專利名稱：旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種制備鋰離子電池正極材料的裝置，特別是一種能使反應(yīng)生成
的粉體成分純凈不含雜質(zhì)的制備鋰離子電池正極材料的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置。
背景技術(shù)：
目前，由于現(xiàn)今電子信息時(shí)代的進(jìn)步，使得對于移動(dòng)式電源的需求日益快速增長。 且由于鋰離子電池具有高電壓、高容量的優(yōu)點(diǎn)，以及鋰離子電池具有循環(huán)壽命長、安全性能 好的特點(diǎn)，使其在攜帶型電子設(shè)備、電動(dòng)汽車、國防工業(yè)等多種產(chǎn)業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景， 鋰離子電池成為業(yè)內(nèi)競相研發(fā)的重點(diǎn)項(xiàng)目。鋰離子電池的一般性分析認(rèn)為，鋰離子電池作 為一種化學(xué)電源，指分別用兩個(gè)能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負(fù)極構(gòu)成的二 次電池。當(dāng)電池充電時(shí)，鋰離子從正極中脫嵌，在負(fù)極中嵌入，放電時(shí)反之。鋰離子電池是 物理學(xué)、材料科學(xué)和化學(xué)等學(xué)科研究的結(jié)晶。鋰離子電池所涉及的物理機(jī)理，目前是以固體 物理中的嵌入物理來解釋的，嵌入(Intercalation)是指可移動(dòng)的客體粒子(分子、原子或 離子)可逆地嵌入到具有合適尺寸的主體晶格中的網(wǎng)絡(luò)空格點(diǎn)上。電子輸運(yùn)鋰離子電池的 正極和負(fù)極材料都是離子和電子的混合導(dǎo)體嵌入化合物。電子只能在正極和負(fù)極材料中運(yùn) 動(dòng)。已知的嵌入化合物種類繁多，客體粒子可以是分子、原子或離子。在嵌入離子的同時(shí)， 要求由主體結(jié)構(gòu)作電荷補(bǔ)償，以維持電中性。電荷補(bǔ)償可以由主體材料能帶結(jié)構(gòu)的改變來 實(shí)現(xiàn)，電導(dǎo)率在嵌入前后會有變化。鋰離子電池電極材料可穩(wěn)定存在于空氣中與其這一特 性息息相關(guān)。嵌入化合物只有滿足結(jié)構(gòu)改變可逆并能以結(jié)構(gòu)變化來彌補(bǔ)電荷變化才能作為 鋰離子電池的電極材料。中國臺灣公告號為557593的"以噴霧燃燒法制備鋰離子二次電 池正極材料"的發(fā)明專利(參照2003年10月11日專利公告數(shù)據(jù))，其是鑒于一般以傳統(tǒng) 的固態(tài)反應(yīng)法來制備尖晶石相鋰錳氧化物，但這種方法容易有其它結(jié)晶相生成、晶形不規(guī) 則、顆粒大且粒徑大小分布范圍廣、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定和熱處理時(shí)間過長(超過24小時(shí))等缺點(diǎn)。 至于濕式化學(xué)工藝，如凝膠法、共沉法或是Pechini工藝，雖然可以通過較低的熱處理溫度 即可得到細(xì)微的氧化物粉末，但在合成時(shí)需要繁雜的步驟來合成其前驅(qū)物，后續(xù)又必須有 對前驅(qū)物進(jìn)行煅燒的程序，制作過程復(fù)雜且費(fèi)時(shí)，而且也無法確保產(chǎn)物為單一結(jié)晶相的均 質(zhì)材料，往往會有難以預(yù)測的副產(chǎn)物產(chǎn)生。而噴霧干燥法已被廣泛地用來制造質(zhì)地細(xì)致的 陶瓷粉末，其顆粒為幾微米(ym)至幾十微米的空心粉粒，而這種粉粒粒徑過大，且其空心 結(jié)構(gòu)會影響電池特性，并不適合作為鋰離子二次電池的正極材料。該噴霧干燥法為一種如 下通式(I)的二次電池正極材料的制造方法，Li1+xMn2—yMy04(I)，其中Li為鋰；Mn為錳；M為 鋁、鈷、鉻、鐵或鎳；0《x《0. 4，0《y《0. 2 ;該噴霧干燥法包括如下步驟(A)取鋰鹽、 錳鹽、M鹽與有機(jī)多質(zhì)子酸溶于水中，以形成液態(tài)起始溶液，其中，鋰鹽中所含鋰離子的摩爾 數(shù)錳鹽中所含錳離子的摩爾數(shù)M鹽中所含M離子的摩爾數(shù)二 (l+x) : (2-y) : y;(B)將 該液態(tài)起始溶液注入噴霧燃燒反應(yīng)器內(nèi)的噴霧腔體中，以生成粉末，同時(shí)調(diào)整該液態(tài)起始 溶液的流速，使該噴霧腔體的出口溫度介于150°C -200°C ;以及(C)將該粉末進(jìn)行熱處理。 但是，類如以噴霧或噴霧燃燒方式制備鋰離子二次電池正極材料的方法，在噴霧干燥時(shí)，干
3燥的粉體會與反應(yīng)揮發(fā)后的氣態(tài)物質(zhì)再接觸而受到污染，如此將使制備的粉體中含有雜質(zhì) 而不純凈，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，這是噴霧干燥法的缺點(diǎn)。以上為現(xiàn)行公知技術(shù)存在的缺點(diǎn)， 這些缺點(diǎn)成為業(yè)界亟待克服的難題。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種能夠使反應(yīng)生成的粉體成分純凈 不含雜質(zhì)的制備鋰離子電池正極材料的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置，其具體主要包括有反應(yīng)
