三元电池正极材料烧结气氛窑炉排气与稳压系统

354 编辑：中冶有色技术网来源：湖南长远锂科股份有限公司

2024-01-17 13:24:06

权利要求书： 1.一种三元电池正极材料烧结气氛窑炉排气与稳压系统，其特征在于，包括依次连接的排气装置、烟气自动调节装置和烟气抽出装置，排气装置与气氛窑炉接通，气氛窑炉上还连接有压力检测装置，压力检测装置与烟气自动调节装置信号连接，压力检测装置实时监测气氛窑炉内压力并向烟气自动调节装置提供烟气过流量调节指导，烟气抽出装置包括抽风机及对经由烟气自动调节装置排出的烟气压力进行检测的第一压力检测仪，第一压力检测仪设置在抽风机和烟气自动调节装置之间，第一压力检测仪与抽风机信号连接；

所述烟气自动调节装置包括与烟气排放支管相接的三通管，三通管的第二个接口与烟气抽出装置通过第二阀门接通，三通管的第三个接口与烟气抽出装置通过两个第三阀门接通，且两个第三阀门之间设置有自动调节阀，自动调节阀处安装压缩空气支管，自动调节阀与压力检测装置信号连接，自动调节阀通过压缩空气支管内压缩空气提供的推动力实现自动调节功能；

所述压力检测装置包括从气氛窑炉接出的测氧浓度输出管道，测氧浓度输出管道上按照气体排出方向依次设有三通阀和第二压力检测仪，第二压力检测仪与自动调节阀信号连接，三通阀的第三个接口上连接有排气阀。

2.根据权利要求1所述的三元电池正极材料烧结气氛窑炉排气与稳压系统，其特征在于，排气装置包括烟气排放支管，烟气排放支管另一端与烟气自动调节装置相接，烟气排放支管上依次布置有冷却器和第一阀门。

3.根据权利要求1所述的三元电池正极材料烧结气氛窑炉排气与稳压系统，其特征在于，烟气抽出装置还包括设置在抽风机和第一压力检测仪之间的烟气初净化装置。

4.根据权利要求1所述的三元电池正极材料烧结气氛窑炉排气与稳压系统，其特征在于，抽风机出口处安装有消声器。

5.根据权利要求1所述的三元电池正极材料烧结气氛窑炉排气与稳压系统，其特征在于，一台抽风机可控制多台气氛窑炉的排气和稳压。

说明书：三元电池正极材料烧结气氛窑炉排气与稳压系统技术领域[0001] 本发明涉及电池材料烧结技术领域，具体地，涉及一种三元电池正极材料烧结气氛窑炉排气与稳压系统。

背景技术[0002] 锂离子正极材料作为新一代新能源材料已进入大规模实用阶段随着工业化进程的加快，各行业、各领域对新能源的需求也越来越大。

[0003] 锂离子三元电池正极材料烧结过程是一个消耗大量氧气和产生大量废气的过程，气氛窑炉通气量的波动及烧结初期产生的大量气体，会导致气氛窑炉内压力不稳定。若窑

炉压力降低，则炉内废气排出过快，这样不但使窑炉氧分压降低，而且还会引起窑炉温度场

发生变化，不利于晶粒的生成及长大；若窑炉压力增大，则炉内废气排出过慢，将造成炉膛

内废气排出不及时，最终都会影响材料性能。

发明内容[0004] 本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种可确保窑炉内气体量符合烧结需求的三元电池正极材料烧结气氛窑炉排气与稳压系统。

[0005] 本发明目的通过以下技术方案实现：[0006] 一种三元电池正极材料烧结气氛窑炉排气与稳压系统，包括依次连接的排气装置、烟气自动调节装置和烟气抽出装置，排气装置与气氛窑炉接通，气氛窑炉上还连接有压

