[实用新型]一种磷酸铁锂颗粒纳米化均化装置

说明书

技术领域

本实用新型属于锂离子电池正极材料处理的技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂颗粒的纳米化均化装置。

背景技术

1997年John B.Goodenough教授首次发现LiFePO₄可逆嵌脱锂离子的特性后，电池界引起了一场巨大的轰动。在各种储锂正极材料中,由于LiFePO₄安全性能好、循环寿命长、原材料来源广泛、价格相对低廉、无环境污染等优点脱颖而出，一直是锂离子电池正极材料研究开发的热点。

合成LiFePO₄的方法可以分为固相法和液相法。固相法又可以分为传统的高温固相法、机械活化法、碳热法、微波辐射法等。液相法可以分为：水热合成法、化学共沉淀法、溶胶凝胶法。液相法会产生较多的废液，处理成本相对较高，因此目前比较成熟的工业化方法是固相法。固相法的优点在于：容易操作，易于工业化，但固相法的缺陷在于所得产品颗粒分布不均匀。LiFePO₄材料本身存在一些缺陷，例如：电导率低，离子扩散系数低，振实密度低等。而缺陷的改善方法通常有：碳包覆，掺入金属离子，导电有机物包覆，减小粒度，合成球形颗粒等措施。其中减小粒度的措施，最常见的就是用球磨机研磨，而且国内很多厂家都在这样做。球磨法最大的缺陷在于：能耗高，产品粒度分布不均匀，残次品较多。

实用新型内容

本实用新型为了解决LiFePO₄的细化过程中使用球磨机能耗高，产品粒度分布不均匀，残次品较多的问题，提出了一种磷酸铁锂颗粒的纳米化均化方法及装置。

本实用新型的技术方案为：

一种磷酸铁锂颗粒的纳米化均化方法，在室温下，将磷酸铁锂置于充满有机溶剂的粒径均化塔中，粒径均化塔与旋流器连接，其中粒径均化塔的溢流口与旋流器上部入口相连，在溢流口与上部入口之间设置阀门，粒径均化塔的重颗粒入口与旋流器的放料口相连，在重颗粒入口和放料口之间设置阀门，粒径均化塔的放料口通过纳米粉碎机与旋流器进料口相连；粒径均化塔通氮气保护，在有机溶剂的悬浮分离作用下，重的颗粒通过旋流器的放料口和粒径均化塔的重颗粒入口重新进入粒径均化塔在纳米粉碎机的作用下重新粉碎，粉碎后重新进入旋流器，轻的颗粒通过旋流器上方的上部入口经集料罐泵送至纳米压滤机压滤，滤饼经过进料螺杆与预热螺杆以及真空浆叶式干燥器回收溶剂干燥经冷却后得到均化后的成品，从纳米压滤机出液口出来的经过中间罐由溶剂泵重新泵送至粒径均化塔循环使用；真空浆叶式干燥器的蒸汽在负压作用下经由冷凝器冷却获得的溶剂由溶剂泵重新泵入中间罐，不凝性气体通过缓冲罐和液封罐后排放。

如上所述的有机溶剂可以是极性有机溶剂和非极性有机溶剂，但选择的时候要根据想要得到产品的颗粒度和比重来选择，若想得到粒度较小的产品可以选择密度较高的溶剂，若想得到粒度较大的产品可以选择密度较小的溶剂。

所述的有机溶剂为醇类或芳烃溶剂，具体为甲醇或乙醇或苯或甲苯或二甲苯中的一种或几种组合。

为了保证所得到产品的粒度为纳米级，还需要调整纳米粉碎机的转速在 1400r/min～3200r/min，溶剂和磷酸铁锂的流速在0.8～3.5m/s。

所述的滤饼干燥温度为30-80℃，真空度为-1.0～-0.3MPa。

本实用新型的工艺可以得到粒度为30-100nm分布均匀的颗粒。

本实用新型的一种磷酸铁锂颗粒的纳米化均化装置，包括粒径均化塔，其特征在于，所述的粒径均化塔与旋流器连接，其中粒径均化塔的溢流口与旋流器上部入口相连，在溢流口与上部入口之间设置阀门，粒径均化塔的重颗粒入口与旋流器的放料口相连，在重颗粒入口和放料口之间设置阀门，粒径均化塔的放料口通过纳米粉碎机与旋流器进料口相连；所述的旋流器的上部入口还与集料罐连接，集料罐出口通过输料泵与纳米压滤机进口相连，纳米压滤机出液口与中间罐连接，所述纳米压滤机的滤饼出口下端设置料斗，料斗连接干燥系统，所述的干燥系统包括依次连接的进料螺杆，预热螺杆，冷却螺杆，真空桨叶干燥器，冷凝器，真空泵。