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高镍三元材料前驱体干燥机的工艺和性能对比

信息来源:本站 | 发布日期: 2019-08-14 | 浏览量:341
摘要:在三元材料前驱体生产中,干燥操作单元决定了前驱体成品的水分含量,并且对晶体结构有一定的影响,是一个重要工序,干燥设备能否正确选择直接关系到产品的质量、操作环境和生产成本。

      镍钴锰三元材料是近年来开发的一类新型锂离子电池正极材料,具有容量高、循环稳定性好、成本适中等重要优点,比钴酸锂、锰酸锂、钛酸锂、镍酸锂和磷酸铁锂等正极材料更具发展前景。根据中国有色金属工业协会锂业分会统计,2017年我国锂离子电池正极材料产量32.3万吨,其中三元材料产量为12.6万吨,三元材料已经成为了锂电池正极材料的首选,且其市场占有率有逐渐升高的趋势。而三元前驱体在三元材料产业链中占据重要位置,并对三元材料的生产有重大影响,其性能好坏会直接决定着三元材料性能的品质。

      目前国内外主流的镍钴锰三元材料前驱体生产采用的是氢氧化物共沉淀工艺,即将镍、钴、锰混合溶液,沉淀剂,络合剂等并流加入反应釜中,在一定条件下即可合成三元前驱体(镍钴锰氢氧化物),所得产物经洗涤、烘干、筛分、除磁、包装等工序便可得到合格的产品。
      在三元材料前驱体生产中,干燥操作单元决定了前驱体成品的水分含量,并且对晶体结构有一定的影响,是一个重要工序,干燥设备能否正确选择直接关系到产品的质量、操作环境和生产成本。目前常用的前驱体干燥设备有热风循环烘箱、盘式干燥机、闪蒸干燥机、回转滚筒干燥机等。
(1)热风循环烘箱
      热风循环烘箱是一种较传统的干燥设备,内部主要结构有:逐层放置的物料盘、框架、电热元件加热器。该烘箱通过风机产生循环流动的热风,吹到湿物料的表面实现加热,以此达到干燥目的。干燥过程所用的热源为蒸汽、电或者导热油。
(2)盘式干燥机
      盘式干燥机是一种多层固定空心加热圆形载料盘、立式连续、热传导为主的干燥设备,由干燥盘、耙臂、装在耙臂上的若干耙叶、主轴、传动装置、外壳等组成。将热源通入各层中空的干燥盘内,以热传导的方式加热干燥盘上的湿物料,干燥盘静止不动,在转动耙叶的作用下,湿物料不断移动翻滚干燥,水蒸汽随设备风机排出,合格的干燥成品从设备底部连续排出。
(3)闪蒸干燥机
      闪蒸干燥机是一种底部带有旋转粉碎装置的竖式流化床干燥设备,能同时完成物料的粉碎、干燥、分级等操作,主要用于膏糊状、滤饼状、泥浆状物料的干燥。其主体为一个圆筒形干燥室,主要由三部分组成:底部的粉碎流化段、中部干燥段和顶部分级段。闪蒸干燥机是流化技术、旋流技术、喷动技术及对流传热技术的优化组合。
(4)回转滚筒干燥机
      回转滚筒干燥机的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体,湿物料从干燥机高端投入后,在内筒均布的抄板器翻动下,物料在干燥器内均匀分布与分散,并与热空气和内壁充分接触,实现干燥,物料在带有倾斜度的抄板和重力作用下,运动至干燥机低端排出成品。

高镍三元材料前驱体干燥机的主要优势和劣势对比表

福禄寿高手论坛心水资料        通过采用热风循环烘箱、盘式连续干燥器、闪蒸干燥机和回转窑干燥器四种不同的干燥方式处理NCM523三元正极材料前驱体,结果表明前驱体的干燥方式对前驱体的形貌、振实密度、比表面积和粒径分布等都有一定的影响,其中热风循环烘箱干燥处理的产品在球形度、表面规整度、产品一致性和细粉量等产品质量指标在一定程度上优于盘式连续干燥器和回转窑干燥器处理的产品。考虑到烘箱虽然适用性广,但干燥时间长,热效率低于其他两种干燥方式,且自动化程度低,适用于中小批量生产;而盘式连续干燥器调控容易、适用性强、热效率较高且产品质量也较稳定,可使用大批量、连续化生产;回转窑干燥器自动化程度高、热交换面大,可大批量生产,但对进样水分和频率有一定要求,需要综合考虑前端过滤洗涤设备的配置。


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