一种镍锰酸锂锂电池正极材料的制备装置的制作方法

1.本发明涉及电池生产技术，具体涉及一种镍锰酸锂锂电池正极材料的制备装置。


背景技术：

2.由于日益严重的能源危机，人们正在积极寻找和研究新的绿色清洁能源，包括超级电容器、锂离子电池和钠离子电池等. 其中，锂离子电池（lib）因比能量高、自放电率低和对环境污染小等优点，成为最受欢迎的储能设备之一，目前，lib已被广泛应用于电子产品、电动自行车、多功能汽车和航空医学等领域；但是，目前最先进的lib因有限的功率密度和能量密度，与人们的期望还有不小的差距，为了提高lib的能量/功率密度，正极材料的选择至关重要，既要提高其放电比容量，又要提升其脱锂电位。尖晶石型镍锰酸锂作为最具应用前景的高电压正极材料之一，拥有高工作电压（4. 7 v）、高能量密度和制备成本低等优点. 其能量密度高达650 w
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h/kg，明显比传统材料的能量密度高，如钴酸锂（518 w
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h/kg）、锰酸锂（400 w
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h/kg）和磷酸铁锂（495 w
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h/kg），并且镍锰酸锂正极材料制备进程中不需要惰性气氛保护，可以直接暴露在空气氛围下煅烧制备，所以该材料很适合进行规模化生产，具有极大的科研价值和应用前景。
3.现有的制备装置在对镍锰酸锂锂电池正极材料制备溶液进行搅拌蒸干时，物料容易残留在装置内壁和搅拌杆外壁上，不方便进行清理，进而导致其容易结垢，影响该制备装置的长期使用，为此，本方案提出了一种镍锰酸锂锂电池正极材料的制备装置。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种镍锰酸锂锂电池正极材料的制备装置，以解决现有技术中的上述不足之处。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种镍锰酸锂锂电池正极材料的制备装置，包括箱体和安装在箱体外壁上的加热线圈，所述箱体的内部安装有圆盘、驱动机构、升降机构和刮料机构；所述圆盘底部的两侧均沿箱体轴向方向安装有搅拌杆，所述搅拌杆的外部安装有多个搅拌条；所述驱动机构安装在箱体上、以用于带动圆盘转动；所述升降机构包括分别固接在两个搅拌杆顶端的两个螺杆和用于分别带动两个螺杆竖向移动的联动组件；所述刮料机构包括分别安装在圆盘底部两侧的两个刮料筒，所述刮料筒的内壁和搅拌杆的外壁均与安装在搅拌杆外部的多个搅拌条的外壁相适配。
6.进一步地，所述箱体一侧的外壁上安装有加料漏洞管，所述加料漏洞管的顶部安装有可拆卸的管盖，所述加料漏洞管的一端与箱体内部相连通，所述箱体的底部开设有下料口，所述下料口的内壁上螺接有密封盖，所述箱体的底部沿其径向固接有多个柱脚。
7.进一步地，所述联动组件包括分别螺接在两个螺杆外部的两个螺套、分别套接在
两个螺套外部的第一齿轮、固接在箱体内壁上的内齿弧和安装在箱体内部的外齿弧，所述内齿弧分别与两个第一齿轮相配合，所述外齿弧位于第一齿轮的内侧，且外齿弧分别与两个第一齿轮相配合，所述外齿弧顶部的两侧均固接有与箱体顶部内壁相固接的固定杆。
