一种过渡金属锂氧化物的制备装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种过渡金属锂氧化物的制备装置，包括固定床反应器；所述固定床反应器具有陶瓷内壁表面，所述固定床反应器外设置有外包围式加热装置，内腔设置有若干个辐射加热元件，底部设置有布气构件；所述若干个辐射加热元件以中轴线为中心在所述陶瓷内壁表面均匀分布；物料缓冲罐，所述物料缓冲罐与所述固定床反应器的进料口相连接；气固分离器，所述气固分离器设置有进口、顶部出口和底部出口，所述气固分离器的进口与所述固定床反应器的上部相连接；换热器，所述换热器的进口与所述气固分离器的顶部出口相连接；抽真空装置，所述抽真空装置与所述换热器相连接。

【技术实现步骤摘要】
一种过渡金属锂氧化物的制备装置
本技术属于锂电池
，尤其涉及一种过渡金属锂氧化物的制备装置。
技术介绍
过渡金属锂氧化物是广泛用于可充电锂二次电池的电极材料，通过锂的反复脱嵌实现“摇椅式”充放电过程。过渡金属锂氧化物是一种重要的新能源电池材料，具有广阔的市场。目前在过渡金属锂氧化物的合成过程，被普遍采用的生产方式是将反应物料装入匣钵，然后匣钵被放置于隧道窑、辊道窑、推板窑等实现高温反应，同时在窑炉内部有气氛保护。过渡金属锂氧化物的生产过程实际是气氛保护下的高温气固两相反应，影响气固两相反应速率的主要因素有三个，具体如下:首先，气体通过气膜界面扩散到达气固两相界面的效率；其次，是气体在反应生成物固体中的扩散速率；第三，是固相界面间锂离子的扩散速率。增加气氛和反应物固体的接触效率可以促进气固两相反应，这需要颗粒保持松散状态，避免团聚。但是在高温匣钵烧结方式中，烧结物质在高温下团聚形成硬板块，虽然硬板块的上表面与气体得到接触，但不利于气体充分接触板块底部颗粒，也不利于及时排除废气。这种匣钵烧结方式，必须在物料填充厚度比较小的条件下才能充分反应，限制了物料填充厚度，一般填充厚度在10厘米以下，从而影响生产效率和产业化规模。
技术实现思路
本技术提供了一种过渡金属锂氧化物的制备装置，本技术中的装置可实现过渡金属锂氧化物的连续化、大批量生产，并且有效解决了气固相接触不充分的问题，得到的过渡金属锂氧化物具有优异的电化学性能。本技术提供一种过渡金属锂氧化物的制备装置，包括固定床反应器；所述固定床反应器具有陶瓷内壁表面，所述固定床反应器外设置有外包围式加热装置，内腔设置有若干个辐射加热元件，底部设置有布气构件；所述若干个辐射加热元件以中轴线为中心在所述陶瓷内壁表面均匀分布；物料缓冲罐，所述物料缓冲罐与所述固定床反应器的进料口相连接；气固分离器，所述气固分离器设置有进口、顶部出口和底部出口，所述气固分离器的进口与所述固定床反应器的上部相连接；换热器，所述换热器的进口与所述气固分离器的顶部出口相连接；抽真空装置，所述抽真空装置与所述换热器相连接。优选的，所述物料缓冲罐内设置有陶瓷内衬。优选的，所述固定床反应器设置有进气口，所述进气口设置有气体流速控制装置。优选的，所述固定床反应器的直径为0.4～6m；所述固定床反应器的高度为1～18m。优选的，所述物料缓冲罐出口处设置有螺旋式给料器。优选的，所述固定床反应器顶部设置有压力表和真空表。本技术提供了一种过渡金属锂氧化物的制备装置，包括固定床反应器；所述固定床反应器具有陶瓷内壁表面，所述固定床反应器外设置有外包围式加热装置，内腔设置有若干个辐射加热元件，底部设置有布气构件；所述若干个辐射加热元件以中轴线为中心在所述陶瓷内壁表面均匀分布；物料缓冲罐，所述物料缓冲罐与所述固定床反应器的进料口相连接；气固分离器，所述气固分离器设置有进口、顶部出口和底部出口，所述气固分离器的进口与所述固定床反应器的上部相连接；换热器，所述换热器的进口与所述气固分离器的顶部出口相连接；抽真空装置，所述抽真空装置与所述换热器相连接。本技术中的制备装置在固定床反应器的内部和外部分别设置了加热元件，解决了固定反应床在煅烧过程中加热不均匀的问题，与物料有接触的部位均设计有陶瓷内衬，避免物料对反应装置的腐蚀和金属离子的污染。