本發明專利技術涉及一種生產鋰離子電池鈦酸鋰負極材料的推板爐及其制備方法，該推板爐包含A和B兩個爐體，其中A爐體用于N2氣氛煅燒前驅體混合物,B爐體用于空氣氣氛下煅燒前驅體混合物，所述A和B兩個爐體依次排列連接。A爐和B爐長度取決于物料在爐中所停留的時間長短，其長度可以相同，也可以不同。本發明專利技術涉及的推板爐結構簡單，操作簡便，具有可嚴格控制負極材料在不同氣氛環境保護下的階梯式燒結，本發明專利技術推板爐的制備方法全自動可連續操作，生產效率高且產品成品率高。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種AB雙推板爐，特別是一種生產鋰離子電池活性材料的推板爐。
技術介紹
隨著人們對鋰離子電池安全性和電池充放電性能以及循環壽命提出更高的要求，促使人們積極尋找非碳類負極材料，以彌補石墨碳負極存在的嚴重缺陷(1)石墨碳負極表面在初始充放電過程中，需消耗Li+并與電解液反應生成一種固體-電解液界面膜(SEI)以保證電池充放電長壽命，不可逆容量由此而來；而且SEI膜隨循環過程發生變化，甚至被破壞會繼續消耗更多的Li+，使容量衰減，壽命降低；更嚴重的是，在某些碳石墨負極中，由于反應生成SEI膜的某些產物插入到石墨結構中促使負極結構坍塌，導致電池不能正常充放電而限制了某些優良的電解液溶劑如PC等的應用。(2)石墨碳在充放電的過程中會有約10%的體積變化，這一變化會導致活性材料之間發生分離，極片失去電子傳導連續性，最終電池壽命縮短，安全性降低。由于石墨碳負極存在的這些明顯問題嚴重影響了其在電網儲能和動力運輸領域中的應用，這促使人們尋找其他替代性的非碳負極材料以滿足鋰離子電池在這些領域中的應用。鈦酸鋰負極材料是近年來鋰離子電池工業界關注的焦點，這主要是因為鈦酸鋰的生產原料資源豐富且無毒環保，生產工藝相對簡單，易于實現工業化。鈦酸鋰因其材料自身的獨特性正好可以彌補石墨碳作為負極存在的嚴重不足(1)從全放電態的Li4Ti5O12到全充電態的Li4Ti5O12在整個充放電過程中材料始終呈穩定的尖晶石結構，且僅發生非常小的體積變化(少于O. 2%)，故被稱作是“零應變”材料，這一特點大大提高了相應電池的循環壽命達到至少超過上萬次，同時也提高了電池的安全性；(2)由于其電壓平臺在1. 55V vsLi/Li+，因此鈦酸鋰不與電解液反應生成SEI膜，可以避免因SEI膜本身的不穩定而造成的電池循環壽命，安全性降低，同時具有低的不可逆容量，甚至可以拓寬電解液溶劑的選擇范圍。一般生產鈦酸鋰的普遍方法是采用高溫固相反應法。反應是在一個燒結爐中使用惰性氣體如氮氣或IS氣等保護下進行的(Tsutomu Ohzuku et al, J. Electrochem.Soc. 1995, Vol. 142，No. 5，1431-1435;電源技術，2008. 2 Vol. 32 No. 2，99-101，119 ;CN102050483A ；US6890510B2, US2003/0017104A1, US6706445B2)。目前業界均采用一個推板式燒結爐，其結構包括有加熱裝置，保溫層，推進軌道，推板推進裝置，測溫儀和控溫儀，爐體內依次設有升溫區，恒溫區和降溫區，爐體上有氣體進出口。這種采用單一的推板爐裝置通常要耗費大量的惰性氣體，因此造成生產成本往往比較高。
技術實現思路
本專利技術的第一方面，為了克服現有技術的推板式燒結爐耗費大量惰性氣體,生產成本高的問題，提供一種適用于大批量生產鋰離子電池負極材料鈦酸鋰的推板爐，該推板爐有效降低惰性氣體耗用量，提高生產效率以及產品的電化學性能。本專利技術的第二方面，提供上述的推板爐制備鋰離子電池鈦酸鋰負極材料的方法。為了解決上述第一方面技術問題，本專利技術提供的技術方案為，制備鋰離子電池鈦酸鋰負極材料的推板爐，其特征在于，所述推板爐包含A和B兩個爐體，其中A爐體用于N2氣氛煅燒前驅體混合物，B爐體用于空氣氣氛下煅燒前驅體混合物。優選地，所述A和B兩個爐體依次排列連接。優選地，所述A和B兩個爐體為直線連接排列或為“ 口 ”形連接排列。優選地，在所述A和B兩個爐體的前段、末段及中間段設有推板推進裝置。優選地，在所述A和B兩個爐體為“ 口 ”形連接排列時，A爐體的前段設有主推版，A爐體和B爐體中間段先后設有縱推板和回推板，B爐體的末段設有縱推板。