力检测装置，压力检测装置与烟气自动调节装置信号连接，压力检测装置实时监测气氛窑

炉内压力并向烟气自动调节装置提供烟气过流量调节指导，烟气抽出装置包括抽风机及对

经由烟气自动调节装置排出的烟气压力进行检测的第一压力检测仪，第一压力检测仪设置

在抽风机和烟气自动调节装置之间，第一压力检测仪与抽风机信号连接。

[0007] 进一步地，排气装置包括烟气排放支管，烟气排放支管另一端与烟气自动调节装置相接，烟气排放支管上依次布置有冷却器和第一阀门。

[0008] 更进一步地，烟气自动调节装置包括与烟气排放支管相接的三通管，三通管的第二个接口与烟气抽出装置通过第二阀门接通，三通管的第三个接口与烟气抽出装置通过两

个第三阀门接通，且两个第三阀门之间设置有自动调节阀，自动调节阀处安装压缩空气支

管，自动调节阀与压力检测装置信号连接，自动调节阀通过压缩空气支管内压缩空气提供

的推动力实现自动调节功能。

[0009] 再进一步地，压力检测装置包括从气氛窑炉接出的测氧浓度输出管道，测氧浓度输出管道上按照气体排出方向依次设有三通阀和第二压力检测仪，第二压力检测仪与自动

调节阀信号连接，三通阀的第三个接口上连接有排气阀。

[0010] 进一步地，烟气抽出装置还包括设置在抽风机和第一压力检测仪之间的烟气初净化装置。

[0011] 进一步地，抽风机出口处安装有消声器。[0012] 进一步地，一台抽风机可控制多台气氛窑炉的排气和稳压。[0013] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：[0014] 1）对气氛窑炉内的排气和稳压实现闭环控制，由压力检测装置实时监测气氛窑炉内压力并反馈给烟气自动调节装置，从而对烟气过流量作出适应性调整，而烟气抽出装置

的第一压力检测仪通过迅速感知输送来的烟气压力并反馈给抽风机，便于抽风机迅速作出

功率调整重新布局对气氛窑炉内烟气的抽吸控制，保证气氛窑炉内的有利氛围；

[0015] 2）三元正极材料在窑炉烧结过程中产生的废气能及时排出，同时持续有效地维持窑炉压力的稳定，保证三元电池正极材料在烧结时有足够的氧气并发生充分反应，从而确

保了产品的品质；

[0016] 3）排气与稳压系统整体易操作、易维护，自主控制性强，无需过多人工干预操作，不会因人员变动而发生异常现象。

附图说明[0017] 图1为实施例1所述的三元电池正极材料烧结气氛窑炉排气与稳压系统的简要结构示意图。

具体实施方式[0018] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实

施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员

来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

[0019] 实施例1[0020] 一种三元电池正极材料烧结气氛窑炉排气与稳压系统，主要针对镍钴锰三元前驱体跟锂源混合材料在气氛窑炉的烧结，其包括依次连接的排气装置、烟气自动调节装置和

烟气抽出装置，排气装置与气氛窑炉1接通，气氛窑炉上还连接有压力检测装置，压力检测

装置与烟气自动调节装置信号连接，压力检测装置实时监测气氛窑炉内压力并向烟气自动

调节装置提供烟气过流量调节指导。

[0021] 烟气抽出装置包括抽风机21及对经由烟气自动调节装置排出的烟气压力进行检测的第一压力检测仪22，第一压力检测仪22设置在抽风机21和烟气自动调节装置之间，第

一压力检测仪22与抽风机21信号连接，烟气从烟气自动调节装置通过管道输出至第一压力

检测仪22处。

[0022] 具体来说，本申请的排气与稳压系统是通过压力检测装置即时监控气氛窑炉1内压力进而指示烟气自动调节装置调节开度大小，在气氛窑炉压力过大时及时排出多余烟

气，在压力小时则减少烟气排出量和排出速度，同时由第一压力检测仪22对管道输出烟气

的压力进行检测，并将压力检测结果信号传递到抽风机21，抽风机21根据该信号反馈来调

节烟气抽出量的大小，保证气氛窑炉1内、管道内压力的稳定，同时将烧结产生的烟气及时

排出，系统整体形成一个闭环反馈机制，有效保证烧结三元正极材料的品质。

[0023] 排气装置包括烟气排放支管31，烟气排放支管31另一端与烟气自动调节装置相接，烟气排放支管31上依次布置有冷却器32和第一阀门33，冷却器32对从气氛窑炉1内出来

