电池材料生产用烧结装置及方法

252 编辑：中冶有色技术网来源：宣城鸿海装备科技有限公司

2024-12-09 16:26:38

权利要求

1.电池材料生产用烧结装置，其特征在于，包括：

隧道式烧结炉，所述隧道式烧结炉内部持续充入惰性气体，放置在承载板(50)上的电池材料以A向通过隧道式烧结炉内部，经过预热阶段、升温阶段、保温阶段和冷却阶段完成烧结加工;

注氢模块，所述注氢模块设置于隧道式烧结炉的保温阶段内，所述注氢模块包括隔离盖板(10)，所述隔离盖板(10)中部设置有注气口(11)，所述隔离盖板(10)两端均设置有多组隔离组件，所述隔离组件包括进气管(21)和排气管(22);

高温氢气从进气管(21)吹入并从排气管(22)排出，吹出的氢气气流在隔离盖板(10)两端形成“隔离气墙”将外部惰性气体阻挡，保障隔离盖板(10)内部氢气浓度以提供更多的活性分子加速电池材料的还原反应。

2.根据权利要求1所述的电池材料生产用烧结装置，其特征在于，所述注氢模块还包括多组导流组件，所述导流组件位于隔离组件内，所述导流组件包括偏转导板(31)和推动齿轮(32)，所述偏转导板(31)和推动齿轮(32)一端均转动插接在隔离盖板(10)内，所述承载板(50)一侧设置有与推动齿轮(32)对应的推动齿条(33)，所述承载板(50)以A向移动使得推动齿条(33)经过多个推动齿轮(32)。

3.根据权利要求2所述的电池材料生产用烧结装置，其特征在于，所述导流组件还包括多个顺向件，所述顺向件与隔离盖板(10)前端的导流组件配合使用，所述推动齿条(33)推动推动齿轮(32)旋转通过顺向件将偏转导板(31)以A向为基础逆时针旋转，氢气气流顺着偏转导板(31)向隔离盖板(10)内部流动。

4.根据权利要求3所述的电池材料生产用烧结装置，其特征在于，所述顺向件包括第一链轮(341)和第二链轮(342)，所述第一链轮(341)与对应的偏转导板(31)固定连接，所述第二链轮(342)与对应的推动齿轮(32)固定连接，所述第一链轮(341)和第二链轮(342)之间设置有传动链条(343)。

5.根据权利要求2所述的电池材料生产用烧结装置，其特征在于，所述导流组件还包括多个逆向件，所述逆向件与隔离盖板(10)后端的导流组件配合使用，所述推动齿条(33)推动推动齿轮(32)旋转通过逆向件将偏转导板(31)以A向为基础顺时针旋转，氢气气流顺着偏转导板(31)向隔离盖板(10)内部流动。

6.根据权利要求5所述的电池材料生产用烧结装置，其特征在于，所述逆向件包括第一齿轮(351)和第二齿轮(352)，所述第一齿轮(351)与对应的偏转导板(31)固定连接，所述第二齿轮(352)与对应的推动齿轮(32)固定连接，所述第一齿轮(351)和第二齿轮(352)之间设置有逆向齿条(353)，所述逆向齿条(353)两侧分别与第一齿轮(351)和第二齿轮(352)啮合。

7.根据权利要求2所述的电池材料生产用烧结装置，其特征在于，所述导流组件还包括多个防护板(36)，所述防护板(36)内部用于安装顺向件或逆向件，所述防护板(36)由多层隔热材料组成。

8.根据权利要求1所述的电池材料生产用烧结装置，其特征在于，所述注氢模块还包括氢气供给回收设备，所述氢气供给回收设备通过管道与进气管(21)和排气管(22)连接，所述氢气供给回收设备内部设置有加热机构。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的电池材料生产用烧结装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、升温;

向隧道式烧结炉内持续通入惰性气体将隧道式烧结炉内部空气排空，随后按照预定的烧结程序，逐步将炉内温度升至设定的烧结温度;