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本技术中过渡金属锂氧化物的制备装置结构示意图；其中，1为物料缓冲罐；1-1为缓冲罐陶瓷内衬；2为移动床；2-1为外部窑炉；2-2为移动床陶瓷内衬；2-3为布气构件；3为气固分离器；4为物料收集罐；5为换热器；6-1～6-10为阀门；7-1为真空表，7-2为压力表；8为抽真空装置；9为气体流速控制装置；图2为本技术中移动床反应器的剖面俯视图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术还提供了一种过渡金属锂氧化物的制备装置，包括固定床反应器；所述固定床反应器具有陶瓷内壁表面，所述固定床反应器外设置有外包围式加热装置，内腔设置有若干个辐射加热元件，底部设置有布气构件；所述若干个辐射加热元件以中轴线为中心在所述陶瓷内壁表面均匀分布；物料缓冲罐，所述物料缓冲罐与所述固定床反应器的进料口相连接；气固分离器，所述气固分离器设置有进口、顶部出口和底部出口，所述气固分离器的进口与所述固定床反应器的上部相连接；换热器，所述换热器的进口与所述气固分离器的顶部出口相连接；抽真空装置，所述抽真空装置与所述换热器相连接。所述制备装置的结构示意图如图1所示，其中，1为物料缓冲罐；1-1为缓冲罐陶瓷内衬；2为固定床；2-1为外部窑炉；2-2为固定床陶瓷内衬；2-3为布气构件；3为气固分离器；4为物料收集罐；5为换热器；6-1～6-10为阀门；7-1为真空表，7-2为压力表；8为抽真空装置；9为气体流速控制装置。在本技术中，所述固定床反应器内部结构如图2所示，所述固定床反应器内部设置有陶瓷材料制成的内衬表面，用于防止物料中锂盐对反应装置的腐蚀，同时也防止有金属离子污染产品。所述陶瓷内衬的厚度优选为0.1～20cm，更优选为1～15cm，最优选为5～10cm；所述陶瓷材料优选为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、陶瓷复合材料中的一种或几种，更优选为氧化物陶瓷或复合陶瓷材料。所述固定床反应器内腔设置有若干个辐射加热元件，所述若干个辐射加热元件以中轴线为中心在所述陶瓷内壁表面均匀分布；外部设置有外包围式加热装置，有利于固定床反应器内部温度分布更均匀。所述外部加热装置外包裹保温材料。所述包围式加热装置不限于电加热，可以是燃气加热或其他加热方式。所述固定床的顶部设置有真空表和压力表，用于监测固定床反应器内部的压力。所述固定床的底部设置有气体流速控制装置。所述固定床反应器的底部设置有布气构件，所述布气构件用于把进气管道通入的气体的气流均匀分布，本技术对所述布气构件的结构没有特殊的限制，采用本领域技术人员常用的布气构件即可。所述进气管道上设置有气体速度控制装置，用于控制气流的速度和方向。本技术对所述固定床反应器的尺寸没有特殊的限制，具体的，在本技术的实施例中，可采用直径为6m、高度为18m的固定床本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过渡金属锂氧化物的制备装置，包括固定床反应器；/n其特征在于，所述固定床反应器具有陶瓷内壁表面，所述固定床反应器外设置有外包围式加热装置，内腔设置有若干个辐射加热元件，底部设置有布气构件；/n所述若干个辐射加热元件以中轴线为中心在所述陶瓷内壁表面均匀分布；/n物料缓冲罐，所述物料缓冲罐与所述固定床反应器的进料口相连接；/n气固分离器，所述气固分离器设置有进口、顶部出口和底部出口，所述气固分离器的进口与所述固定床反应器的上部相连接；/n换热器，所述换热器的进口与所述气固分离器的顶部出口相连接；/n抽真空装置，所述抽真空装置与所述换热器的上部相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种过渡金属锂氧化物的制备装置，包括固定床反应器；
其特征在于，所述固定床反应器具有陶瓷内壁表面，所述固定床反应器外设置有外包围式加热装置，内腔设置有若干个辐射加热元件，底部设置有布气构件；
所述若干个辐射加热元件以中轴线为中心在所述陶瓷内壁表面均匀分布；
物料缓冲罐，所述物料缓冲罐与所述固定床反应器的进料口相连接；
气固分离器，所述气固分离器设置有进口、顶部出口和底部出口，所述气固分离器的进口与所述固定床反应器的上部相连接；
换热器，所述换热器的进口与所述气固分离器的顶部出口相连接；
抽真空装置，所述抽真空装置与所述换热器的上部相连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：张会斌，王瑛，王金福，赵洪东，牛龙伟，
申请(专利权)人：山东泽石新材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37