分散劑的回收裝置、回收分散劑的方法及利用該方法制備磷酸錳鋰的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池用正極材料制備領(lǐng)域，特別是涉及一種磷酸錳鋰的制備方法，及其使用的分散劑回收方法和所采用的分散劑回收裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池是一種能量密度高、功率密度高、壽命長的二次電池，在現(xiàn)代社會中扮演重要角色。在手機、筆記本電腦等小型設(shè)備中，鋰離子電池應(yīng)用極為廣泛。同時，隨著電動汽車、智能電網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，鋰離子動力電池的需求量急劇上升，對其性能要求日益提高。應(yīng)用于鋰離子電池中的正極材料是其性能和成本的決定性因素。作為鋰離子電池正極材料，磷酸錳鋰具有工作電壓高、放電平穩(wěn)、成本低、安全性好等優(yōu)點，非常適用于鋰離子動力體系。磷酸錳鋰材料應(yīng)用于鋰離子動力電池，將使電池系統(tǒng)的能量密度得到較大提高，相同組輸出電壓下串聯(lián)單體數(shù)量減少，有助于提高電池組的可靠性。
[0003]磷酸錳鋰的導(dǎo)電性差是其應(yīng)用時需解決的關(guān)鍵問題。同時，由于錳元素常見的氧化態(tài)較多，在磷酸錳鋰合成過程中錳元素的氧化態(tài)易發(fā)生改變而使材料不純，性能變差。磷酸錳鋰材料雖與磷酸鐵鋰結(jié)構(gòu)非常相似，但其制備方法與磷酸鐵鋰有較大不同，并且影響該材料性能的部分因素也是其特有的。導(dǎo)電劑包覆、元素?fù)诫s和減小一次粒子粒徑是提高導(dǎo)電性的主要方法。制備方法方面，高溫固相法和溶劑熱法是常用的方法。其中高溫固相法具有操作簡單，工藝過程可控度高，易于大規(guī)模生產(chǎn)等突出優(yōu)勢。但其制備的產(chǎn)品性能較差。研宄發(fā)現(xiàn)，混合過程在很大程度上決定了產(chǎn)品的性能。但是現(xiàn)有混合方法并不能很好的達(dá)到以磷酸錳鋰作為正極材料為目的制備磷酸錳鋰的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的第一個目的是:提供一種磷酸錳鋰的制備方法，該制備方法是利用隋性非極性液體分散劑對原料進行分散球磨，分散效果好，制得產(chǎn)品電化學(xué)性能佳。
[0005]本發(fā)明的第二個目的是:提供一種分散劑的回收裝置。
[0006]本發(fā)明的第三個目的是:提供一種回收分散劑的方法。
[0007]一種分散劑的回收裝置，包括壓縮機、去分散劑容器和分散劑儲罐；所述去分散劑容器分為內(nèi)腔和外腔，所述外腔包覆在內(nèi)腔外側(cè)，內(nèi)腔和外腔的腔體不相通；所述內(nèi)腔的上部與壓縮機的進氣口，即低壓端相連；所述外腔的一側(cè)與壓縮機的出氣口，即高壓端相連，另一側(cè)的上端與所述分散劑儲罐的上端相連。
[0008]優(yōu)選壓縮機為渦旋式、螺桿式或離心式壓縮機。
[0009]利用上述回收裝置回收分散劑的方法，所述分散劑常壓下為氣態(tài)，于分散劑儲罐中在一定壓力下變?yōu)橐簯B(tài)，所述分散劑儲罐上部充滿氣態(tài)的分散劑；含分散劑的漿料放置于去分散劑容器的內(nèi)腔中，壓縮機開始工作，分散劑容器內(nèi)腔內(nèi)的壓強降低，分散劑氣化進入壓縮機，經(jīng)壓縮機處理后變?yōu)橐簯B(tài)，流入去分散劑容器的外腔，待所述外腔充滿后進入分散劑儲罐。
[0010]一種磷酸錳鋰的制備方法，包括如下步驟:
[0011]I)稱取制備磷酸錳鋰的原料，并利用機械方法進行粗混；
[0012]2)將經(jīng)粗混后的原料放入球磨裝置中，加入分散劑，進行球磨；所述分散劑為液態(tài)的丙烷、丁烷和2-甲基丙烷中的任意一種或者任意幾種的混合物；
[0013]3)利用如權(quán)利要求2)所述回收分散劑的方法將分散劑與反應(yīng)混合物分離，并對分散劑進行回收；
[0014]4)在惰性氣體保護下，對反應(yīng)混合物進行熱處理，得到粗產(chǎn)物；
