阅读说明：本技术 降低锂离子电池正极材料前驱体中碳含量的装置及方法 (Device and method for reducing carbon content in precursor of lithium ion battery anode material ) 是由 许开华 师树临 陆卫军 陈永安 于 2021-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种降低锂离子电池正极材料前驱体中碳含量的装置,包括依次连接的闪蒸加料器(6)、闪蒸主机(1)、鼓风机(3)、储气罐(4)、制氮机(5),还包括闪蒸进风加热器(2)、闪蒸旋风分离器(7),闪蒸进风加热器(2)与鼓风机(3)连接,闪蒸主机(1)安装有引风机(8),闪蒸旋风分离器(7)与引风机(8)连接。降低方法包括：打开引风机、鼓风机、制氮机；将闪蒸旋风分离器中固体物料冷却,开启闪蒸进风加热器、闪蒸加料器；将闪蒸主机中的湿物料烘干后,关闭闪蒸加料器,停止加热闪蒸进风加热器和闪蒸主机,依次关闭鼓风机、引风机、制氮机,停止冷却。本发明使成品中碳含量降低200-400ppm。(The invention discloses a device for reducing carbon content in a precursor of a lithium ion battery anode material, which comprises a flash evaporation feeder (6), a flash evaporation main machine (1), an air blower (3), an air storage tank (4) and a nitrogen making machine (5) which are sequentially connected, and further comprises a flash evaporation air inlet heater (2) and a flash evaporation cyclone separator (7), wherein the flash evaporation air inlet heater (2) is connected with the air blower (3), the flash evaporation main machine (1) is provided with an induced draft fan (8), and the flash evaporation cyclone separator (7) is connected with the induced draft fan (8). The reduction method comprises the following steps: opening a draught fan, a blower and a nitrogen making machine; cooling the solid material in the flash cyclone separator, and starting a flash inlet air heater and a flash feeder; after drying the wet materials in the flash evaporation host machine, closing the flash evaporation feeder, stopping heating the flash evaporation air inlet heater and the flash evaporation host machine, sequentially closing the air blower, the draught fan and the nitrogen making machine, and stopping cooling. The invention reduces the carbon content in the finished product by 200-400 ppm.)

降低锂离子电池正极材料前驱体中碳含量的装置及方法

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料前驱体技术领域，具体涉及一种降低锂离子电池正极材料前驱体中碳含量的装置及方法。

背景技术

在锂离子电池三元正极材料前驱体的生产过程中，不可避免地会引入含碳杂质。在电池正极材料前驱体的生产过程中，用现有的闪蒸干燥机烘干时，需要鼓入空气，温度通常为80-150℃，通过热力学计算可以发现，空气中的二氧化碳和镍钴锰氢氧化物在这一温度区间内可以发生反应生成碳酸盐，导致成品中碳含量升高。

发明内容

针对现有技术中闪蒸烘干时容易引入含碳杂质的问题，本发明提供一种改良的降低锂离子电池正极材料前驱体中碳含量的装置及方法，有利于降低闪蒸干燥的成品中的含碳杂质。

本发明采用以下技术方案：

一种降低锂离子电池正极材料前驱体中碳含量的装置，其特征在于，所述装置包括闪蒸主机(1)、闪蒸进风加热器(2)、鼓风机(3)、储气罐(4)、制氮机(5)、闪蒸加料器(6)、闪蒸旋风分离器(7)，所述闪蒸主机(1)与所述鼓风机(3)连接，所述鼓风机(3)与所述储气罐(4)通过安装有阀门的管道连接，所述储气罐(4)与所述制氮机(5)通过安装有阀门的管道连接，所述闪蒸进风加热器(2)与所述鼓风机(3)连接，所述鼓风机(3)与所述储气罐(4)之间的管道穿过所述闪蒸进风加热器(2)；所述闪蒸加料器(6)与所述闪蒸主机(1)连接，所述闪蒸主机(1)安装有引风机(8)，所述闪蒸旋风分离器(7)与所述引风机(8)的出风口连接。

根据上述的降低锂离子电池正极材料前驱体中碳含量的装置，其特征在于，所述闪蒸加料器(6)设有闪蒸加料口，所述闪蒸加料器(6)设有的闪蒸加料口与所述闪蒸主机(1)连接。

根据上述的降低锂离子电池正极材料前驱体中碳含量的装置，其特征在于，所述闪蒸加料器(6)设有的闪蒸加料口位于所述闪蒸加料器(6)的顶端。

根据上述的降低锂离子电池正极材料前驱体中碳含量的装置，其特征在于，所述鼓风机(3)与所述闪蒸主机(1)的下部连接。

根据上述的降低锂离子电池正极材料前驱体中碳含量的装置，其特征在于，所述闪蒸主机(1)的上部安装有引风机(8)。

一种基于上述的降低锂离子电池正极材料前驱体中碳含量的装置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤(一)：打开引风机(8)、鼓风机(3)，使闪蒸主机(1)在微负压下工作；