的高温烟气进行快速冷却。

[0024] 烟气自动调节装置包括与烟气排放支管31相接的三通管41，三通管41的第二个接口与烟气抽出装置通过第二阀门42接通，三通管41的第三个接口与烟气抽出装置通过两个

第三阀门43接通，且两个第三阀门43之间设置有自动调节阀44，自动调节阀44处安装压缩

空气支管45，自动调节阀44与压力检测装置信号连接，压力检测装置向自动调节阀44提供

调节指令，自动调节阀44则通过压缩空气支管45内压缩空气压力提供的推动力实现其开度

自动调节功能；压力检测装置测得压力过大，则自动调节阀44开度自动增大，增大烟气排

量；压力检测装置测得压力过小，自动调节阀44开度自动减小，减少烟气排量。

[0025] 烟气自动调节装置通过三通管41接出两条阀门支路，一方面通过第二阀门42确保气氛窑炉1内烟气的正常排出，另一方面通过另一支路上的自动调节阀44对烟气排量进行

调整，确保气氛窑炉1内压力持续稳定。

[0026] 压力检测装置包括从气氛窑炉1接出的烟气输出管道51，烟气输出管道51上按照气体排出方向依次设有三通阀52和第二压力检测仪53，第二压力检测仪53与自动调节阀44

信号连接，及时对气氛窑炉1压力进行反馈，三通阀52的第三个接口上连接有排气阀54，及

时将用于测试的气体排出，排气阀接口处安装有氧分仪检测氧气浓度。

[0027] 因三元电池正极材料在气氛窑炉内烧结过程中，只有在升温段反应剧烈产生大量的废气，随着时间的推移，烧结过程不再产生其他废气，只有匣钵内及物料中残留的少许废

气需要排出，因此从气氛窑炉1内排出的烟气含氧量较高，可以对这部分烟气进行循环利

用，本申请的烟气抽出装置还包括设置在抽风机21和第一压力检测仪22之间的烟气初净化

装置23，对排出的烟气进行除尘处理，利于后续继续投入使用。

[0028] 抽风机21出口处安装有消声器24，避免工作过程中产生过大噪音。[0029] 事实上，一台抽风机21可控制多台气氛窑炉1的排气和稳压，各气氛窑炉具有单独的排气装置和烟气自动调节装置，而各气氛窑炉内排出的烟气在经由各自的烟气自动调节

装置后则汇入同一主管道进入烟气抽出装置，本实施例是一台抽风机控制四台气氛窑炉烟

气的排出，确保气氛窑炉1内压力稳定，烟气抽出量适当，烟气带走的热量持续且均匀，可有

效稳定气氛窑炉内的温度场，同时气氛窑炉内氧分压不会发生变化，氧气浓度稳定性可得

到有效保障，进而显著提高物料的品质。

[0030] 本实施例的排气与稳压系统工作过程如下：在烧结初期，尤其在烧结温度为250℃～650℃的阶段，会产生大量的二氧化碳和水，气氛窑炉内烟气总体积开始膨胀，根据系统

设定的工作程序，压力检测装置开始检测气氛窑炉内压力，并结合压力结果情况向自动调

节阀发出指令，适当增加自动调节阀的阀门开度，从而导致烟气自动调节装置后管道的压

力变化，此时烟气抽出装置的第一压力检测仪检测到管道压力后，向抽风机发出指令，适当

调节抽风机的运行频率来维持气氛窑炉内压力的稳定，保证所烧结材料的品质。而当气氛

窑炉内压力降低时，则只需通过烟气自动调节阀减小开度即可。

[0031] 本申请的排气与稳压系统整体易操作、易维护，自主控制性强，无需过多人工干预操作，不会因人员变动而发生异常现象。

[0032] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还

可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在

本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要

求的保护范围之内。