高温回转管式炉在新能源材料制备中的应用介绍

高温回转管式炉在镍钴锰酸锂（333、442、523、622、811）前驱体的干燥、预氧化、烧结，钴酸锂前驱体四氧化三钴的烧结，锰酸锂的烧结，磷酸铁锂前驱体磷酸铁的脱水、烧结，锂电池废粉的烧结，天然石墨、人造石墨、硅碳、生物质碳等负极材料的碳化、CVD气相包覆等介绍.

一、正极材料前驱体处理

1. 镍钴锰酸锂（NCM，如333、442、523、622、811）前驱体

• 干燥与预氧化：在回转窑中于100~600℃进行预烧，时间约5~6小时，将氢氧化物前驱体转化为氧化物，释放水分并初步氧化，提升后续烧结效率。
• 烧结：与锂源（如碳酸锂或氢氧化锂）混合后，在高温回转管式炉中于700~950℃烧结，通入空气或氧气，形成层状结构，控制晶粒尺寸与阳离子混排程度，提升容量与循环性能。

2. 钴酸锂（LCO）前驱体——四氧化三钴（Co₃O₄）

• 烧结：与碳酸锂混合后，采用两段式烧结（如700℃保温200min + 950℃保温540min），通入空气，控制晶粒生长与表面形貌，提升压实密度与电化学性能。

3. 锰酸锂（LMO）

• 烧结：采用分段升温工艺，先在200~300℃脱水，再在850~900℃高温烧结10~12小时，通入氮气或空气，形成尖晶石结构，掺杂Al、Ti等元素可提升结构稳定性。

4. 磷酸铁锂（LFP）前驱体——磷酸铁（FePO₄）

• 脱水与烧结：在回转窑中于700~800℃脱水并分解，控制升温速率避免局部蒸汽压过高，确保结晶度与相纯度；随后与锂源混合烧结生成LFP，控制粒径与碳包覆均匀性。

二、负极材料处理

1. 天然石墨、人造石墨

• 高温碳化：在回转管式炉中于1000~1200℃进行高温热处理，去除杂质、提升石墨化度，改善导电性与循环稳定性。
• CVD气相包覆：在高温下通入碳源气体（如甲烷、乙炔），在石墨表面沉积一层无定型碳，形成“核-壳”结构，提升首次库伦效率与循环性能。

2. 硅碳复合材料

• 碳化与包覆：将硅粉与碳源混合后，在回转炉中于600~900℃碳化，形成Si/C复合结构；后续可通过CVD工艺进一步包覆碳层，缓解硅体积膨胀问题。

3. 生物质碳

• 碳化处理：在惰性气氛下于600~900℃热解生物质（如椰壳、稻壳），制备多孔碳材料，调控孔隙结构与比表面积，适用于快充型负极或电容型材料。

三、锂电池废粉回收处理

• 烧结再生：将回收的正极粉末（如NCM、LCO）在回转炉中于600~900℃烧结，去除有机物、分解碳酸盐，恢复晶体结构，实现材料再生。