一种以液氮为介质的换热管及三元正极材料高温烧结系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种以液氮为介质的换热管及三元正极材料高温烧结系统，包括换热管本体和液氮输入管，换热管本体上设有出气口，所述液氮输入管的轴向一端为液氮入口、另一端封闭，液氮输入管沿换热管本体的轴向伸入所述换热管本体内，所述液氮入口位于热管本体的外部；所述换热管本体与液氮输入管之间形成汽化腔，液氮输入管的圆周外侧具有若干适于向汽化腔输送液氮的出液口。本实用新型专利技术将换热介质由水改进为换热效率较高的液氮，同时将单层管改进为液氮输入管与换热管本体套接的双层管结构，以液氮为介质进行换热可以大大提高换热效率，从而缩短降温区的长度，相应可以增加高温区的长度，提高了烧结工艺段的产能。提高了烧结工艺段的产能。提高了烧结工艺段的产能。

【技术实现步骤摘要】
一种以液氮为介质的换热管及三元正极材料高温烧结系统


[0001]本技术涉及锂电粉体材料烧结
，尤其涉及一种以液氮为介质的换热管及三元正极材料高温烧结系统，特别应用于磷酸铁锂三元正极材料的高温烧结工艺中。

技术介绍

[0002]目前随着全球化碳达峰和碳中和的推进，新型清洁能源的需求量逐渐在市场的推动下增加。为了降低碳排放，各国都制定了相应的发展策略。其中新能源汽车因为在使用过程中没有碳排放，所以其规模正在迅速扩大。作为制造新能源电池最重要的正极材料也受到追捧，随着电池正极材料需求的爆发，生产的产能和能耗需要特别关注。
[0003]在正极材料的烧结中，目前的工艺中降温区都是采用简单的单层管通过水换热，换热效率低，因此需要很长的降温区间，这无疑增加了设备的空间，同时降低了单位产能。按照现在的工艺状况，仅仅是烧结工艺中降温段就用到了烧结设备30％以上的空间，一方面增加了设备的制造成本，另一方面也限制了烧结工艺段的产能。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中正极材料的烧结工艺中降温区换热效率低，需要很长的降温区间，从而增加了设备的空间、降低了单位产能的技术问题，本技术提供了一种以液氮为介质的换热管及三元正极材料高温烧结系统来解决上述问题。
[0005]本技术提出一种以液氮为介质的换热管，包括换热管本体和液氮输入管，换热管本体上设有出气口，所述液氮输入管的轴向一端为液氮入口、另一端封闭，液氮输入管沿换热管本体的轴向伸入所述换热管本体内，所述液氮入口位于热管本体的外部；所述换热管本体与液氮输入管之间形成汽化腔，液氮输入管的圆周外侧具有若干适于向汽化腔输送液氮的出液口。
[0006]进一步的，所述出气口位于所述换热管本体的轴向端部，且出气口和液氮入口分别位于换热管的两端。
[0007]进一步的，所述汽化腔内具有连接换热管本体和液氮输入管的若干支撑法兰，且位于支撑法兰两侧的腔体相互连通。
[0008]进一步的，所述换热管本体的圆周外侧阵列布置有若干翅片。
[0009]进一步的，所述液氮输入管上远离液氮入口的一端位于换热管本体的内部。
[0010]本技术还提出一种三元正极材料高温烧结系统，包括输送机和沿输送机的输送方向布置的升温区、高温区和降温区，所述输送机上放置有若干容纳物料的匣钵，所述升温区适于将物料加热至指定温度，所述高温区适于使物料发生烧结反应；所述降温区包括若干以上所述的以液氮为介质的换热管和与每个所述出气口连通的液氮箱。
[0011]进一步的，所述输送机位于输送箱内，所述出气口与输送箱连通，以使氮气与物料接触。
[0012]本技术的有益效果是：
[0013]本技术将换热介质由水改进为换热效率较高的液氮，同时将单层管改进为液氮输入管与换热管本体套接的双层管结构，液氮首先进入液氮输入管内，并由较小的出液口慢慢向汽化腔输送液氮，液氮在汽化腔内迅速汽化，压力迅速增加，双层管的设计可以避免液氮输入量过大导致换热管本体内部压力剧增而爆裂。同时，以液氮为介质进行换热可以大大提高换热效率，从而缩短降温区的长度，相应可以增加高温区的长度，提高了烧结工艺段的产能。
附图说明
[0014]下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。
[0015]图1是本技术所述的以液氮为介质的换热管的具体实施方式的立体图；
[0016]图2是图1所示以液氮为介质的换热管的主视图；
[0017]图3是图2的A
‑
A向剖视图；
