用于烧结正极材料的辊道窑炉和多元正极材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113823764A(43)申请公布日2021.12.21(21)申请号202111154169.9(22)申请日2021.09.29(71)申请人北京当升材料科技股份有限公司地址100160北京市丰台区南四环西路188号总部基地18区21号(72)发明人张力刁子饶刘亚飞李博陈彦彬(74)专利代理机构北京润平知识产权代理有限公司11283代理人欧阳琰刘春亚(51)Int.Cl.H01M4/04(2006.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书3页说明书12页附图4页(54)发明名称用于烧结正极材料的辊道窑炉和多元正极材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及正极材料制备领域，公开了用于烧结正极材料的辊道窑炉和多元正极材料及其制备方法。该辊道窑炉包括炉体、加热装置、自动装钵装置、传送装置和气氛调节装置；炉体沿传送方向依次设有多个温区段；传送装置穿过炉体的炉腔内部，用于将待烧结物料传送经过温区段；气氛调节装置用于调节炉体的炉腔内部的烧结气氛；传送装置包括用于承载待烧结物料的多个匣钵，多个匣钵并列摆放，且每列匣钵在竖直方向上叠放为双层，在垂直传送方向上设置2‑6列匣钵，相邻列的匣钵的间隔距离为2‑10cm；自动装钵装置用于将待烧结物料装入所述多个匣钵中。该辊道窑炉能够降低正极材料表面残余碱的含量和耗氧量，加工成本低，有利于提高锂离子电池的比容量和安全性能。CN113823764ACN113823764A权利要求书1/3页1.一种用于烧结正极材料的辊道窑炉，其特征在于，该辊道窑炉包括炉体、加热装置、自动装钵装置、传送装置和气氛调节装置；其中，所述炉体沿传送方向依次设有多个温区段；所述传送装置穿过所述炉体的炉腔内部，用于将待烧结物料传送经过所述温区段；所述气氛调节装置用于调节炉体的炉腔内部的烧结气氛；所述传送装置包括用于承载待烧结物料的多个匣钵，所述多个匣钵并列摆放，且每列匣钵在竖直方向上叠放为双层，在垂直传送方向上设置2‑6列匣钵，相邻列的匣钵的间隔距离为2‑10cm；所述自动装钵装置用于将待烧结物料装入所述多个匣钵中。2.根据权利要求1所述的辊道窑炉，其中，所述炉体的上壁开设有一个或多个排气口；所述炉体的下壁和侧壁分别开设有一个或多个进气口；优选地，设置在侧壁的进气口具有喷嘴型结构；更优选地，设置在下壁和侧壁的进气口具有喷嘴型结构。3.根据权利要求2所述的辊道窑炉，其中，所述炉体的两侧侧壁均开设有一个或多个进气口，两侧侧壁的进气口位于同一平面；同侧侧壁的进气口沿传送方向相互间隔设置，并沿传送方向与对侧侧壁的进气口交错设置。4.根据权利要求1所述的辊道窑炉，其中，所述气氛调节装置包括送风机和抽风机，所述送风机与炉体的进气口相连，所述抽风机与炉体的排气口相连；优选地，所述气氛调节装置还包括用于调节气体流量的插板式调节阀；和/或，所述加热装置设置在炉体的上壁、下壁和侧壁。5.根据权利要求1‑4中任意一项所述的辊道窑炉，其中，所述传送装置还包括限位分隔器和设有匣钵轨迹矫正部件的辊棒，所述限位分隔器用于分隔所述匣钵，所述辊棒用于传送所述匣钵，且使每列匣钵始终保持分离且间隔距离不变。6.一种制备多元正极材料的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)将前驱体、锂源和M源进行第一混合，得到第一混合料；(2)在空气和/或氧气气氛下，将第一混合料置于匣钵中，然后将匣钵送入权利要求1‑5中任意一项所述的辊道窑炉内进行第一烧结，得到烧结产物；(3)将烧结产物与包覆剂进行第二混合，得到第二混合料；(4)将第二混合料进行第二烧结，得到多元正极材料。7.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(1)中，所述前驱体的化学式为(NixCoyMn1‑x‑y)(OH)2，式中，0.6≤x＜1，0＜y≤0.4，x+y＜1；优选地，式中，0.6≤x≤0.8，0.1≤y≤0.2，0.7≤x+y＜1；和/或所述锂源选自碳酸锂和/或氢氧化锂；和/或所述M源选自含有M的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐和硝酸盐中的至少一种；其中，M选自Al、Ge、Mg、Cs、Ca、Zr、Nb、Ti、Sn、Sr、W和V中的至少一种，优选为Al和/或Ti。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，步骤(1)中，锂源以Li计，前驱体以Ni、Co和Mn的总量计，所述锂源与前驱体的摩尔比为0.95‑1.3：1，优选为1‑1.05：1；和/或M源以M计，前驱体以Ni、Co和Mn的总量计，所述M源与前驱体的摩尔比为0.0001‑0.1：1，优选为0.001‑0.005：1。9.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(2)中，所述气氛为空气和氧气的混合气氛，