閉式循環(huán)噴霧干燥機(jī)制備高純超細(xì)氧化鋁的工藝研究
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2020-08-23 16:00:23
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文章摘要：伴隨電子技術(shù)的快速發(fā)展和全球?qū)π履茉雌嚨母叨戎匾?，鋰電池憑著儲(chǔ)量大、輕巧、可反復(fù)充電、不含重金屬鎘等優(yōu)勢(shì)獨(dú)占市場(chǎng)鰲頭。陶瓷隔膜，因?yàn)樘沾筛裟つ陀袡C(jī)溶劑，拉伸強(qiáng)度高、穿刺強(qiáng)度高，熱收縮率低、破膜溫度高，與電解液相溶性好、吸收率高，能夠大大提高鋰電池的安…
伴隨電子技術(shù)的快速發(fā)展和全球?qū)π履茉雌嚨母叨戎匾?，鋰電池憑著儲(chǔ)量大、輕巧、可反復(fù)充電、不含重金屬鎘等優(yōu)勢(shì)獨(dú)占市場(chǎng)鰲頭。陶瓷隔膜，因?yàn)樘沾筛裟つ陀袡C(jī)溶劑，拉伸強(qiáng)度高、穿刺強(qiáng)度高，熱收縮率低、破膜溫度高，與電解液相溶性好、吸收率高，能夠大大提高鋰電池的安全性和循環(huán)使用壽命。
高純超細(xì)氧化鋁作為一種無(wú)機(jī)物，具有很高的熱穩(wěn)定性、化學(xué)惰性和良好的電 解液相溶性，是一種很好的鋰電池陶瓷隔膜涂層材料。鋰電池陶瓷隔膜對(duì)氧化鋁的純度、粒度、比表面積、形貌、分散性等均有嚴(yán)格要求。很長(zhǎng)一段時(shí)間里，很多國(guó)內(nèi)陶瓷隔膜企業(yè)所用氧化鋁依賴進(jìn)口，存在供應(yīng)量少、價(jià)格高的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)較多，產(chǎn)品質(zhì)量較差，主要表現(xiàn)在粒度不均勻、易團(tuán)聚、難分散。隨著鋰電池技術(shù)的不斷成熟和市場(chǎng)的快速發(fā)展，陶瓷隔膜產(chǎn)量逐漸在擴(kuò)大，氧化鋁越來(lái)越多地被應(yīng)用到陶瓷隔膜中。因此，研究與開(kāi)發(fā)高性價(jià)比的鋰電池陶瓷隔膜用高純超細(xì)氧化鋁生產(chǎn)工藝顯得非常重要和緊迫。
高純超細(xì)氧化鋁生產(chǎn)工藝 存在的缺點(diǎn)
(1) 分散劑是以“干法”方式加入到高純氧化鋁粉中，由于分散劑是微量的，而高純氧化鋁量大且比表面積大，因此存在分散劑在氧化鋁顆粒表面局部集聚，分布不均勻和表面改性不均勻、徹底的問(wèn)題；
(2) 采用“靜置沉降法“來(lái)對(duì)顆粒進(jìn)行分級(jí)，由于氧化鋁比重輕，因此顆粒沉降耗時(shí)非常長(zhǎng)，不適宜批量生產(chǎn)；
(3) 工藝中將除去沉積大顆粒后的漿料在烘箱中烘干， 由于氧化鋁粘度較大，采用烘箱烘干，烘干后的氧化鋁難免會(huì)出現(xiàn)結(jié)塊的現(xiàn)象，即使后續(xù)用氣流粉碎也會(huì)存在顆粒不均勻的問(wèn)題。
閉式循環(huán)噴霧干燥機(jī)制備高純超細(xì)氧化鋁 工藝流程
(1) 以含量不低于99.99%的氧化鋁粉和溶劑為原料配制成漿液，并加入占表面活性劑，攪拌均勻；溶劑采用具有親水性的液體物質(zhì)水或乙醇。
(2) 將漿液通過(guò)砂磨機(jī)研磨至所需粒度D100≤1.0μm；該砂磨機(jī)內(nèi)襯和研磨介質(zhì)球均為氧化鋯陶瓷材質(zhì)。
(3) 將研磨所得漿液通過(guò)閉式循環(huán)噴霧干燥機(jī)制備成純氧化鋁粉末；
(4) 將噴霧干燥所得粉末通過(guò)氣流粉碎獲得D50≤0.8μm，比表面積為3.9～8.0m2/g，純度≥99.99%，粒度均勻，分散性良好的高純超細(xì)氧化鋁粉。氣流粉碎采用流化床式氣流粉碎機(jī)，粉碎機(jī)腔體為陶瓷 材質(zhì)，且與物料接觸處均為塑料材質(zhì)。
高純超細(xì)氧化鋁專用閉式循環(huán)噴霧干燥機(jī) 工作原理
閉式循環(huán)噴霧干燥機(jī)是系統(tǒng)組成一個(gè)封閉的循環(huán)回路，載熱體可以循環(huán)使用。對(duì)于揮發(fā)物是有機(jī)化學(xué)溶劑、有毒或逸出后能對(duì)人身、環(huán)境造成危害物料的干燥，料液中含有的或產(chǎn)品是易氧化、的物料，一般情況下，需用這種流程的物料都是不能接觸氧氣的，所以載熱體大多使用惰性氣體(如氮?dú)狻⒍趸嫉?；此種方式又稱惰性氣體干燥。從干燥器排出的尾氣，經(jīng)過(guò)氣固分離后還要經(jīng)過(guò)冷凝器回收溶劑或去除濕分，再經(jīng)加熱器升溫后進(jìn)入干燥器進(jìn)行循環(huán)使用。通過(guò)載熱體和閉式循環(huán)方式，我們可以有效的避免物質(zhì)干燥遭遇高溫危險(xiǎn)、防止噴霧干燥過(guò)程中與氧氣接觸，粉塵90%以上回收等。
閉式循環(huán)噴霧干燥機(jī)目前已經(jīng)成熟應(yīng)用于甲苯、乙醇、己烷、汽油等制成的懸濁液，以惰性氣體(或氮?dú)?做為干燥介質(zhì)的產(chǎn)品的閉路循環(huán)式噴霧干燥工藝。整個(gè)過(guò)程產(chǎn)品無(wú)氧化，介質(zhì)可回收，惰性氣體(或氮?dú)?可循環(huán)利用。為回收設(shè)計(jì)的閉式循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)防爆控制要求極高，系統(tǒng)自控性能極高，GMP要求苛刻。常用于精密陶瓷、電池材料、硬質(zhì)合金(Wc.Fe)粉的噴霧干燥。
閉式循環(huán)噴霧干燥機(jī)在滿足高純超細(xì)氧化鋁生產(chǎn)工藝要求的同時(shí)，具有安全、環(huán)保、節(jié)能和技術(shù)實(shí)用的特點(diǎn)，整個(gè)制備過(guò)程均采取了防污染措施，設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用陶瓷和塑料材質(zhì)、表面活性劑選擇不含金屬離子的有機(jī)物，與現(xiàn)有技術(shù)相比，產(chǎn)品純度更高，避免了金屬離子對(duì)產(chǎn)品性能的影響。
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