8.进一步地，所述圆盘顶部的两侧均固接有l型结构的第一支撑块，两个所述螺套的底端分别转动连接在两个第一支撑块的顶部。
9.进一步地，所述螺杆贯穿螺套设置，所述螺杆的顶端固接有导向块，所述导向块的内部沿螺杆轴向方向滑接有导向杆，所述导向杆的顶端固接有第一滑块，所述第一滑块沿箱体周向滑接在其顶部的内壁上。
10.进一步地，所述刮料机构还包括沿搅拌杆径向分别固接在两个搅拌杆底端的两个第一刮条和分别固接在圆盘底部两侧的两个第二刮条，所述第一刮条的底部与箱体底部的内壁抵接，所述第二刮条的外壁与箱体的内壁抵接，两个所述第一刮条相远离的一端均开设有与第二刮条外壁相吻合的刮槽，所述刮槽的内壁与第二刮条的外壁抵接，两个所述搅拌杆上均连接有弹性机构。
11.进一步地，所述搅拌杆为中空结构，所述第一刮条的底部开设适配槽，所述弹性机构包括沿搅拌杆轴向滑接在其内部的第二滑块、固接在第二滑块底部的滑杆、固接在第二滑块顶部的弹簧和固接在滑杆延伸至适配槽内部一端的第三刮条，所述第三刮条与适配槽相吻合，所述弹簧的另一端与搅拌杆顶部的内壁固接。
12.进一步地，所述驱动机构包括安装在箱体顶部的电机和固接在电机输出轴一端的驱动轴，所述箱体的顶部固接有l型结构的第二支撑块，所述电机安装在第二支撑块上，所述驱动轴沿箱体轴向方向设置，且驱动轴的底端延伸至箱体的外部，所述圆盘套接在驱动轴的外部。
13.进一步地，所述圆盘的内部贯穿开设有圆环型结构的通气槽，所述通气槽的内壁上固接有过滤网，所述过滤网的上方还设置有由驱动轴驱动、以用于加速蒸汽排放的排气机构，所述排气机构包括沿驱动轴轴向方向固接在箱体顶部的内部排气筒、沿排气筒轴向方向分布且转动连接于其顶部内壁上的第一传动轴、分别套接在驱动轴外部与第一传动轴外部的两个第二齿轮、固接在第一传动轴底端的扇叶和安装在排气筒一侧外壁上的排气管，所述排气筒位于过滤网的正上方，所述排气筒的底端延伸至箱体的内部，两个所述第二齿轮相啮合、且均位于排气筒的上方，所述驱动轴上还连接有由螺套驱动、以用于对过滤网底部进行清理的清理机构。
14.进一步地，所述驱动轴为中空机构，所述清理机构包括转动连接在驱动轴顶部内壁上的第二传动轴、固接在第二传动轴延伸至过滤网底部一端的刷条、转动连接在驱动轴靠近螺套一侧内壁上的第三传动轴和分别套接在第二传动轴外部与第三传动轴外部的两个第一锥齿轮，两个所述第一锥齿轮相啮合，所述刷条与过滤网的底部抵接，所述第三传动轴的一端延伸至驱动轴的外部，所述清理机构还包括分别套接在第三传动轴外部与螺套外部的两个第二锥齿轮，两个第二锥齿轮相啮合。
15.与现有技术相比，本发明提供的一种镍锰酸锂锂电池正极材料的制备装置，通过驱动机构、升降机构和刮料机构各部件的配合，能够在对溶液进行搅拌蒸干的同时，将箱体内壁和搅拌杆上残留的物料清理掉，从而避免了箱体内壁和搅拌杆外壁在长时间使用后容易结垢的问题，另外，能够加速箱体内部蒸汽排放的速度，同时防止粉末排出至箱体外部。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例提供的整体结构内部剖视示意图；图2为本发明实施例提供的刮料机构结构示意图；图3为本发明实施例提供的联动组件局部结构示意图；图4为本发明实施例提供的弹性机构结构示意图；图5为本发明实施例提供的清理机构局部结构示意图。