S2、注入氢气;

通过注气口(11)注入高温氢气逐步将惰性气体排出隔离盖板(10)，随后从进气管(21)持续吹入高温氢气，高温氢气从排气管(22)排出在隔离盖板(10)两端形成“隔离气墙”;

S3、材料烧结;

放置在承载板(50)上的电池材料以A向通过隧道式烧结炉内部，经过预热阶段、升温阶段和保温阶段，电池材料通过隔离盖板(10)的高浓度氢气位置在保温阶段完成还原反应;

S4、取料;

通过最后的冷却阶段完成烧结加工，随后通过承载板(50)将成品取下。

10.根据权利要求9所述的电池材料生产用烧结装置的工作方法，其特征在于，所述S2步骤还包括，氢气预加热;在氢气注入前将氢气加热至炉内温度以防止氢气吹入后受热膨胀。

说明书

技术领域

[0001]本发明属于电池材料烧结生产技术领域，尤其涉及电池材料生产用烧结装置，以及电池材料生产用烧结装置的工作方法。

背景技术

[0002]电池材料在生产过程中经常需要经过烧结处理，以提高材料的性能和稳定性。电池材料经过烧结可以增加材料的致密度，使颗粒间更加紧密地结合，从而提高材料的机械强度，并且烧结后的材料具有更高的致密度和均匀的微观结构，能够减少电阻和内耗，从而提高电池的能量转换效率。

[0003]电池材料经过隧道式烧结炉的预热阶段、升温阶段、保温阶段和冷却阶段完成烧结加工，在保温阶段时，电池材料与氢气进行还原反应，形成所需的晶体结构和性能，为确保氢气的安全使用，通常将其与用于烧结炉排除氧气的惰性气体混合使用，但因氢气的含量较低，能够参与还原反应的活性分子较少，从而导致电池材料的还原时间较长，影响电池材料的烧结生产。

发明内容

[0004]本发明针对现有技术中氢气的含量较低使得参与还原反应的活性分子较少导致电池材料的还原时间较长的问题，提出如下技术方案：

电池材料生产用烧结装置，包括：

隧道式烧结炉，所述隧道式烧结炉内部持续充入惰性气体，放置在承载板上的电池材料以A向通过隧道式烧结炉内部，经过预热阶段、升温阶段、保温阶段和冷却阶段完成烧结加工;

注氢模块，所述注氢模块设置于隧道式烧结炉的保温阶段内，所述注氢模块包括隔离盖板，所述隔离盖板中部设置有注气口，所述隔离盖板两端均设置有多组隔离组件，所述隔离组件包括进气管和排气管;

高温氢气从进气管吹入并从排气管排出，吹出的氢气气流在隔离盖板两端形成“隔离气墙”将外部惰性气体阻挡，保障隔离盖板内部氢气浓度以提供更多的活性分子加速电池材料的还原反应。

[0005]作为上述技术方案的优选，所述注氢模块还包括多组导流组件，所述导流组件位于隔离组件内，所述导流组件包括偏转导板和推动齿轮，所述偏转导板和推动齿轮一端均转动插接在隔离盖板内，所述承载板一侧设置有与推动齿轮对应的推动齿条，所述承载板以A向移动使得推动齿条经过多个推动齿轮。

[0006]作为上述技术方案的优选，所述导流组件还包括多个顺向件，所述顺向件与隔离盖板前端的导流组件配合使用，所述推动齿条推动推动齿轮旋转通过顺向件将偏转导板以A向为基础逆时针旋转，氢气气流顺着偏转导板向隔离盖板内部流动。

[0007]作为上述技术方案的优选，所述顺向件包括第一链轮和第二链轮，所述第一链轮与对应的偏转导板固定连接，所述第二链轮与对应的推动齿轮固定连接，所述第一链轮和第二链轮之间设置有传动链条。