[0018]图4是图3中的a处放大图；
[0019]图5是本技术所述的三元正极材料高温烧结系统的示意图(箭头所指方向为氮气输送方向)。
[0020]图中，1、换热管本体，101、出气口，2、液氮输入管，201、液氮入口，202、出液口，3、汽化腔，4、支撑法兰，5、安装法兰，6、输送机，7、升温区，8、高温区，9、降温区，10、匣钵，11、翅片。
具体实施方式
[0021]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0022]本技术的一个具体实施例，如图1
‑
图4所示，一种以液氮为介质的换热管，包括圆柱形的换热管本体1和液氮输入管2，换热管本体1上设有出气口101，出气口101用于排出汽化产生的氮气，出气口101可以位于换热管本体1的圆周表面，也可以位于换热管本体1的轴向端部，另外，出气口101可以设置一个，也可以设置多个，液氮输入管2的轴向一端为液氮入口201、另一端封闭，液氮输入管2沿换热管本体1的轴向伸入换热管本体1内，液氮入口201位于热管本体的外部，从外部向液氮输入管2输入液氮；换热管本体1与液氮输入管2之间形成汽化腔3，液氮输入管2的圆周外侧具有若干适于向汽化腔3输送液氮的出液口202。
[0023]液氮输入管2的液氮入口201通常与液氮箱连通，液氮箱通过输送泵向液氮输入管2传输液氮，随后液氮通过若干出液口202向汽化腔3内缓慢输送液氮，由于液氮的沸点是
‑
196℃，当高温物料通过换热管本体1表面时，汽化腔3内的液氮会瞬时汽化膨胀，由于液氮向汽化腔3输送速度较慢，因此汽化腔3内有足够的压力膨胀空间，不会导致换热管本体1的破裂，汽化后的氮气会及时从出气口101排出，使液氮持续向汽化腔3补给，通过合理控制液氮输送的速度，可以使高温物料仅对汽化腔3内的液氮产生作用，不会造成液氮输入管2内液氮的汽化。将换热介质由传统的水改为液氮后，可以大大提高换热效率。
[0024]作为优选的，出气口101位于换热管本体1的轴向端部，且出气口101和液氮入口201分别位于换热管的两端，这样可以减少汽化后的氮气对液氮输入管2内液氮的温度影响。
[0025]换热管本体1与液氮输入管2具体可以通过如下结构安装：换热管本体1的一端固定有安装法兰5，液氮输入管2上靠近液氮入口201的一端也具有安装法兰5，两个安装法兰5对接固定，同时换热管本体1上的安装法兰5具有供液氮输入管2穿过的通孔，液氮输入管2的封闭端位于换热管本体1内。
[0026]为了使换热管本体1内的液氮分布更均匀，液氮输入管2在换热管本体1内的长度近似与换热管本体1长度相等，为避免液氮输入管2晃动，汽化腔3内具有连接换热管本体1和液氮输入管2的若干支撑法兰4，且位于支撑法兰4两侧的腔体相互连通，避免支撑法兰4阻碍氮气向出气口101方向运动。
[0027]在本技术的进一步设计中，换热管本体1的圆周外侧阵列布置有若干翅片11，翅片11的设计可以进一步提高换热效率。
[0028]本技术还提出一种三元正极材料高温烧结系统，如图5所示，包括输送机6和沿输送机6的输送方向布置的升温区7、高温区8和降温区9，输送机6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以液氮为介质的换热管，其特征在于：包括换热管本体(1)和液氮输入管(2)，换热管本体(1)上设有出气口(101)，所述液氮输入管(2)的轴向一端为液氮入口(201)、另一端封闭，液氮输入管(2)沿换热管本体(1)的轴向伸入所述换热管本体(1)内，所述液氮入口(201)位于热管本体的外部；所述换热管本体(1)与液氮输入管(2)之间形成汽化腔(3)，液氮输入管(2)的圆周外侧具有若干适于向汽化腔(3)输送液氮的出液口(202)。2.根据权利要求1所述的以液氮为介质的换热管，其特征在于：所述出气口(101)位于所述换热管本体(1)的轴向端部，且出气口(101)和液氮入口(201)分别位于换热管的两端。3.根据权利要求1所述的以液氮为介质的换热管，其特征在于：所述汽化腔(3)内具有连接换热管本体(1)和液氮输入管(2)的若干支撑法兰(4)，且位于支撑法兰(4)两侧的腔体相互连通。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞兰剑，蔡凡朋，周程鹏，姚浩志，陆文，
申请(专利权)人：常州百利锂电智慧工厂有限公司，
类型：新型
国别省市：