優選地，A和B兩個爐體均包括有可控的加熱裝置，保溫層，推進軌道，推板推進裝置，測溫儀和控溫儀，爐體上有氣體進出口。為了解決上述第二方面技術問題，本專利技術提供的技術方案為，用于制備鋰離子電池鈦酸鋰負極材料的方法，先將原料混合分散，研磨后得到前驅體懸濁液，然后干燥得到前驅體混合物，最后在燒結爐內煅燒，其特征在于，所述煅燒包括將前驅體混合物分別在A爐體的N2氣氛中煅燒以及在B爐體的空氣氣氛下煅燒的步驟。優選地，所述煅燒包括步驟 (1)前驅體混合物先在A爐體的N2氣氛中煅燒， (2)而后，前驅體混合物再被推送至B爐體的空氣氣氛下煅燒。優選地，前驅體混合物在A爐體N2中的煅燒溫度為400_1200°C，保溫5_30分鐘；前驅體混合物在B爐體空氣中的煅燒溫度為400-1200°C，保溫1. 5-6小時。優選地，前驅體混合物在A爐體N2中的煅燒溫度為600_900°C，保溫15_20分鐘；前驅體混合物在B爐體空氣中的煅燒溫度為600-900°C，保溫2-5小時。本專利技術的優點包括本專利技術的推板爐結構設計簡單，操作簡便，具有生產效率高，工業化成本低的特點，而且還可以嚴格分段控制鈦酸鋰在不同氣氛保護下的階梯式燒結，本專利技術推板爐制備鈦酸鋰負極材料的方法，全自動可連續操作，生產效率高且產品成品率高。附圖說明下面結合附圖表及實施例對本專利技術作進一步詳細描述。圖1顯示本專利技術實施例1的材料在推板爐中的生產工藝原理示意圖，其中前驅體混合物先被主推板輸送到A爐N2氣氛中進行一定時間的煅燒，然后被回推板輸送到B爐中在通外界空氣氣氛下煅燒。圖2顯示本專利技術實施例1所用推板爐設備總體圖。圖3A顯示本專利技術實施例推板爐A爐或B爐爐體結構圖；圖3B顯示本專利技術實施例推板爐A爐或B爐爐體橫截面示意圖。圖4顯示本專利技術實施例1的材料用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察到的材料形貌。圖5顯示本專利技術比較例I的材料用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察到的材料形貌。圖6A顯示本專利技術實施例1和對照例I生產的鈦酸鋰活性負極材料LT02032半電池在O. 5C下的放電曲線比較；圖6B顯示本專利技術實施例1和對照例I生產的鈦酸鋰活性負極材料LT02032半電池在IOC下的放電曲線比較。其中，10為推板爐，11為A爐體，12為B爐體，13為烘箱體，14為保溫棉， 21為主推版，22為縱推板，23為回推板，31為溫度探頭，32為進氣口，33為出氣口，41為控制柜，42為溫控儀，具體實施例方式以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用于說明本專利技術而不限于限制本專利技術的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據具體廠家的條件做進一步調整，未注明的實施條件通常為常規實驗中的條件。本專利技術提供的AB推板爐含有A和B兩個長度不同或相同的爐體，兩個爐體都含有加熱裝置，保溫層，測溫儀，控溫儀和氣體進出口。爐體內的升溫區，恒溫區以及降溫區的長度可以根據不同的需要任意調整。A爐和B爐長度取決于物料在爐中所停留的時間長短，其 長度可以相同，也可以不同。實施例1如圖1-圖2所示的本專利技術推板爐及其制備鋰離子電池鈦酸鋰負極材料的方法，推板爐10包含A和B兩個爐體，其中A爐體11用于N2氣氛煅燒前驅體混合物，B爐體12用于空氣氣氛下煅燒前驅體混合物，A爐11和B爐體12兩個爐體依次排列連接，為“口”形連接排列，在A爐體11和B爐12兩個爐體的前段、末段及中間段設有推板推進裝置，A爐體11的前段設有主推版21，A爐體11和B爐體12中間段先后設有縱推板22和回推板23本文檔來自技高網...
【技術保護點】
制備鋰離子電池鈦酸鋰負極材料的推板爐，其特征在于，所述推板爐包含A和B兩個爐體，其中A爐體用于N2氣氛煅燒前驅體混合物,?B爐體用于空氣氣氛下煅燒前驅體混合物。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃碧英，孫喜梅，
申請(專利權)人：龍能科技蘇州有限公司，
類型：發明
國別省市：
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