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三元材料粉碎工艺及设备

2021-11-24
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作者:埃尔派
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三元材料是由1μm左右的单晶团聚而成的二次球体,二次球粒径在3~40μm。三元材料前驱体和锂源的混合物在匣钵中经高温煅烧后,有24%以上的烧失率,所以材料板结严重,需要先使用破碎设备将几厘米的大块物料破碎成几毫米的小块,再用粉磨设备将几毫米的小块粉磨成最终产品。...

三元材料是由1μm左右的单晶团聚而成的二次球体,二次球粒径在3~40μm。三元材料前驱体和锂源的混合物在匣钵中经高温煅烧后,有24%以上的烧失率,所以材料板结严重,需要先使用破碎设备将几厘米的大块物料破碎成几毫米的小块,再用粉磨设备将几毫米的小块粉磨成最终产品。

三元材料重要的质量指标之一是粒度及粒度分布,粒度及粒度分布会影响三元材料的比表面积、振实密度、压实密度、加工性能及点化学性能。所以锂离子电池用三元材料需严格控制粒度及粒度分布。

不同粉碎设备的给料粒度和产品粒度各不相同,需要根据设备具体情况将板结的三元材料逐级破碎。下表为三元材料常用四种设备的对比。

三元材料常用粉碎设备对比表

粉碎设备

给料粒度/mm

产品粒度/μm

常见功率/kW

功率对应的产能/(kg/h)

颚式破碎机

300~1000

2000~20000

1.5

450

辊式破碎机

<200

1000~20000

2.2

500

气流粉碎机

<3

1~50

60(含压缩空气)

300

机械粉碎机

<10

1~15

12

100

根据四种设备的性能对比,可设计出三元材料常见的粉碎工艺流程为:颚式破碎 → 辊式破碎 → 气流粉碎(机械粉碎)。

常见三元材料粉碎工艺流程图

Ternarymaterialgrindingprocess

三元材料的粉碎设备

粉碎设备按照粉碎产品的粒度可分为:

①粗碎设备,如颚式破碎机、辊式破碎机、锤式粉碎机等;

②细碎设备,如球磨机、棒磨机等;

③超细粉碎设备,如离心磨、搅拌磨、气流磨、砂磨机和雷蒙磨等。

按是否利用磨碎介质可分为:

①有介质磨碎设备,如球磨机、砂磨机;

②无介质磨碎设备,如气流磨、胶体磨、雷蒙磨等。

几种常见粉碎设备的对比

粉碎设备

粉碎机理

给料粒度/mm

产品粒度/μm

适用场合

颚式破碎机

压劈折

300~1000

2000~20000

粗、中碎硬质料

辊式破碎机

<40

1000~20000

中、细碎硬、软质料

球磨机

磨碎、冲击

<5

20~200

粗、细磨硬质料和腐蚀性料

气流粉碎机

撞击、研磨

<2

1~30

细磨软、中硬质料

  • 颚式破碎机

颚式破碎机破碎方式为曲动挤压型,电动机驱动皮带和皮带轮,通过偏心轴使动颚上下运动。颚式破碎机的结构主要有机架、偏心轴大皮带轮、飞轮、动颚、侧护板等。

优点:破碎比大,产品粒度均匀;结构简单,工作可靠;物料口调整范围大。缺点:存在空转行程,因而增加了非生产性功率消耗;破碎黏湿物料时会使生产能力下降,甚至发生堵塞现象。

  • 辊式破碎机

辊式破碎机通过电机带动辊轮,按照相对方向运动旋转。在破碎物料时,物料从进料口通过辊轮,经碾压而破碎,破碎后的成品从底架下面排出。

优点:结构简单,紧凑轻便,造价低廉,能粉碎黏湿物料。缺点:生产能力低;不能破碎大块物料,也不宜破碎坚硬物料,通常用于中硬或松软物料的中、细碎。

  • 流粉碎机

气流粉碎机以高速气流为动力和载体,通过粉碎室内的喷嘴把压缩空气形成的气流束变成速度能量。影响气流粉碎效果的因素包括原料初始粒度、喷嘴直径、分级轮转速、工作压力、进料速度等。

气流粉碎机主要有:水平圆盘式气流粉碎机、0型循环管式气流粉碎机、对喷是气流粉碎机、靶式气流粉碎机、流化床式气流粉碎机等几种类型。

  • 机械粉碎机

低能耗:集离心粉碎、冲击粉碎、挤压粉碎于一身,比其他类机械粉碎机节能高达40%~50%。

高细度:配备自分流式分级系统,产品细度≥2500目。

入料范围大:入料粒度≤10mm。

低磨损:粉碎分级部分易损件采用刚玉陶瓷材料,使用寿命长。

气流粉碎机和机械粉碎机性能对比

项目

原理

结构

能耗

磨损

产能

气流粉碎机

利用压缩气体作动力

简单,有专门的磨腔

机械粉碎机

利用机械能作动力

动盘与定盘上安装刀片

一般

 

 

文章来源:中国粉体网

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