一种降低正极材料磁性物的粉碎设备及方法与流程

1.本发明属于电池正极材料处理技术领域，具体涉及一种降低正极材料磁性物的粉碎设备及方法。


背景技术：

2.锂离子电池经过几十年的发展，技术日渐成熟，已经被大规模商业化应用。近年来，新能源汽车发展日益迅猛，对锂离子电池的性能、成本及生产力也提出了更高的要求。
3.在锂电池的成本中，其正极材料占到了30％以上，目前商用的锂电池正极材料包括磷酸铁锂、镍基三元材料、钴酸锂、锰酸锂等。正极材料一般的工艺流程是，将前驱体和锂源及添加剂按一定比例混合均匀，利用匣钵装载进入窑炉烧结，设定一定温度和时间待其化学反应进行完全，烧结后的材料，再经粉碎等一系列工艺进行加工，最后得到正极材料成品。由于烧结后的材料会板结，使用粉碎机将其粉碎为必要的步骤，常用的设备中，物料经粉碎机粉碎后悬浮在粉碎气中，二者形成气溶胶(烟)，后通过锥形旋风分离器，利用固体颗粒和气体惯性离心力不同的原理，将二者分离开。
4.但是，在正极材料生产的过程中，会经过高混机、烧结炉、粉碎机等含有金属的机械设备，原料、加工设备都会产生磨损，向正极材料中引入磁性金属异物，如fe、cr、ni等，这些磁性异物进入电芯中后会导致电芯产生自放电，在高电压下在正极氧化，随电解液游离并富集到负极，在低电压下在负极还原，形成金属单质，生成枝晶，刺穿隔膜，最终导致电芯起火爆炸。所以在正极材料生产的过程中，必须有除磁的工序，一般是使物料在重力作用下通过磁场强度9000gs左右的井状格栅，磁性物在磁场作用下吸附到格栅上被收集，和其余物料分离。但在经过井状格栅时，由于仅依靠自身重力下落，物料是团聚的，部分磁性物隐藏在团聚体内部，会被其余物料裹挟着通过井状格栅，磁性物分离效果较差。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中正极材料生产过程中磁性物分离效果较差的缺陷，从而提供一种降低正极材料磁性物的粉碎设备及方法。
6.为此，本发明提供了如下技术方案：
7.本发明提供一种降低正极材料中磁性物的粉碎设备，包括连通设置的粉碎模块和旋风分离器，所述旋风分离器内壁设置有永磁棒。
8.本发明提供的降低正极材料中磁性物的粉碎设备中，所使用的粉碎模块包括但不限于机械式粉碎机、气流粉碎机、研磨机，可根据实际情况进行选择。
9.优选的，所述永磁棒包括2～12个在旋风分离器内壁上均匀分布的永磁棒。
10.优选的，所述旋风分离器的出料口处设置有物料收集容器。
11.优选的，还包括引风机，与所述旋风分离器的气体出口连通设置。
12.本发明提供一种降低正极材料中磁性物的方法，此方法使用上述的粉碎设备；所用永磁棒的磁场强度为8000～12000gs；旋风分离器的入口风速为14～20m/s，入口气体的
固含量为0.1～0.3kg/m3。正极材料经过旋风分离器时，磁性物在永磁棒磁力作用下，吸附在永磁棒上，其余物料在离心力作用下和气流分离，沿旋风分离器内壁滑落，掉入物料收集容器中被收集。
13.优选的，粉碎模块将正极材料粉碎至d50为2～30μm。
14.优选的，粉碎结束后，还包括取下永磁棒，清理永磁棒上吸附的磁性物的步骤。
15.本发明的有益效果有：
16.本发明提供的降低正极材料中磁性物的粉碎设备，包括连通设置的粉碎模块和旋风分离器，所述旋风分离器内壁设置有永磁棒。上述粉碎设备可以直接吸附刚粉碎完，夹杂在物料颗粒之间处于完全分散状态下的磁性物，可避免由于磁性物包埋在其余物料中导致其无法被完全除去的缺陷，能大幅度提升正极材料的纯净度。且本发明提供的降低正极材料中磁性物的粉碎设备，可以在现有粉碎设备上直接安装永磁棒实现，不用更换整套设备，节约了成本。