[0015]5)將所述粗產(chǎn)物粉碎后篩分，得到產(chǎn)物。
[0016]步驟I)中所述粗混的方法是低能攪拌混合。
[0017]步驟I)中所述粗混的方法是犁刀混合或三維混合。
[0018]步驟2)中分散劑的質(zhì)量是經(jīng)粗混后的原料的質(zhì)量的0.3?2倍。
[0019]步驟2)中球磨裝置具有密封特性，能承受一定壓強。
[0020]本發(fā)明分離分散劑的方法是降低壓強，讓分散劑在常溫下氣化，以實現(xiàn)快速高效分離。氣態(tài)的分散劑回收后加壓液化，用于后續(xù)的球磨混合操作，實現(xiàn)無損循環(huán)，通過設(shè)計熱交換裝置，平衡分散劑氣化和液化時的能量流，減小分散劑的溫度波動，提高分散劑循環(huán)的效率。
[0021]本發(fā)明提供的分散劑的回收裝置，其外腔包覆內(nèi)腔，具有熱交換的作用，分散劑經(jīng)壓縮機處理后變?yōu)橐簯B(tài)時溫度較高，在其向分散劑儲罐的轉(zhuǎn)移過程中其熱量為反應(yīng)混合物所利用，平衡分散劑氣化和液化時的能量流，減小分散劑的溫度波動，提高分散劑循環(huán)的效率。
[0022]本發(fā)明提供的磷酸錳鋰的制備方法的突出優(yōu)點是:原料混合均勻細(xì)致，產(chǎn)品的電化學(xué)性能好；分散劑與反應(yīng)物分離方便，不需要特別的干燥裝置；分散劑充分利用，不污染環(huán)境，無理論損失，生產(chǎn)成本低。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明提供的磷酸錳鋰的制備方法的流程圖；
[0024]圖2是本發(fā)明分散劑分離裝置和回收過程的示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行描述。
[0026]實施例1
[0027]稱取LiH2P041040g、Li2C0318.5g、MnC031035g、草酸亞鐵 144g、乙炔黑 31.5g、葡萄糖157g;采用三維混合，將上述反應(yīng)物混合均勻后轉(zhuǎn)移至密封攪拌球磨機中，然后向其中注入液態(tài)丙烷1000g。球磨Ih后，保持?jǐn)嚢柘鲁槌霰?，丙烷?jīng)去分散劑容器的外腔后流入分散劑儲罐，回收，如圖2所示。在氮氣保護下，將封攪拌球磨機中的固態(tài)混合物置于500°C熱處理2h，得到粗產(chǎn)物。將所得粗產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分、包裝后得到目標(biāo)產(chǎn)品。
[0028]本實施例制得的產(chǎn)品0.1C放電比容量達(dá)到140mAh.g'lC放電比容量達(dá)到
12OmAh.g_1o
[0029]實施例2
[0030]稱取LiH2P041040g、Li2C0318.5g、MnC031035g、草酸亞鐵 144g、乙炔黑 31.5g、葡萄糖157g，采用攪拌混合，將上述反應(yīng)物混合均勻后轉(zhuǎn)移至密封攪拌球磨機中，向其中注入液態(tài)丁烷2500g。球磨1.5h后，保持?jǐn)嚢柘鲁槌龆⊥椋⊥榻?jīng)去分散劑容器的外腔后流入分散劑儲罐，回收，如圖2所示。在氮氣保護下，將封攪拌球磨機中的固態(tài)混合物置于550°C熱處理1.5h，得到粗產(chǎn)物。將所得粗產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分、包裝，得到目標(biāo)產(chǎn)品。
[0031]本實施例制得產(chǎn)品0.1C放電比容量達(dá)到145mAh.g4，IC放電比容量達(dá)到125mAh ^g10
[0032]實施例3
