磷酸铁锂微波加热台阶式连续生产设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种磷酸铁锂微波加热台阶式连续生产设备，包括进料口、进料换气室、预处理单元炉、预烧结单元炉、烧结单元炉、出料换气室、冷却降温出料机构、出料口、抽真空装置、保护气体输入装置和设备控制电路，所述的预处理单元炉、预烧结单元炉、烧结单元炉三套单元炉，同样含有单元炉进料口、单元炉体、单元炉体外微波屏蔽保温结构层、微波源、一定个数微波管、至少一根进抽气管、单元炉出料口、绞龙输送器，三套单元炉体水平分层平行台阶卧式布置，单元炉体之间通过物料传输通道顺序连通。本实用新型专利技术微波烧结促进产品内部晶粒致密化，有效提高产品品质；采用多单元炉连续微波烧结，提高烧结效率，工业化规模生产效率与经济效益可观。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及新能源电池材料烧结设备领域，特别涉及一种磷酸铁锂微波加热 台阶式连续生产设备。二、
技术介绍
锂离子电池具有放电倍率高、使用温度范围宽、循环性能优良、安全性好、环保无 污染等优点，自问世以来已广泛应用于移动电话、手提电脑、小型摄像机等便携式电子设备 中，作为新一代能源材料，在电动汽车、卫星、航天及军事等领域应用不断推进，应用前景广 阔。正极材料是锂离子电池的重要组成部分，是研究和开发高性能锂离子电池的关键所在。 磷酸铁锂(LiFeP04)作为锂电池正极材料，具有原材料来源丰富、价格低廉、无环境污染、 容量较高、循环性能优良、稳定性好、制备电池安全性能突出等优点，在各种电池能源领域， 特别是大型动力电源应用方面有着极大的市场前景，是最有前途的锂离子电池正极材料之o当前磷酸铁锂(LiFeP04)的烧结设备比较成熟的主要有气氛保护推板炉、气氛 保护回转炉等炉窑设备，这些烧结设备一般为电加热方式，发热元件为电阻丝、硅碳棒，热 损失大，且温度梯度大，容易造成产品成份及粒度不均勻，同时设备占地面积大，投资成本 高。微波烧结主要是利用微波能与材料的偶合，由材料的介电损耗和磁介损耗产生的内耗 转变成热能直接加热材料至烧结温度，被烧结材料本身就是发热体，因而热损失小，且因微 波的穿透深度大，温度梯度非常小，能够快速地升温和降温，从而使整个烧结过程被大幅度 缩短，不存在阴影效应，现在微波技术已经成为最具发展前景的烧结技术之一。磷酸铁锂 (LiFeP04)的微波烧结一般使用工业化微波炉，无法连续生产，自动化程度低，规模效益差， 目前尚无针对磷酸铁锂(LiFeP04)的烧结工艺特点提出的专门工业化生产的微波连续烧结 设备。技术专利ZL200520051470. 7提出“一种连续式粉体材料微波烧结炉”，包括进 料机构、微波源、过渡波导、炉体、炉膛、出料机构、保温层、测温仪、微波辅助吸收材料，炉体 为上大下小的锥斗形结构，其内设置有螺带式锥形搅拌器，与传动机构相连；进料机构为螺 旋进料机构，出料机构为水冷式螺旋出料机构；一套微波源与多套过渡波导组合沿炉体四 周布置；至少一组进气口和排气口，均设置有不锈钢微孔过滤装置，炉体上设置有红外测温 仪的观测口，炉体为陶瓷材质，螺带式锥形搅拌器为钢结构表面衬陶瓷材料或不锈钢材质。 该技术结构简单、成本低，且不需要舟皿、健康环保、高效，适于一些极性粉体材料的微 波烧结。但该技术存在不能根据磷酸铁锂烧结的工艺要求进行分步连续微波烧结的问 题，无法实现产业化大规模生产，生产成本也居高不下。三、
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足之处，提供一种可以 实现分步连续烧结，能够规模化生产的微波连续烧结设备。本技术是这样实现的4一种磷酸铁锂微波加热台阶式连续生产设备，包括进料口、进料换气室、预处理单 元炉、预烧结单元炉、烧结单元炉、出料换气室、冷却降温出料机构、出料口、抽真空装置、保 护气体输入装置和设备控制电路，所述的预处理单元炉、预烧结单元炉、烧结单元炉三套单 元炉，同样含有单元炉进料口、单元炉体、单元炉体外微波屏蔽保温结构层、微波源、一定个 数微波管、至少一根进抽气管、单元炉出料口、绞龙输送器，在每个单元炉体中至少安装各 一个真空度探测探头、温度测量探头和压力测量探头，单元炉体为密闭式水平中空圆筒状， 其截面形状为圆环形，单元炉体外包裹有单元炉体外微波屏蔽保温结构层，进料口位于单 元炉体一端上部，单元炉出料口位于单元炉体另一端下部，微波源布置于单元炉体外部周 边与微波管相连，微波管布置在炉体外壁上，进抽气管与单元炉体内腔连通，通过带阀门管 道连通抽真空装置和保护气体输入装置，绞龙输送器轴线与单元炉体轴线平行安装在单元 炉体中，其两端分别与设在单元炉体外两端面的驱动装置相连，真空度探测探头、温度测量 探头和压力测量探头安装在单元炉体内壁顶部，通过数据线与设备控制电路对应电路连 接；三套单元炉体水平分层平行台阶卧式布置，单元炉体之间通过物料传输通道顺序连通， 进料口通过进料换气室与预处理单元炉进料口近似竖直连通，预处理单元炉出料口与预烧 结单元炉的进料口通过物料传输通道连通，预烧结单元炉的出料口与烧结单元炉的进料口 通过物料传输通道连通，烧结单元炉的出料口通过出料换气室与冷却降温出料机构及出料 口连通，各单元炉、进料换气室、抽真空装置、保护气体输入装置、出料换气室、冷却降温出 料机构，通过数据线与设备控制电路对应电路连接。