17.本发明提供的降低正极材料中磁性物的方法，使用上述降低正极材料中磁性物的粉碎设备，所用永磁棒的磁场强度为8000～12000gs；旋风分离器的入口风速为14～20m/s，入口气体的固含量为0.1～0.3kg/m3。本方法避免了由于磁性物包埋在其余物料中导致其无法被完全除去的缺陷，还将粉碎和除磁同时进行，提高了除磁效率，同时减去了电磁除磁机的使用，节约了生产成本。
18.本发明提供的降低正极材料中磁性物的方法，在粉碎结束后，还包括取下永磁棒，清理永磁棒上吸附的磁性物的步骤，操作简便快捷。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明中降低正极材料中磁性物的粉碎设备的结构示意图。
21.附图标记说明：
22.1-粉碎机；2-旋风分离器；3-进料口；4-出气口；5-永磁棒；6-出料口；7-物料收集桶；8-引风机。
具体实施方式
23.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.本实施例及对比例中所使用的正极材料lini
0.6
co
0.2
mn
0.2
o2的制备方式及参数一致，如下：
27.按照摩尔比1:1.06称量一定质量的lioh和ni
0.6
co
0.2
mn
0.2
(oh)2，经高混机混合均匀后，装进匣钵中，放入烧结炉，850℃烧结10h后，得到呈板结状的lini
0.6
co
0.2
mn
0.2
o2。
28.实施例1
29.本实施例提供一种降低正极材料中磁性物的粉碎设备，其示意图如图1所示，粉碎设备包括旋风分离器2，旋风分离器2上端的侧壁开设有进料口3，旋风分离器2顶盖的中间开设有出气口4，下端开设有出料口6，与旋风分离器2的进料口3连通的粉碎机1，与旋风分离器2的出气口4连通的引风机8，在旋风分离器2的下面，与出料口6相对应设置的物料收集桶7，旋风分离器2的内壁有2个间隔180
°
设置的永磁棒5。正极材料在粉碎机1中被粉碎后，沿管道从进料口3进入旋风分离器2，其中的磁性物被永磁棒5吸附，其余物料从出料口6掉入物料收集桶7中被收集，气体经出气口4排出。
30.本实施例还提供一种降低正极材料中磁性物的方法：
31.将烧结后呈板结状的正极材料lini
0.6
co
0.2
mn
0.2
o2经过本实施例中所述的粉碎设备，粉碎设备的旋风分离器上所安装的永磁棒磁场强度为9000gs，入口风速为16m/s，气体的固含量为0.2kg/m3，收集经过粉碎设备的正极材料。
32.实施例2
33.本实施例提供一种降低正极材料中磁性物的粉碎设备，与实施例1中的粉碎设备相同。
34.本实施例还提供一种降低正极材料中磁性物的方法，与实施例1中的方法相比，区别仅在于，旋风分离器上所安装的永磁棒磁场强度为12000gs。
35.实施例3
36.本实施例提供的降低正极材料中磁性物的粉碎设备，与实施例1中的粉碎设备相同。
37.本实施例还提供一种降低正极材料中磁性物的方法，与实施例1中的方法相比，区别仅在于，旋风分离器的入口风速为20m/s。
38.实施例4
39.本实施例提供的降低正极材料中磁性物的粉碎设备，与实施例1中的粉碎设备相同。
40.本实施例还提供一种降低正极材料中磁性物的方法，与实施例1中的方法相比，区别仅在于，旋风分离器入口气体的固含量为0.3kg/m3。
41.对比例1
42.本对比例提供一种粉碎设备，与实施例1中的粉碎设备相比，区别仅在于，旋风分离器上没有安装永磁棒。
43.本对比例还提供一种降低正极材料中磁性物的方法：
44.将烧结后呈板结状的正极材料lini
0.6
co
0.2
mn
0.2
o2经过本对比例中所述的粉碎设备，再将粉碎后的材料经过电磁除铁机，其磁场强度为9000gs，收集经过电磁除铁机的正极材料。
45.对比例2
46.本对比例中使用的粉碎设备与对比例1中相同。
47.本对比例还提供一种粉碎烧结后的正极材料的方法：