18.附图标记说明：1、箱体；2、圆盘；3、搅拌杆；4、搅拌条；5、螺杆；6、刮料筒；7、加热线圈；8、加料漏洞管；9、密封盖；10、柱脚；11、螺套；12、第一齿轮；13、内齿弧；14、外齿弧；15、导向块；16、导向杆；17、第一滑块；18、第一刮条；19、第二刮条；20、第二滑块；21、滑杆；22、弹簧；23、第三刮条；24、电机；25、驱动轴；26、过滤网；27、排气筒；28、第一传动轴；29、第二齿轮；30、扇叶；31、排气管；32、第二传动轴；33、刷条；34、第三传动轴；35、第一锥齿轮；36、第二锥齿轮。
具体实施方式
19.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
20.实施例一：请参阅图1-4，一种镍锰酸锂锂电池正极材料的制备装置，包括箱体1和安装在箱体1外壁上的加热线圈7，箱体1的内部安装有圆盘2、驱动机构、升降机构和刮料机构，圆盘2的外壁与箱体1的内壁抵接，箱体1一侧的外壁上安装有加料漏洞管8，加料漏洞管8的顶部安装有可拆卸的管盖，加料漏洞管8的一端与箱体1内部相连通，箱体1的底部开设有下料口，下料口的内壁上螺接有密封盖9，箱体1的底部沿其径向固接有多个柱脚10，工作人员通过加料漏洞管8向箱体1内部加入溶液，加入完成后，通过管盖将加料漏洞管8密封，下料时，先拧下密封盖9，使下料口打开，柱脚10的设置是为了使箱体1距离地面有一定的空间，从而方便下料口下料；圆盘2底部的两侧均沿箱体1轴向方向安装有搅拌杆3，多个搅拌条4沿搅拌杆3径向均匀分布在其外部，搅拌杆3的外部安装有多个搅拌条4，升降机构包括分别固接在两个搅拌杆3顶端的两个螺杆5和用于分别带动两个螺杆5竖向移动的联动组件，联动组件包括分别螺接在两个螺杆5外部的两个螺套11、分别套接在两个螺套11外部的第一齿轮12、固接在箱体1内壁上的内齿弧13和安装在箱体1内部的外齿弧14，内齿弧13分别与两个第一齿轮12相配合，外齿弧14位于第一齿轮12的内侧，且外齿弧14分别与两个第一齿轮12相配合，外齿弧14顶部的两侧均固接有与箱体1顶部内壁相固接的固定杆，螺杆5贯穿螺套11设置，螺杆5的顶端固接有导向块15，导向块15的内部沿螺杆5轴向方向滑接有导向杆16，导向杆16的顶端固接有第一滑块17，导向杆16以圆盘2轴心为中心做公转运动过程中，带动第一滑块17沿着箱体1顶部的内壁做周向运动，第一滑块17沿箱体1周向滑接在其顶部的内壁上，圆盘2在转动过程中带动两个螺套11以圆盘2轴心为中心做公转运动，在这个过程中，当螺套
11外部的第一齿轮12与内齿弧13啮合时，带动螺套11转动，进而带动螺杆5向上移动，导向块15随之沿着导向杆16的外壁向上移动，搅拌杆3和搅拌条4随之沿着刮料筒6的内壁向上移动，当螺套11外部的第一齿轮12与外齿弧14啮合时，带动螺套11朝相反的方向转动，进而带动螺杆5向下移动，导向块15随之沿着导向杆16的外壁向下移动，搅拌杆3和搅拌条4随之沿着刮料筒6的内壁向下移动；圆盘2顶部的两侧均固接有l型结构的第一支撑块，两个螺套11的底端分别转动连接在两个第一支撑块的顶部，第一支撑块的设置是用于为螺套11提供支撑；刮料机构包括分别安装在圆盘2底部两侧的两个刮料筒6，螺杆5依次贯穿圆盘2和刮料筒6设置，刮料筒6的内壁和搅拌杆3的外壁均与安装在搅拌杆3外部的多个搅拌条4的外壁相适配，刮料机构还包括沿搅拌杆3径向分别固接在两个搅拌杆3底端的两个第一刮条18和分别固接在圆盘2底部两侧的两个第二刮条19，第一刮条18的底部与箱体1底部的内壁抵接，第二刮条19的外壁与箱体1的内壁抵接，两个第一刮条18相远离的一端均开设有与第二刮条19外壁相吻合的刮槽，刮槽的内壁与第二刮条19的外壁抵接，圆盘2在转动过程中带动两个第二刮条19沿着箱体1的内测壁转动，从而防止物料残留在箱体1的内壁上，同时通过搅拌杆3底部的第一