所述的各单元炉中微波源与一定组数微波管相连，每组由一定数量微波管并联， 微波管均勻布置于单元炉体外壁上，或均勻布置于单元炉体四周，其中预处理单元炉、预烧 结单元炉微波源功率为10 15kw，烧结单元炉微波源功率为30 lOOkw ；各单元炉体至少 设有一根排气管，抽进气管口与排气管口均设有微孔过滤装置；所述的各单元炉体材质为 石英玻璃或陶瓷任选其一，绞龙输送器为石英玻璃、钢结构表面衬陶瓷材料或不锈钢材质 任选其中一种；单元炉出料口设置有单元炉出料阀，或在物料传输通道设置出料阀。烧结单元炉体长度为预处理单元炉体、预烧结单元炉体长度的3 5倍。所述的进料换气室，包括料箱、进料阀、出料阀、真空度探测探头和至少一根进抽 气管，料箱上端口与进料口连通，下端口与预处理单元炉进料口连通，料箱上、下端部分别 设有进料阀和出料阀，进抽气管开口设置在料箱内壁上部，通过带阀门管道连通抽真空装 置，真空度探测探头安装在料箱内壁上部；所述出料换气室，包括料箱、出料阀、真空度探测 探头和至少一根进抽气管，料箱上端口与烧结单元炉出料口连通，下端口与冷却降温出料 机构连通，出料阀设在料箱下端部，进抽气管开口设置在料箱内壁上部，通过带阀门管道连 通抽真空装置，真空度探测探头安装在料箱内壁上部。所述的冷却降温出料机构，包括物料输送管、夹层套、进水口、出水口、绞龙输送 器，出料阀，物料输送管为不锈钢材质，夹层套包裹在物料输送管道外壁上，其一端设有进 水口，另一端设有出水口，绞龙输送器安装在物料输送管道内部，其两端分别与设在管道外 两端面外的绞龙输送器驱动装置相连，出料阀设在出料口上部。所述设备控制电路含有触摸屏，触摸屏通过数据总线分别与预处理单元炉PLC控 制电路、预烧结单元炉PLC控制电路、烧结单元炉PLC控制电路、进料换气/出料换气/冷 却降温出料PLC控制电路连通；所述预处理单元炉PLC控制电路、预烧结单元炉PLC控制电路、烧结单元炉PLC控制电路，同样含有单元炉PLC、PLC外接电路、单元炉信号采集电路， 绞龙驱动装置控制电路，微波源控制电路，抽气装置控制电路；所述PLC外接电路，含有与 输入端相连的一定数量的手动开关，信号采集电路的开关信号电路，以及与输出端相连的 伺服驱动器，单元炉出料阀控制交流接触器线圈，保护气体控制交流接触器线圈，放气控制 交流接触器线圈，真空泵控制交流接触器线圈，微波源控制交流接触器线圈和指示灯；所述 单元炉信号采集电路含有输入端与单元炉真空度探头相连，输出端与单元炉PLC输入端相 连的真空度表，输入端与单元炉温度测量探头相连，输出端与单元炉PLC输入端相连的温 度控制仪和输入端与单元炉压力测量探头相连，输出端与单元炉P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸铁锂微波加热台阶式连续生产设备，其特征在于：包括进料口、进料换气室、预处理单元炉、预烧结单元炉、烧结单元炉、出料换气室、冷却降温出料机构、出料口、抽真空装置、保护气体输入装置和设备控制电路，所述的预处理单元炉、预烧结单元炉、烧结单元炉三套单元炉，同样含有单元炉进料口、单元炉体、单元炉体外微波屏蔽保温结构层、微波源、一定个数微波管、至少一根进抽气管、单元炉出料口、绞龙输送器，在每个单元炉体中至少安装各一个真空度探测探头、温度测量探头和压力测量探头，单元炉体为密闭式水平中空圆筒状，其截面形状为圆环形，单元炉体外包裹有单元炉体外微波屏蔽保温结构层，进料口位于单元炉体一端上部，单元炉出料口位于单元炉体另一端下部，微波源布置于单元炉体外部周边与微波管相连，微波管布置在炉体外壁上，进抽气管与单元炉体内腔连通，通过带阀门管道连通抽真空装置和保护气体输入装置，绞龙输送器轴线与单元炉体轴线平行安装在单元炉体中，其两端分别与设在单元炉体外两端面的驱动装置相连，真空度探测探头、温度测量探头和压力测量探头安装在单元炉体内壁顶部，通过数据线与设备控制电路对应电路连接；三套单元炉体水平分层平行台阶卧式布置，单元炉体之间通过物料传输通道顺序连通，进料口通过进料换气室与预处理单元炉进料口近似竖直连通，预处理单元炉出料口与预烧结单元炉的进料口通过物料传输通道连通，预烧结单元炉的出料口与烧结单元炉的进料口通过物料传输通道连通，烧结单元炉的出料口通过出料换气室与冷却降温出料机构及出料口连通，各单元炉、进料换气室、抽真空装置、保护气体输入装置、出料换气室、冷却降温出料机构，通过数据线与设备控制电路对应电路连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新保，周永刚，吴铁雷，蔡俊明，
申请(专利权)人：河南联合新能源有限公司，
类型：实用新型
国别省市：41[中国|河南]