48.将烧结后呈板结状的正极材料lini
0.6
co
0.2
mn
0.2
o2经过本对比例中所述的粉碎设备，收集经过粉碎设备的正极材料。
49.对比例3
50.本对比例提供的降低正极材料中磁性物的粉碎设备，与实施例1中的粉碎设备相同。
51.本对比例还提供一种降低正极材料中磁性物的方法，与实施例1中的方法相比，区别仅在于，所使用的永磁棒磁场强度为6000gs。
52.对比例4
53.本对比例提供的降低正极材料中磁性物的粉碎设备，与实施例1中的粉碎设备相同。
54.本对比例还提供一种降低正极材料中磁性物的方法，与实施例1中的方法相比，区别仅在于，旋风分离器入口风速为30m/s。
55.对比例5
56.本对比例提供的降低正极材料中磁性物的粉碎设备，与实施例1中的粉碎设备相同。
57.本对比例还提供一种降低正极材料中磁性物的方法，与实施例1中的方法相比，区别仅在于，旋风分离器入口气体固含量为0.5kg/m3。
58.按照国标gb/t 24533-2019中的附录k测量实施例及对比例中得到的正极材料中磁性物的含量，结果如下表所示。
[0059][0060]
通过上表中数据我们可知，使用本发明中降低正极材料磁性物的粉碎设备及方法的实施例中所得到的正极材料磁性物含量都较低。而对比例1中使用现有技术除磁的方法；对比例2中不经过除磁的方法；对比例3、4、5中使用本发明中粉碎设备，但各参数与本发明中规定不符的方法，都不能有效降低正极材料中磁性物的含量。本发明中降低正极材料磁性物的粉碎设备及方法可以极大提升正极材料的纯净度。
[0061]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种降低正极材料中磁性物的粉碎设备，其特征在于，包括连通设置的粉碎模块和旋风分离器，所述旋风分离器内壁设置有永磁棒。2.根据权利要求1所述的降低正极材料中磁性物的粉碎设备，其特征在于，所述永磁棒包括2～12个在旋风分离器内壁上均匀分布的永磁棒。3.根据权利要求1所述的降低正极材料中磁性物的粉碎设备，其特征在于，所述旋风分离器的出料口处设置有物料收集容器。4.根据权利要求1-3任一项所述的降低正极材料中磁性物的粉碎设备，其特征在于，还包括引风机，与所述旋风分离器的气体出口连通设置。5.一种降低正极材料中磁性物的方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的粉碎设备；所述永磁棒的磁场强度为8000～12000gs；所述旋风分离器的入口风速为14～20m/s，入口气体的固含量为0.1～0.3kg/m3。6.根据权利要求5所述的降低正极材料中磁性物的方法，其特征在于，粉碎模块将正极材料粉碎至d50为2～30μm。7.根据权利要求5或6所述的降低正极材料中磁性物的方法，其特征在于，粉碎结束后，还包括取下永磁棒，清理永磁棒上吸附的磁性物的步骤。

技术总结
本发明属于电池正极材料处理技术领域，具体涉及一种降低正极材料磁性物的粉碎设备及方法，在粉碎设备的旋风分离器内壁设置有永磁棒，所用的永磁棒的磁场强度为8000～12000GS，旋风分离器的入口风速为14～20m/s，入口气体的固含量为0.1～0.3kg/m3。此粉碎设备可以直接吸附刚粉碎完，夹杂在物料颗粒之间处于完全分散状态下的磁性物，可避免由于磁性物包埋在其余物料中导致其无法被完全除去的缺陷，能大幅度提升正极材料的纯净度。幅度提升正极材料的纯净度。幅度提升正极材料的纯净度。


技术研发人员：赵德 许开华 陈玉君 张明龙 范茂杰 周凌霄 杨雪强
受保护的技术使用者：格林美股份有限公司
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/8/31