[0008]作为上述技术方案的优选，所述导流组件还包括多个逆向件，所述逆向件与隔离盖板后端的导流组件配合使用，所述推动齿条推动推动齿轮旋转通过逆向件将偏转导板以A向为基础顺时针旋转，氢气气流顺着偏转导板向隔离盖板内部流动。

[0009]作为上述技术方案的优选，所述逆向件包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与对应的偏转导板固定连接，所述第二齿轮与对应的推动齿轮固定连接，所述第一齿轮和第二齿轮之间设置有逆向齿条，所述逆向齿条两侧分别与第一齿轮和第二齿轮啮合。

[0010]作为上述技术方案的优选，所述导流组件还包括多个防护板，所述防护板内部用于安装顺向件或逆向件，所述防护板由多层隔热材料组成。

[0011]作为上述技术方案的优选，所述注氢模块还包括氢气供给回收设备，所述氢气供给回收设备通过管道与进气管和排气管连接，所述氢气供给回收设备内部设置有加热机构。

[0012]电池材料生产用烧结装置的工作方法，包括以下步骤：

S1、升温;

向隧道式烧结炉内持续通入惰性气体将隧道式烧结炉内部空气排空，随后按照预定的烧结程序，逐步将炉内温度升至设定的烧结温度;

S2、注入氢气;

通过注气口注入高温氢气逐步将惰性气体排出隔离盖板，随后从进气管持续吹入高温氢气，高温氢气从排气管排出在隔离盖板两端形成“隔离气墙”;

S3、材料烧结;

放置在承载板上的电池材料以A向通过隧道式烧结炉内部，经过预热阶段、升温阶段和保温阶段，电池材料通过隔离盖板的高浓度氢气位置在保温阶段完成还原反应;

S4、取料;

通过最后的冷却阶段完成烧结加工，随后通过承载板将成品取下。

[0013]作为上述技术方案的优选，所述S2步骤还包括，氢气预加热;在氢气注入前将氢气加热至炉内温度以防止氢气吹入后受热膨胀。

[0014]本发明的有益效果为：

1、利用吹出的高温氢气气流在隔离盖板两端形成“隔离气墙”，配合隔离盖板的使用形成“隔离容器”将外部外部惰性气体阻挡，惰性气体将“隔离容器”包覆以保障使用安全，而从注气口注入高温氢气使得隔离盖板内部的氢气浓度在80%以上，能够在保温阶段提供更多的活性分子以加速电池材料的还原反应，从而提高电池材料的生产效率与性能;

2、设置有顺向件的导流组件能够在承载板进入隔离盖板时将偏转导板以A向为基础逆时针旋转，从进气管吹入的氢气气流顺着偏转导板向隔离盖板内部流动，避免氢气气流吹向隔离盖板外部进入外部惰性气体内，并且因偏转导板的阻挡氢气气流不会直接吹向电池材料表面，以免对电池材料进入保温阶段造成影响;

3、设置有逆向件的导流组件能够在承载板进入隔离盖板时将偏转导板以A向为基础顺时针旋转，使得氢气气流顺着偏转导板向隔离盖板内部流动，并且氢气气流吹向吹向电池材料表面带走小部分热量，能够降低冷却阶段的所使用时间，以提高电池材料的生产效率。

附图说明

[0015]图1示出的是实施例的整体结构示意图;

图2示出的是实施例的俯视剖视图;

图3示出的是实施例中导流组件的工作状态图;

图4示出的是实施例中顺向件的各部结构爆炸图;

图5示出的是实施例中顺向件的工作状态爆炸图;

图6示出的是实施例中逆向件的各部结构爆炸图;

图7示出的是实施例中逆向件的工作状态爆炸图。

[0016]图中：10、隔离盖板;11、注气口;21、进气管;22、排气管;31、偏转导板;32、推动齿轮;33、推动齿条;341、第一链轮;342、第二链轮;343、传动链条;351、第一齿轮;352、第二齿轮;353、逆向齿条;36、防护板;40、安装架;50、承载板。

具体实施方式

[0017]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例和说明书附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。

