本实用新型涉及一种高导电性锂离子电池高镍正极材料的烧结装置，更具体的说，它涉及锂离子电池正极材料烧结装置领域。
背景技术：
为了提升新能源汽车的竞争力，市场对锂离子电池的容量以及循环性能和倍率性能的要求逐渐增高。高镍正极材料具有较高的放电容量，能够满足当今人们对新能源汽车续航的要求，被认为是下一代锂离子动力电池正极材料。然而，高镍正极材料的导电性较差，导致电池倍率性能不佳；其次，由于锂离子和二价镍离子半径较为接近，导致高镍正极材料在烧结过程中容易出现锂镍混排现象，使材料的容量降低和循环性能下降。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供了一种高导电性锂离子电池高镍正极材料的烧结装置，不仅能够降低高镍正极材料的混排程度，提高材料的循环性能和循环寿命，而且可以显著提高高镍材料的导电性能，提升材料的倍率性能。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种高导电性锂离子电池高镍正极材料的烧结装置，包括烧结炉和设置于烧结炉内的传送带，所述烧结炉包括预烧结室和与预烧结室的出口端连接的高温结烧室，所述高温结烧室的出口端连接有二氧化碳等离子体处理室，所述烧结炉和二氧化碳等离子体处理室的进气端分别设置有通气管路，烧结炉和二氧化碳等离子体处理室的尾气排出口均设置有尾气处理装置。
为了更好分配每个烧结室不同气体的需求有不影响其他烧结室，作为优选，所述通气管路包括设置于高温烧结室进气端的双通气管路和分别设置于预烧结室与二氧化碳等离子体处理室的进气端的单通气管路。
为了更好的控制气体进入的体积比及更有效的将一部分氧气转变成臭氧，作为优选，所述双通气管路包括并列设置的两个管路，每个管路上分别设有流量计，任一管路上设有臭氧发生器。
为了提高烧结质量，作为优选，所述的单通气管路和双通气管路的管路上分别设有气体过滤装置。
为了更方便控制气体的进出，作为优选，所述的单通气管路和双通气管路的管路上分别设有通气阀门。
为了更好的控制气体的，作为优选，所述的单通气管路和双通气管路上分别设有压力表和流量计。
为了提高材料的稳定性和一致性，作为优选，所述预烧结室和高温烧结室分别连接有温度传感器。
为了控制更好的烧结效果，作为优选，所述预烧结室的温度为300~700ºc、高温烧结室的温度为700~860ºc，二氧化碳等离子体处理室的温度为30~700ºc。
为了平衡气压和达到环保循环效果，作为优选，所述烧结炉的尾气排出口设有尾气阀门，所述的尾气阀门与尾气处理装置间设有压力表和流量计。
本实用新型的有益效果是：臭氧气氛下烧结能够减少材料的烧结时间，节能并能提高材料的产能；减少烧结气体的用量，降低材料烧结的成本；能够降低高镍三元正极材料的锂镍混排程度，提高材料的一致性和稳定性。在烧结结束后进行等离子体二氧化碳处理，不仅能降低表面残碱含量，而且能提升材料导电性，显著提高材料的倍率性能。
附图说明
图1：为本实用新型制备装置的俯视图；
图2：为本实用新型制备装置的侧视图；
图3：为为本实用新型制备装置的双通气管路的结构图；
图4：为本实用新型制备装置的单通气管的结构图；
图5：为本实用新型的尾气吸收装置结构图；
图6：为本实用新型的实施例1所制备的正极材料在100mag-1电流密度下的充放电循环曲线；
图中：1、预烧结室；2、高温烧结室；3、二氧化碳等离子体处理室；4、单通气管路；5、双通气管路；6、尾气排出口；7、尾气处理装置；8、温度传感器；9、通气管路；10、传送带；11、通气阀门；12、气体过滤装置；13、流量计；14、臭氧发生器；15、增压泵；16、压力表；17、尾气阀门。