步骤(二)：开启制氮机(5)，使氮气通过鼓风机(3)流过闪蒸主机(1)；

步骤(三)：将闪蒸旋风分离器(7)中的固体物料冷却，开启闪蒸进风加热器(2)；

步骤(四)：启动闪蒸加料器(6)，将湿物料加入到闪蒸主机(1)中；

步骤(五)：将闪蒸主机(1)中的湿物料烘干后，关闭闪蒸加料器(6)，停止加热闪蒸进风加热器(2)和闪蒸主机(1)，依次关闭鼓风机(3)、引风机(8)、制氮机(5)，停止冷却闪蒸旋风分离器(7)中的固体物料。

根据上述的降低锂离子电池正极材料前驱体中碳含量的装置的方法，其特征在于，所述制氮机(5)中氮气的纯度大于等于99.5％，所述储气罐(4)中氮气的压力为0.3MPa-0.5MPa。

根据上述的降低锂离子电池正极材料前驱体中碳含量的装置的方法，其特征在于，步骤(三)中将闪蒸进风加热器(2)升温至90℃-180℃。

本发明的有益技术效果：本发明装置改装方便，效果显著，通过将氮气供气系统和闪蒸烘干系统连接，置换了闪蒸烘干系统中的载气，减少了电池材料前驱体在烘干过程中引入的含碳杂质，提高了产品的质量。闪蒸机在烘干过程中需要鼓入空气，以使物料从闪蒸机中下部输送至闪蒸机顶部。本发明装置通过将制氮机的储气罐与闪蒸机的鼓风机相连，使闪蒸机工作时鼓入的气体由空气变为氮气，形成惰性气氛保护。氮气的纯度不低于99.5％，氮气供气系统总压力0.3-0.5MPa。在其他条件不变的情况下，可以有效减少弱碱性物料和二氧化碳的反应，降低产品中碳杂质的含量。本发明通过将闪蒸时鼓风机输入的气体从空气换为高纯氮气，在闪蒸塔内部形成惰性气体氛围保护，从而避免在闪蒸过程中引入杂质碳，可以使成品中的碳含量降低200-400ppm。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明的一种降低锂离子电池正极材料前驱体中碳含量的装置，包括闪蒸主机1、闪蒸进风加热器2、鼓风机3、储气罐4、制氮机5、闪蒸加料器6、闪蒸旋风分离器7，闪蒸主机1与鼓风机3连接，鼓风机3与闪蒸主机1的下部连接。鼓风机3与储气罐4通过安装有阀门的管道连接，储气罐4与制氮机5通过安装有阀门的管道连接，闪蒸进风加热器2与鼓风机3连接，鼓风机3与储气罐4之间的管道穿过闪蒸进风加热器2；闪蒸加料器6与闪蒸主机1连接，闪蒸主机1安装有引风机8，闪蒸旋风分离器7与引风机8的出风口连接。闪蒸加料器6设有闪蒸加料口，闪蒸加料器6设有的闪蒸加料口与闪蒸主机1连接。闪蒸加料器6设有的闪蒸加料口位于闪蒸加料器6的顶端。

在闪蒸干燥过程中，物料通过闪蒸加料器输送到闪蒸主机中下部，由刀片打散，通过闪蒸主机1下方的鼓风机和上方的引风机自下而上输送到塔顶。在这一过程中，闪蒸塔的温度通常为80-150℃，物料与二氧化碳反应的速率加快，随着大量气体鼓入，干燥后的碳含量显著升高。一种降低锂离子电池正极材料前驱体中碳含量的装置的方法，包括以下步骤：

步骤(一)：打开引风机8、鼓风机3，使闪蒸主机1在微负压下工作。

步骤(二)：开启制氮机5，使氮气通过鼓风机3流过闪蒸主机1。

步骤(三)：将闪蒸旋风分离器7中的固体物料冷却，开启闪蒸进风加热器2；将闪蒸进风加热器2升温至90℃-180℃。

步骤(四)：启动闪蒸加料器6，将湿物料加入到闪蒸主机1中。

步骤(五)：将闪蒸主机1中的湿物料烘干后，关闭闪蒸加料器6，停止加热闪蒸进风加热器2和闪蒸主机1，依次关闭鼓风机3、引风机8、制氮机5，停止冷却闪蒸旋风分离器7中的固体物料。制氮机5中氮气的纯度大于等于99.5％，储气罐4中氮气的压力为0.3MPa-0.5MPa。

实施例1

打开引风机8、鼓风机3，使闪蒸主机1在微负压下工作。

开启制氮机5，使氮气通过鼓风机3流过闪蒸主机1。

将闪蒸旋风分离器7中的固体物料冷却，开启闪蒸进风加热器2，将闪蒸进风加热器2升温至110℃。

启动闪蒸加料器6，将湿物料加入到闪蒸主机1中。

将闪蒸主机1中的湿物料烘干后，关闭闪蒸加料器6，停止加热闪蒸进风加热器2和闪蒸主机1，依次关闭鼓风机3、引风机8、制氮机5，停止冷却闪蒸旋风分离器7中的固体物料。制氮机5中氮气的纯度为99.8％，储气罐4中氮气的压力为0.3MPa-0.5MPa。同一条件下鼓入空气时，碳含量比鼓入氮气时高200-400ppm。