[0018]实施例：图1-图2中，电池材料生产用烧结装置，包括：

隧道式烧结炉，所述隧道式烧结炉内部持续充入惰性气体，放置在承载板50上的电池材料以A向通过隧道式烧结炉内部，经过预热阶段、升温阶段、保温阶段和冷却阶段完成烧结加工;

注氢模块，所述注氢模块设置于隧道式烧结炉的保温阶段内，所述注氢模块包括隔离盖板10，所述隔离盖板10中部设置有注气口11，所述隔离盖板10两端均设置有多组隔离组件，所述隔离组件包括进气管21和排气管22，所述隧道式烧结炉内设置有安装架40，所述安装架40用于安装注氢模块;

高温氢气从进气管21吹入并从排气管22排出，吹出的氢气气流在隔离盖板10两端形成“隔离气墙”将外部惰性气体阻挡，保障隔离盖板10内部氢气浓度以提供更多的活性分子加速电池材料的还原反应。

[0019]在对电池材料进行烧结生产时，向隧道式烧结炉内持续通入惰性气体将隧道式烧结炉内部空气排空，随后按照预定的烧结程序，逐步将炉内温度升至设定的烧结温度，在氢气注入前将氢气加热，氢气加热后的温度与炉内保温阶段温度相近，电池材料在烧结过程中，保温阶段的温度主要取决于所用材料的特性和最终产品的性能要求。列如，对于锂离子电池中常用的正极材料，其烧结温度通常在700°C到900°C之间，具体温度需要根据材料的合成方法和前驱体的性质来确，不同的电池类型以及不同的电极材料会有不同的烧结工艺参数，通入高温氢气的温度随着使用需求进行调整，以防止氢气吹入后受热膨胀，通过注气口11注入高温氢气逐步将惰性气体排出隔离盖板10，随后从进气管21持续吹入高温氢气，高温氢气从排气管22排出在隔离盖板10两端形成“隔离气墙”，放置在承载板50上的电池材料以A向通过隧道式烧结炉内部，经过预热阶段、升温阶段和保温阶段，电池材料通过隔离盖板10的高浓度氢气位置在保温阶段完成还原反应，通过最后的冷却阶段完成烧结加工，随后通过承载板50将成品取下。

[0020]利用吹出的高温氢气气流在隔离盖板10两端形成“隔离气墙”，配合隔离盖板10的使用形成“隔离容器”将外部外部惰性气体阻挡，惰性气体将“隔离容器”包覆以保障使用安全，而从注气口11注入高温氢气使得隔离盖板10内部的氢气浓度在80%以上，能够在保温阶段提供更多的活性分子以加速电池材料的还原反应，从而提高电池材料的生产效率与性能。

[0021]电池材料生产用烧结装置的工作方法，包括以下步骤：

S1、升温;

向隧道式烧结炉内持续通入惰性气体将隧道式烧结炉内部空气排空，随后按照预定的烧结程序，逐步将炉内温度升至设定的烧结温度;

S2、注入氢气;

通过注气口11注入高温氢气逐步将惰性气体排出隔离盖板10，随后从进气管21持续吹入高温氢气，高温氢气从排气管22排出在隔离盖板10两端形成“隔离气墙”;

S3、材料烧结;

放置在承载板50上的电池材料以A向通过隧道式烧结炉内部，经过预热阶段、升温阶段和保温阶段，电池材料通过隔离盖板10的高浓度氢气位置在保温阶段完成还原反应;

S4、取料;

通过最后的冷却阶段完成烧结加工，随后通过承载板50将成品取下。

[0022]所述S2步骤还包括，氢气预加热;在氢气注入前将氢气加热至炉内温度以防止氢气吹入后受热膨胀。

[0023]图2-图5中，所述注氢模块还包括多组导流组件，所述导流组件位于隔离组件内，所述导流组件包括偏转导板31和推动齿轮32，所述偏转导板31和推动齿轮32一端均转动插接在隔离盖板10内，所述承载板50一侧设置有与推动齿轮32对应的推动齿条33，所述承载板50以A向移动使得推动齿条33经过多个推动齿轮32。