主體，設(shè)于反應(yīng)主體下端一側(cè)的至少一組載體，設(shè)于反應(yīng)主體下端另一側(cè)的供料裝置及設(shè)
于載體外露于反應(yīng)主體的外緣處的集粉箱，該反應(yīng)主體上方設(shè)有排氣口 ，該載體一側(cè)設(shè)于
反應(yīng)主體內(nèi)，另一側(cè)外露于反應(yīng)主體，各載體具有能驅(qū)動(dòng)載體旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源，各載體并設(shè)有
加熱裝置，以對載體表面加熱，集粉箱內(nèi)設(shè)有刮刀裝置，刮刀裝置與載體外緣接觸，借供料
裝置將液態(tài)起始溶液供予載體表面，及載體的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)加熱，蒸發(fā)的氣體由排氣口抽除，附
著于載體表面的干燥粉體則由刮刀裝置刮落于集粉箱內(nèi)。 本實(shí)用新型中的排氣口銜接有洗滌裝置，集粉箱銜接有集料裝置。 本實(shí)用新型中的供料裝置是由加壓送料裝置及與加壓送料裝置連接的液態(tài)霧化
裝置所構(gòu)成，液態(tài)起始溶液由加壓送料裝置加壓后自液態(tài)霧化裝置噴出至載體表面。 本實(shí)用新型中的供料裝置也可以由送料裝置及與送料裝置連接的儲液槽組成，儲
液槽頂端具有開口 ，開口下方外緣具有向下傾斜的導(dǎo)流板，導(dǎo)流板末端位于載體外緣處，液
態(tài)起始溶液由送料裝置送入儲液槽，滿溢出的液態(tài)起始溶液自導(dǎo)流板流向載體表面。 本實(shí)用新型中的刮刀裝置為可以調(diào)整的裝置。 借由本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置制備鋰離子電池正極材料，可以使反應(yīng)揮發(fā) 后的氣態(tài)物質(zhì)不會與干燥后粉體再接觸而使粉體受污染，能夠達(dá)到粉體成分純凈不含雜質(zhì) 的功效。

圖1為本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置第一實(shí)施例的示意圖[0011]圖2為本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置第二實(shí)施例的示意圖。[0012]附圖標(biāo)記說明1 反應(yīng)主體10排氣口2洗滌裝置3載體4供料裝置40加壓送料裝置41液態(tài)霧化裝置42送料裝置43儲液槽44開口45導(dǎo)流板5動(dòng)力源6加熱裝置[0023] 7集粉箱 70刮刀裝置 8集料裝置
具體實(shí)施方式為了對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、特征及所達(dá)到的功效獲得更佳的了解，以及為實(shí)現(xiàn)本 實(shí)用新型前述的目的，現(xiàn)列舉一實(shí)施例，并配合附圖說明如后。 本實(shí)用新型是有關(guān)一種旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置，以供液態(tài)起始溶液在其中進(jìn)行反應(yīng)干 燥以制備鋰離子電池正極材料。 首先，請參閱圖1所示，由圖可知本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置主要包括有反應(yīng) 主體l，該反應(yīng)主體l上方設(shè)有排氣口 IO，銜接于排氣口 10的洗滌裝置2(洗滌裝置2為公 知技術(shù))，設(shè)于反應(yīng)主體1下端一側(cè)的至少一組載體3，設(shè)于反應(yīng)主體1下端另一側(cè)的供料 裝置4，集粉箱7及與集粉箱7銜接的集料裝置8 (集料裝置8為公知技術(shù))；該載體3 —側(cè) 設(shè)于反應(yīng)主體1內(nèi)，另一側(cè)外露于反應(yīng)主體1 ，各載體3具有動(dòng)力源5以驅(qū)動(dòng)載體3旋轉(zhuǎn)，載 體3并設(shè)有加熱裝置6以對載體3表面加熱，集粉箱7設(shè)于載體3外露于反應(yīng)主體1的外 緣處，集粉箱7內(nèi)設(shè)有刮刀裝置70，刮刀裝置70與載體3外緣接觸，本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干 燥裝置的實(shí)施過程為借由供料裝置4將液態(tài)起始溶液供予載體3表面，載體3借動(dòng)力源5 的驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，并借加熱裝置6對載體3表面加熱，液態(tài)起始溶液在載體3表面反應(yīng)并被加 熱，其間所蒸發(fā)的氣體由上方的排氣口 10向上方抽除，附著于載體3表面的干燥粉體則借 載體3旋轉(zhuǎn)至反應(yīng)主體1外部，再由刮刀裝置70將干燥粉體刮落于集粉箱7內(nèi)，本實(shí)用新 型由于反應(yīng)揮發(fā)后的氣態(tài)物質(zhì)是由上方的排氣口 10向上方抽除，因此不會與載體3表面上 干燥后的粉體再接觸而使粉體受污染，達(dá)到粉體成分純凈不含雜質(zhì)的功效。 本實(shí)用新型前述的供料裝置4是由加壓送料裝置40及與加壓送料裝置40連接的 液態(tài)霧化裝置41所構(gòu)成，液態(tài)起始溶液由加壓送料裝置40加壓后自液態(tài)霧化裝置41噴出 至載體3的表面而進(jìn)行反應(yīng)并被加熱。 請參閱圖2所示，本實(shí)用新型前述的供料裝置4是由送料裝置42及與送料裝置42
