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(jié)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(zhuǎn)窯概況：鋰電池正極材料焙燒及冷卻系統(tǒng)，包括：依拱進(jìn)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(zhuǎn)焙回轉(zhuǎn)焙燒窯的進(jìn)料端和出料端存在設(shè)定的傾角；回轉(zhuǎn)焙燒窯設(shè)置多組加熱單元，以獨(dú)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(jìn)入窯原料緩存?zhèn)}內(nèi)設(shè)有破拱件進(jìn)行破拱；原料緩存?zhèn)}依次連接下料關(guān)風(fēng)器、除鐵和進(jìn)料螺旋，進(jìn)料螺旋連接回轉(zhuǎn)焙燒窯。

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

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

焙燒裝置包括：回轉(zhuǎn)焙燒窯，以電機(jī)帶動焙燒窯轉(zhuǎn)動，進(jìn)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(shè)置多組電加熱裝置或燃?xì)鉄?，窯體外設(shè)置保溫爐膛，爐膛與電加熱裝置或燃?xì)馊紵到y(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。在焙燒窯內(nèi)，原料與爐膛電加熱置或燃?xì)馊紵到y(tǒng)間接換熱，實(shí)現(xiàn)物料的脫水與焙燒。

回轉(zhuǎn)焙燒窯的結(jié)構(gòu)，焙燒窯為間接加熱回轉(zhuǎn)窯，即在回轉(zhuǎn)設(shè)置加熱爐膛，爐膛設(shè)置天然氣熱源(設(shè)置多組電加熱裝置，每個單獨(dú)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(shè)置導(dǎo)料板，與回轉(zhuǎn)焙燒窯筒體中心線呈設(shè)定角度，可將物料快速送至焙燒段加熱；回轉(zhuǎn)焙燒窯筒體外壁設(shè)置自力式振打

結(jié)構(gòu)。

同時筒體外壁設(shè)置自力式振打結(jié)構(gòu)，防止原料粘結(jié)在筒壁上。焙燒段設(shè)置揚(yáng)料板及延時板，將物料揚(yáng)撒翻轉(zhuǎn)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(jìn)物料焙燒，提高物料振實(shí)密度等物性指揚(yáng)料板為沿周向均勻設(shè)置在回轉(zhuǎn)焙燒窯內(nèi)壁上的楔形體結(jié)構(gòu)。燒窯自進(jìn)料端到出料端，其內(nèi)壁依次設(shè)置導(dǎo)料板、揚(yáng)料板和延時板；板設(shè)置在回轉(zhuǎn)焙燒窯內(nèi)壁上，延時板與導(dǎo)料板的傾斜方向相反。導(dǎo)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(jìn)入冷卻裝置(如冷卻轉(zhuǎn)筒、粉體流冷器或冷卻螺旋料經(jīng)卸料閥進(jìn)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(jìn)入高溫卸料閥冷卻腔，通過對流傳熱，及時將構(gòu)件熱量轉(zhuǎn)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?dú)饣驂嚎s空氣等工藝氣體作為工藝氛體由焙燒窯出料端進(jìn)入窯內(nèi)，由焙燒窯進(jìn)料端排風(fēng)口出焙燒窯，進(jìn)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(jìn)料罩、出料罩8、內(nèi)構(gòu)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(jìn)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(shè)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(zhuǎn)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(jī)1拆包，下料關(guān)風(fēng)器5電機(jī)變

便控制下料量；經(jīng)除鐵器、進(jìn)料螺旋，最后進(jìn)入焙燒窯內(nèi)部；焙燒窯進(jìn)料端設(shè)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(jìn)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(yùn)行頻率，保證物料停留時間在3~8h；焙燒窯為間接加熱回轉(zhuǎn)窯，其外部爐膛設(shè)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(shí)密度等物性指標(biāo)逐步變化；通過調(diào)節(jié)后續(xù)引風(fēng)機(jī)14頻率，控制焙燒窯油氣出口壓力50~300Pa；高溫尾氣經(jīng)冷風(fēng)閥摻入常溫

的

尾氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)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(jìn)焙燒窯出料罩進(jìn)氣主管路上設(shè)置流量計及電動調(diào)節(jié)閥，且焙燒窯排風(fēng)口處設(shè)置氧氣分析儀，系統(tǒng)預(yù)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(jìn)氣電動調(diào)節(jié)閥開度，達(dá)到具體氧含量分?jǐn)?shù)的要求。當(dāng)工藝氛圍需要(4)焙燒后的高溫物料通過高溫卸料閥進(jìn)入冷卻裝置，進(jìn)行急冷降溫；正常生產(chǎn)時，冷卻筒體轉(zhuǎn)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(dá)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(jìn)出料端機(jī)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