简述锂离子电池三元材料喷雾造粒三种设备

为提高三元材料的倍率性能，可将材料一次单晶研磨成纳米级材料，再用喷雾造粒的方法将纳米级三元材料加工成十几微米的二次球团聚体，以改善纳米材料在电池制备过程中的加工性能。其制备工艺流程。该工艺过程所需的设备有搅拌磨、砂磨机、喷雾干燥机。下面简单介绍一下这三种设备。

(1)搅拌磨

搅拌磨主要用于三元材料的初步混合与研磨，lOum左右的三元材料经搅拌磨研磨后的粒度能降低到2～5pm。研磨介质一般选择氧化锆球，直径为Smm左右。混合时按一定比例加入纯水、黏结剂和三元材料。若每天的产量定为500kg，则搅拌磨体积选用600L，每批处理量为300L，固含量为30%，每个批次的处理时间为th左右。

(2)卧式砂磨机

砂磨机具有高效分散作用和超细研磨作用，是制备超细研磨、纳米研磨的主要设备。卧式砂磨机主要组成部分有：主机、研磨桶、循环泵、冷却系统、电器箱、配套连接管路等。

研磨桶分为内桶和外桶，中间带冷却夹层，外桶一般是不锈钢材质；内桶材质可以是金属、氧化锆陶瓷、碳化硅、碳化钨、聚氨酯等。金属材质成本低，但会对产品造成金属污染；氧化锆陶瓷无金属污染，但散热性较差、成本高；碳化硅无金属污染，散热性比陶瓷好，但成本高；碳化钨因为成本很高，目前市场上很少使用；聚氨酯散热性很差。几种材质的优缺点见表1。为防止金属污染，三元材料用砂磨机的内衬多采用氧化锆材质。

砂磨机内筒材质优缺点对比表

转子是砂磨机很重要的一部分，可分为盘片式、棒销式、涡轮式等。盘片式多用于分散微米级材料，成本低，剪切力小；棒销式剪切力大，多用于分散纳米级材料；涡轮式用于低黏度物料的纳米级研磨，剪切力比棒销式小，产能稍低。转子的质料可选择金属、氧化锆陶瓷、聚氨酯等几种。

砂磨机最常出现的问题是机械密封泄漏、堵机、设备温度过高等。机械密封泄漏是目前砂磨机行业内最主要的一个故障，这跟设备的稳定性、精密度、使用材质关。堵机也是砂磨机在工作时经常出现的一个故障，造成堵机的原因有：①浆料在预分散时没有分散好，进入砂磨机后堵塞分离器；②分离器规格选择错误，浆料粒径太大，分离器缝隙太小；③锆珠质量差，破碎后堵塞分离器等。设备温度过高的原因可能是冷却水的压力太小，进水温度高，锆珠填充量过大，转速过高等。

(3)啧雾干燥

喷雾干燥原理是在干燥塔的顶部导入热风，同时将液料送至塔顶，经过雾化器喷成雾化颗粒，这些颗粒的表面积大，遇高温热风后，水分迅速蒸发，在极短的时间内便成干燥品，从塔底排出，其热风与液滴接触后，温度迅速降低而引起湿度增大，作为废气从排风机排出。废气夹带的颗粒由分离装置收尘器回收。

(4)三元材料处理工艺实例

三元材料处理工艺实例中，以lOkg常规三元材料为原料，利用搅拌磨、砂磨机、喷雾干燥机制备出一次单晶为纳米级的倍率型三元材料。喷雾造粒后的产品有两种，一种是旋风收集的产品，一种是喷雾塔底部收集的产品。我们这里将旋风收集的产品命名为常规产品，将喷雾塔底部收集的产品命名为粗粉。