刮条18对箱体1底部内壁进行刮料，在搅拌杆3和固接在搅拌杆3外部的搅拌条4上下移动时，通过搅拌杆3和搅拌条4与刮料筒6摩擦的作用，将搅拌杆3和搅拌条4外部的物料清理掉；搅拌杆3为中空结构，第一刮条18的底部开设适配槽，两个搅拌杆3上均连接有弹性机构，弹性机构包括沿搅拌杆3轴向滑接在其内部的第二滑块20、固接在第二滑块20底部的滑杆21、固接在第二滑块20顶部的弹簧22和固接在滑杆21延伸至适配槽内部一端的第三刮条23，第三刮条23与适配槽相吻合，弹簧22的另一端与搅拌杆3顶部的内壁固接，当搅拌杆3向上移动时，通过弹簧22的弹性作用，带动第二滑块20沿着搅拌杆3的内壁向下移动，进而通过滑杆21带动第三刮条23始终与箱体1底部内壁抵接，进而确保了第三刮条23能够始终对箱体1底部内壁进行刮料；驱动机构安装在箱体1上、以用于带动圆盘2转动，驱动机构包括安装在箱体1顶部的电机24和固接在电机24输出轴一端的驱动轴25，箱体1的顶部固接有l型结构的第二支撑块，电机24安装在第二支撑块上，驱动轴25沿箱体1轴向方向设置，且驱动轴25的底端延伸至箱体1的外部，圆盘2套接在驱动轴25的外部，通过启动电机24配合其输出轴带动驱动轴25转动，进而带动圆盘2转动。
21.实施例二：请参阅图1，本实施例在实施例一的基础上提供了一种技术方案：圆盘2的内部贯穿开设有圆环型结构的通气槽，通气槽的内壁上固接有过滤网26，过滤网26的上方还设置有由驱动轴25驱动、以用于加速蒸汽排放的排气机构，排气机构包括沿驱动轴25轴向方向固接在箱体1顶部的内部排气筒27、沿排气筒27轴向方向分布且转动连接于其顶部内壁上的第一传动轴28、分别套接在驱动轴25外部与第一传动轴28外部的两个第二齿轮29、固接在第一传动轴28底端的扇叶30和安装在排气筒27一侧外壁上的排气管31，排气筒27位于过滤网26的正上方，排气筒27的底端延伸至箱体1的内部，两个第二齿轮29相啮合、且均位于排气筒27的上方，通气槽、排气筒27和排气管31的设置是为了便于箱体1内部蒸汽的排放，过滤网26的设置是用于防止粉末排出至箱体1外部，驱动轴25在转动过程中，通过两个第二
齿轮29之间啮合的作用，带动第一传动轴28转动，进而带动扇叶30转动，从而使排气筒27内部产生负压吸力，进而使蒸汽快速排出至箱体1外部。
22.实施例三：请参阅图1和图5，本实施例在实施例一和实施例二的基础上提供了一种技术方案：驱动轴25上还连接有由螺套11驱动、以用于对过滤网26底部进行清理的清理机构，驱动轴25为中空机构，清理机构包括转动连接在驱动轴25顶部内壁上的第二传动轴32、固接在第二传动轴32延伸至过滤网26底部一端的刷条33、转动连接在驱动轴25靠近螺套11一侧内壁上的第三传动轴34和分别套接在第二传动轴32外部与第三传动轴34外部的两个第一锥齿轮35，两个第一锥齿轮35相啮合，刷条33与过滤网26的底部抵接，第三传动轴34的一端延伸至驱动轴25的外部，清理机构还包括分别套接在第三传动轴34外部与螺套11外部的两个第二锥齿轮36，两个第二锥齿轮36相啮合，在第一齿轮12分别与内齿弧13和外齿弧14啮合带动螺套11转动时，通过两个第二锥齿轮36之间啮合的作用，带动第三传动轴34转动，通过两个第一锥齿轮35之间啮合的作用，带动第二传动轴32转动，进而带动刷条33转动，通过刷条33与过滤网26底部摩擦的作用，将过滤网26底部的粉末清理掉，从而避免了粉末附着在过滤网26上不方便进行清理的问题。