連接的儲液槽43組成，儲液槽43的頂端具有開口 44，開口 44下方外緣具有向下傾斜的導(dǎo)
流板45，導(dǎo)流板45末端位于載體3外緣處，液態(tài)起始溶液是由送料裝置42送入儲液槽43，
滿溢出的液態(tài)起始溶液自導(dǎo)流板45流向載體3表面而進(jìn)行反應(yīng)并被加熱。 再者，本實(shí)用新型前述的刮刀裝置70為可以調(diào)整的裝置。如此而達(dá)到本實(shí)用新型
設(shè)計(jì)的目的。 綜上所述，本實(shí)用新型所揭露的一種旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置可克服公知技術(shù)中的缺 點(diǎn)，并能達(dá)到本實(shí)用新型的目的。
0033] 但是以上所述僅為本實(shí)用新型的其中一個(gè)較佳可行實(shí)施例而已，并非用以限定本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人，運(yùn)用本實(shí)用新型說明書及權(quán)利要求所作的 等效結(jié)構(gòu)變化，理應(yīng)包括于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置，其特征在于，其主要包括有反應(yīng)主體，設(shè)于所述反應(yīng)主體下端一側(cè)的至少一組載體，設(shè)于所述反應(yīng)主體下端另一側(cè)、并能將液態(tài)起始溶液供予所述載體表面的供料裝置及設(shè)于所述載體外露于所述反應(yīng)主體的外緣處的集粉箱，所述反應(yīng)主體上方設(shè)有能將蒸發(fā)的氣體抽除的排氣口，所述載體一側(cè)設(shè)于所述反應(yīng)主體內(nèi)，所述載體另一側(cè)外露于所述反應(yīng)主體，各所述載體具有能驅(qū)動(dòng)所述載體旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源，各所述載體并設(shè)有對所述載體表面加熱的加熱裝置，所述集粉箱內(nèi)設(shè)有能夠?qū)⒏街谒鲚d體表面的干燥粉體刮落于所述集粉箱內(nèi)的刮刀裝置，該刮刀裝置與所述載體外緣接觸。
2. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置，其特征在于，所述排氣口銜接有洗滌裝置。
3. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置，其特征在于，所述集粉箱銜接有集料裝置。
4. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置，其特征在于，所述刮刀裝置為可以調(diào)整的裝置。
5. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置，其特征在于，所述供料裝置是由能將所述 液態(tài)起始溶液進(jìn)行加壓的加壓送料裝置及與所述加壓送料裝置連接、并能將加壓后的所述 液態(tài)起始溶液噴出至所述載體表面的液態(tài)霧化裝置所構(gòu)成。
6. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置，其特征在于，所述供料裝置是由送料裝置 及與所述送料裝置連接的儲液槽組成，所述儲液槽頂端具有開口 ，所述開口下方外緣具有 向下傾斜的、并能將自所述儲液槽滿溢出的所述液態(tài)起始溶液導(dǎo)流至所述載體表面的導(dǎo)流 板，所述導(dǎo)流板末端位于所述載體外緣處。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置，供液態(tài)起始溶液在其中進(jìn)行反應(yīng)干燥以制備鋰離子電池正極材料，該旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置主要包括有反應(yīng)主體，設(shè)于反應(yīng)主體下端一側(cè)的至少一組載體，設(shè)于反應(yīng)主體下端另一側(cè)的供料裝置及設(shè)于載體外露于反應(yīng)主體的外緣處的集粉箱，該反應(yīng)主體上方設(shè)有排氣口，該載體一側(cè)設(shè)于反應(yīng)主體內(nèi)，另一側(cè)外露于反應(yīng)主體，各載體具有動(dòng)力源以驅(qū)動(dòng)載體旋轉(zhuǎn)，載體并設(shè)有加熱裝置以對載體表面加熱，集粉箱內(nèi)設(shè)有刮刀裝置，刮刀裝置與載體外緣接觸，借由本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)干燥裝置，可以使反應(yīng)揮發(fā)后的氣態(tài)物質(zhì)不會與干燥后粉體再接觸而使粉體受污染，可以達(dá)到粉體成分純凈不含雜質(zhì)的功效。
文檔編號H01M4/36GK201478378SQ200920163978
公開日2010年5月19日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者秦文隆 申請人:秦文隆