟龍涂層，防止金屬摩擦引入金屬異物。(3)進焙燒窯出料罩進氣主管路上設置流量計及電動調(diào)節(jié)閥，且焙燒窯排風口處設置氧氣分析儀，系統(tǒng)預熱及焙燒過程中，可以在線檢測工藝氣體流量及窯內(nèi)氧氣而連鎖調(diào)節(jié)進氣電動調(diào)節(jié)閥開度，達到具體氧含量分數(shù)的要求。當工藝氛圍需要(4)焙燒后的高溫物料通過高溫卸料閥進入冷卻裝置，進行急冷降溫；正常生產(chǎn)時，冷卻筒體轉速變頻可調(diào)，控制物料在筒內(nèi)停留時間15~60分鐘內(nèi)，從排料溫度。通過冷卻卸料閥11排出，物料排料溫度達到下一工段要求。冷卻卸料閥流部件噴涂特氟龍涂層，防止金屬摩擦引入金屬異物。(5)焙燒窯進出料端機械密封用氣體、高溫卸料閥密封用氣體、卸料閥密封用氣，分別采用純氧