具体实施方式
下面通过实施例，结合附图，对本实用新型的技术方案进一步阐述说明。
如图1至图5所示，一种高导电性锂离子电池高镍正极材料的烧结装置，包括烧结炉和设置于烧结炉内的传送带10，所述烧结炉包括预烧结室1和与预烧结室1的出口端连接的高温结烧室，所述高温结烧室的出口端连接有二氧化碳等离子体处理室3，所述烧结炉和二氧化碳等离子体处理室3的进气端分别设置有通气管路9，烧结炉和二氧化碳等离子体处理室3的尾气排出口6均设置有尾气处理装置7。
所述通气管路包括设置于高温烧结室2进气端的双通气管路5和分别设置于预烧结室1与二氧化碳等离子体处理室3的进气端的单通气管路4。
通气管路分为单通气管路4和双通气管路5，单通气管路4用于通入单一气体，双通气管路5可通入两种不同的气体或两种不同气体的混合气体。
所述双通气管路5包括并列设置的两个管路，每个管路上分别设有流量计13，任一管路上设有臭氧发生器14。
对于双通气管路5，各管路都安装一个流量计13，用于检测各管路的流量以及各管路通入气体的体积比，可通过调节流量计13来控制通入不同气体的体积比；同时，其中有一个管路上安装有臭氧发生器14，用于将一部分氧气转变为臭氧。
所述的单通气管路4和双通气管路5的管路上分别设有气体过滤装置12，用于吸收气体中的固体颗粒物、水蒸气等。
所述的单通气管路4和双通气管路5的管路上分别设有通气阀门11。
所述的单通气管路4和双通气管路5上分别设有压力表16、流量计13和由压力表16与流量计13控制闭合的增压泵15。
各通气管路上均安装有压力表16、流量计13和增压泵15，用于检测通入气体的压力和流速，并可通过调节增压泵15来控制通入气体的压力和流速，当通入气体压力和流速低于一定值时，增压泵15自动开启。
所述预烧结室1和高温烧结室2分别连接有温度传感器8。
所述预烧结室1的温度为300~700ºc、高温烧结室2的温度为700~860ºc，二氧化碳等离子体处理室3的温度为30~700ºc。
高温烧结炉由三个部分组成，分别是预烧结室1、高温烧结室2和二氧化碳等离子体处理室3，温度分别控制在300~700ºc，700~860ºc，30~700ºc。预烧结室1和高温烧结室2中都安装有热电偶以监控烧结炉内的温度，使炉子恒定在某一特定温度，提高材料的稳定性和一致性。
高温烧结炉要有良好的控温保温性能和优异的耐腐蚀性能，确保材料在准确的温度下烧结。
所述烧结炉的尾气排出口6设有尾气阀门17，所述尾气阀门17与尾气处理装置7间设有压力表16和流量计13，用于平衡气压和吸收未被反应完全的臭氧和二氧化碳等气体。
该实用新型装置可用于制备的高镍正极材料的分子式为lini(1-x-y)coxmyo2，x y≤0.7，m为mn，al中的一种。
通过采用上述技术方案，
实施例1
将高镍正极材料前驱体ni0.8co0.1mn0.1(oh)2和锂盐lioh•h2o按照摩尔比为1：1.05的摩尔比混合均匀，放入高温烧结炉中，密封，检查装置气密性，并确保各管路的阀门均处于关闭状态，通气口设置在烧结室下端，出气口设置在烧结室上端。打开预烧结室1通气阀门11，通入空气，在500ºc下保温2h进行预烧结。预烧结结束后，关闭预烧结室1通气阀门11，将材料推入烧结室，同时打开烧结室氧气阀门通入氧气，在760ºc下烧结12h。其中，当烧结室内达到最高烧结温度后，打开臭氧发生器14，通入含臭氧的氧气烧结1h。当烧结进入冷却阶段时，关闭通臭氧阀门，待材料冷却至室温后，将材料推入二氧化碳等离子体发生器，反应时间控制在1h，收集高镍正极材料。(气体流速均设为2lh-1)将获得的高镍正极材料与superp、pvdf按照90:5:5的比例制成浆料，涂覆在铝箔上，烘干，辊压，得到正极极片，以锂片为对电极，组装成cr2025型半电池。电池在100mag-1电流密度下的充放电循环曲线如附图6所示。