[0033]稱取LiH2P041040g、Li2C0318.5g、MnC031035g、草酸亞鐵 144g、乙炔黑 31.5g、蔗糖157g，采用攪拌混合，將上述反應(yīng)物混合均勻后轉(zhuǎn)移至密封攪拌球磨機中，然后向其中注入體積比為1:1的液態(tài)丙烷丁烷混合物2000g。球磨1.5h后，保護系統(tǒng)壓強的條件下，將漿料轉(zhuǎn)移至帶熱交換夾套和攪拌裝置的容器，保持?jǐn)嚢柘鲁槌龌旌戏稚?，該混合分散劑?jīng)去分散劑容器的外腔后流入分散劑儲罐，回收，如圖2所示。在氬氣保護下，將容器內(nèi)的固態(tài)混合物置于550°C熱處理1.5h，得到粗產(chǎn)物。將所得粗產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分、包裝，得到目標(biāo)產(chǎn)品O
[0034]本實施例制得的產(chǎn)品0.1C放電比容量達(dá)到145mAh.g'lC放電比容量達(dá)到
13OmAh ^g10
【主權(quán)項】
1.一種分散劑的回收裝置，包括壓縮機(I)、去分散劑容器(2)和分散劑儲罐(4);其特征在于:所述去分散劑容器(2)分為內(nèi)腔(6)和外腔(7)，所述外腔(7)包覆在內(nèi)腔(6)夕卜側(cè)，內(nèi)腔(6)和外腔(7)的腔體不相通；所述內(nèi)腔(6)的上部與壓縮機的進氣口相連；所述外腔(7)的一側(cè)與壓縮機的出氣口相連，另一側(cè)的上端與所述分散劑儲罐(4)的上端相連。2.利用如權(quán)利要求1所述回收裝置回收分散劑的方法，其特征在于:含分散劑的漿料放置于去分散劑容器的內(nèi)腔￠)中，壓縮機(I)開始工作，分散劑容器內(nèi)腔￠)內(nèi)的壓強降低，分散劑氣化(3)進入壓縮機(I)，經(jīng)壓縮機(I)處理后變?yōu)橐簯B(tài)(5)，流入去分散劑容器的外腔(7)，待所述外腔(7)充滿后進入分散劑儲罐(4)。3.一種磷酸錳鋰的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 1)稱取制備磷酸錳鋰的原料，并利用機械方法進行粗混； 2)將經(jīng)粗混后的原料放入球磨裝置中，加入分散劑，進行球磨；所述分散劑為液態(tài)的丙烷、丁烷和2-甲基丙烷中的任意一種或者任意幾種的混合物； 3)利用如權(quán)利要求2)所述回收分散劑的方法將分散劑與反應(yīng)混合物分離，并對分散劑進行回收； 4)在惰性氣體保護下，對反應(yīng)混合物進行熱處理，得到粗產(chǎn)物； 5)將所述粗產(chǎn)物粉碎后篩分，得到產(chǎn)物。4.如權(quán)利要求3所述制備方法，其特征在于:步驟I)中所述粗混的方法是低能攪拌混入口 ο5.如權(quán)利要求3所述制備方法，其特征在于:步驟I)中所述粗混的方法是犁刀混合或三維混合。6.如權(quán)利要求3所述制備方法，其特征在于:步驟2)中分散劑的質(zhì)量是經(jīng)粗混后的原料的質(zhì)量的0.3?2倍。7.如權(quán)利要求3所述制備方法，其特征在于:步驟2)中球磨裝置具有密封特性，能承受一定壓強。8.如權(quán)利要求1所述分散劑的回收裝置，其特征在于:所述壓縮機(I)為渦旋式、螺桿式或尚心式壓縮機。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種磷酸錳鋰的制備方法，及其使用的分散劑回收方法和所采用的分散劑回收裝置。該制備方法包括如下步驟：先將原料進行粗混；其次放在球磨裝置中加入分散劑，進行球磨；然后將分散劑利用其升溫氣化、降壓液化的特點除去；第三將除去分散劑的反應(yīng)混合物進行熱處理，得到粗產(chǎn)物；最后將粗產(chǎn)物粉碎后篩分，得到產(chǎn)物。制備中用的除去分散劑的裝置包括壓縮機、去分散劑容器和分散劑儲罐；去分散劑容器分為內(nèi)腔和外腔，外腔包覆在內(nèi)腔外側(cè)；內(nèi)腔、外腔分別與壓縮機的進氣口、出氣口相連，外腔上端與分散劑儲罐的上端相連。該磷酸錳鋰的制備方法，混合原料均勻，制得產(chǎn)品電化學(xué)性能好；分散劑與反應(yīng)物分離方便，且分散劑能重復(fù)利用。
【IPC分類】H01M10/54, H01M4/62
【公開號】CN104900882
【申請?zhí)枴緾N201510311972
【發(fā)明人】徐寧, 吳孟濤, 趙明, 宋英杰, 伏萍萍
【申請人】天津巴莫科技股份有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月9日