23.实施例四：一种镍锰酸锂锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：s1、按照摩尔比0. 5∶0. 5∶1. 5称取li2co、nio和mno并加入球磨罐中（需过量3%的li2co3，目的是为了弥补高温煅烧过程中锂的损失），同时将球磨珠和无水乙醇放入球磨罐中，将球磨罐放置于球磨仪中，先以200 r/min旋转0. 5 h，再以400 r/min 旋转4 h；s2、然后将得到的材料放入105 ℃烘箱中，干燥4 h，烘干的材料放入研钵中进行研磨，并将研磨后的材料放入马弗炉中，在空气氛围下进行煅烧，先在500 ℃下恒温250 min，然后在850 ℃下恒温8 h，升温速率均为5 ℃/min. 自然冷却至室温，得到lini0. 5mn1. 5o（4 lnmo）材料，记为pristine lnmo；s3、采用水热法将smpo4包覆于lnmo材料表面，将 sm（no3）3
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6h2o和2 g pristine lnmo材料加入到去离子水中，搅拌溶解，再将nh4h2po4溶于去离子水中，随后匀速滴加到之前的混合溶液中，历时2 h；s4、将所得混合溶液倒入内衬为聚四氟乙烯的水热反应釜中，于150 ℃烘箱中恒温6 h；s5、将液体倒入90 ℃的箱体1中搅拌蒸干，得到粉末；s6、得到的粉末于80 ℃烘箱中烘干 10 h，再将其置于管式炉中，于 450 ℃下煅烧 4 h，升温速率为 3 ℃ /min，所得材料记为lnmo@sp-0. 5（smpo4质量分数为0. 5%），按以上方法，制备出不同smpo4包覆量（质量分数0. 25%，1%和2%）的lnmo正极材料。
24.工作原理：使用时，首先工作人员通过加料漏洞管8向箱体1内部加入溶液，加入完成后，通过管盖将加料漏洞管8密封，并通过加热线圈7对箱体1内部溶液进行加热，然后通过启动电机24配合其输出轴带动驱动轴25转动，进而带动圆盘2转动，从而带动搅拌杆3及搅拌杆3外部的搅拌条4对箱体1内部的溶液进行搅拌，圆盘2在转动过程中带动两个螺套11以圆盘2轴心为中心做公转运动，在这个过程中，当螺套11外部的第一齿轮12与内齿弧13啮合时，带动螺套11转动，进而带动螺杆5向上移动，导向块15随之沿着导向杆16的外壁向上
移动，搅拌杆3和搅拌条4随之沿着刮料筒6的内壁向上移动，当螺套11外部的第一齿轮12与外齿弧14啮合时，带动螺套11朝相反的方向转动，进而带动螺杆5向下移动，导向块15随之沿着导向杆16的外壁向下移动，搅拌杆3和搅拌条4随之沿着刮料筒6的内壁向下移动，通过搅拌杆3和搅拌条4与刮料筒6摩擦的作用，将搅拌杆3和搅拌条4外部的物料清理掉，圆盘2在转动过程中带动两个第二刮条19沿着箱体1的内测壁转动，从而防止物料残留在箱体1的内壁上，同时通过搅拌杆3底部的第一刮条18对箱体1底部内壁进行刮料，驱动轴25在转动过程中，通过两个第二齿轮29之间啮合的作用，带动第一传动轴28转动，进而带动扇叶30转动，从而使排气筒27内部产生负压吸力，进而使蒸汽快速排出至箱体1外部，另外，螺套11在转动时，通过两个第二锥齿轮36之间啮合的作用，带动第三传动轴34转动，通过两个第一锥齿轮35之间啮合的作用，带动第二传动轴32转动，进而带动刷条33转动，通过刷条33与过滤网26底部摩擦的作用，将过滤网26底部的粉末清理掉，从而避免了粉末附着在过滤网26上不方便进行清理的问题。
25.以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。