实施例2-9
在实施例1的基础上，改变通气口和出气口的位置。在不同条件下获得的高镍正极材料所组装的扣式电池循环性能见表1(充放电电流密度为100mag-1)。
由实施例2~9可见，在其他条件不变的情况下，改变通气口和出气口位置，当通气口和出气口的位置都在烧结炉上部的时候，所容量保持率是最高的，达到更好的对应材料的循环性能。
实施例10-13
在实施例1的基础上，改变二氧化碳等离子体处理时间，分别为10min，20min，30min，50min。在不同条件下获得的高镍正极材料所组装的扣式电池循环性能见表2(充放电电流密度为100mag-1)。
表2不同二氧化碳等离子体处理时间所对应材料的循环性能
由实施例10~13可见，在其他条件不变的情况下，改变二氧化碳等离子体处理时间，当二氧化碳等离子处理时间为30min的时候，所容量保持率是最高的，达到更好的对应材料的循环性能。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
1.一种高导电性锂离子电池高镍正极材料的烧结装置，包括烧结炉和设置于烧结炉内的传送带（10），其特征在于：所述烧结炉包括预烧结室（1）和与预烧结室（1）的出口端连接的高温烧结室（2），所述高温烧结室（2）的出口端连接有二氧化碳等离子体处理室（3）；所述烧结炉和二氧化碳等离子体处理室（3）的进气端分别设置有通气管路（9），烧结炉和二氧化碳等离子体处理室（3）的尾气排出口（6）分别设置有尾气处理装置（7）。
2.根据权利要求1所述的一种高导电性锂离子电池高镍正极材料的烧结装置，其特征在于：所述通气管路（9）包括设置于高温烧结室（2）进气端的双通气管路（5）和分别设置于预烧结室（1）与二氧化碳等离子体处理室（3）的进气端的单通气管路（4）。
3.根据权利要求2所述的一种高导电性锂离子电池高镍正极材料的烧结装置，其特征在于：所述双通气管路（5）包括并列设置的两个管路，每个管路上分别设有流量计（13），任一管路上设有臭氧发生器（14）。
4.根据权利要求3所述的一种高导电性锂离子电池高镍正极材料的烧结装置，其特征在于：所述的单通气管路（4）和双通气管路（5）的管路上分别设有气体过滤装置（12）。
5.根据权利要求3所述的一种高导电性锂离子电池高镍正极材料的烧结装置，其特征在于：所述的单通气管路（4）和双通气管路（5）的管路上分别设有通气阀门（11）。
6.根据权利要求2所述的一种高导电性锂离子电池高镍正极材料的烧结装置，其特征在于：所述的单通气管路（4）和双通气管路（5）上分别设有压力表（16）和流量计（13）。
7.根据权利要求2所述的一种高导电性锂离子电池高镍正极材料的烧结装置，其特征在于：所述预烧结室（1）和高温烧结室（2）分别连接有温度传感器（8）。
8.根据权利要求1所述的一种高导电性锂离子电池高镍正极材料的烧结装置，其特征在于：所述预烧结室（1）的温度为300~700ºc、高温烧结室（2）的温度为700~860ºc，二氧化碳等离子体处理室（3）的温度为30~700ºc。
9.根据权利要求1所述的一种高导电性锂离子电池高镍正极材料的烧结装置，其特征在于：所述烧结炉的尾气排出口（6）设有尾气阀门（17），所述的尾气阀门（17）与尾气处理装置（7）间设有压力表（16）和流量计（13）。
技术总结