[0024]所述导流组件还包括多个顺向件，所述顺向件与隔离盖板10前端的导流组件配合使用，所述推动齿条33推动推动齿轮32旋转通过顺向件将偏转导板31以A向为基础逆时针旋转，氢气气流顺着偏转导板31向隔离盖板10内部流动。

[0025]所述顺向件包括第一链轮341和第二链轮342，所述第二链轮342直径为第一链轮341直径的3-5倍，所述第一链轮341与对应的偏转导板31固定连接，所述第二链轮342与对应的推动齿轮32固定连接，所述第一链轮341和第二链轮342之间设置有传动链条343。

[0026]在承载板50进入隔离盖板10时，推动齿条33与推动齿轮32接触推动推动齿轮32旋转，第一链轮341随之旋转，在传动链条343的传动作用下，第二链轮342带动偏转导板31以A向为基础逆时针旋转，因第二链轮342直径远远大于第一链轮341直径，偏转导板31缓慢旋转将氢气气流进行导流使其顺着偏转导板31向隔离盖板10内部流动。

[0027]设置有顺向件的导流组件能够在承载板50进入隔离盖板10时将偏转导板31以A向为基础逆时针旋转，从进气管21吹入的氢气气流顺着偏转导板31向隔离盖板10内部流动，避免氢气气流吹向隔离盖板10外部进入外部惰性气体内，并且因偏转导板31的阻挡氢气气流不会直接吹向电池材料表面，以免对电池材料进入保温阶段造成影响。

[0028]图2、图3、图6和图7中，所述导流组件还包括多个逆向件，所述逆向件与隔离盖板10后端的导流组件配合使用，所述推动齿条33推动推动齿轮32旋转通过逆向件将偏转导板31以A向为基础顺时针旋转，氢气气流顺着偏转导板31向隔离盖板10内部流动。

[0029]所述逆向件包括第一齿轮351和第二齿轮352，所述第二齿轮352直径为第一齿轮351直径的3-5倍，所述第一齿轮351与对应的偏转导板31固定连接，所述第二齿轮352与对应的推动齿轮32固定连接，所述第一齿轮351和第二齿轮352之间设置有逆向齿条353，所述逆向齿条353两侧分别与第一齿轮351和第二齿轮352啮合。

[0030]在承载板50离开隔离盖板10时，推动齿条33与推动齿轮32接触推动推动齿轮32旋转，第一齿轮351随之旋转，在逆向齿条353的推动下，第二齿轮352带动偏转导板31以A向为基础逆时针旋转，因第二齿轮352直径远远大于第一齿轮351直径，偏转导板31缓慢旋转将氢气气流进行导流使其顺着偏转导板31向隔离盖板10内部流动。

[0031]设置有逆向件的导流组件能够在承载板50进入隔离盖板10时将偏转导板31以A向为基础顺时针旋转，使得氢气气流顺着偏转导板31向隔离盖板10内部流动，并且氢气气流吹向吹向电池材料表面带走小部分热量，能够降低冷却阶段的所使用时间，以提高电池材料的生产效率。

[0032]图1、图4和图5中，所述导流组件还包括多个防护板36，所述防护板36内部用于安装顺向件或逆向件，所述防护板36由多层隔热材料组成。

[0033]防护板36能够将顺向件或逆向件进行保护，减少热辐射对顺向件或逆向件造成的影响，从而延长顺向件或逆向件的使用寿命。

[0034]所述注氢模块还包括氢气供给回收设备，所述氢气供给回收设备通过管道与进气管21和排气管22连接，所述氢气供给回收设备内部设置有加热机构。

[0035]氢气供给回收设备能够通过排气管22将隔离盖板10内的氢气和部分惰性气体抽出，并且在氢气供给回收设备内部将氢气、惰性气体与其他反应气体进行分离，减少资源的浪费。

[0036]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。

说明书附图(7)