一种制备锂离子电池负极材料的高温装置及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种制备锂离子电池负极材料的高温装置及其制备方法，所述高温装置包括仓体以及与仓体连接的真空装置、传动装置、混气装置和尾气处理装置；所述仓体包括真空反应室和回转收集室，所述回转收集室的前端连通真空反应室，回转收集室的后端分别连接所述真空装置、传动装置和混气装置，尾气处理装置连接真空反应室；所述真空反应室和回转收集室分别安装独立的加热装置，能够单独控制真空反应室和回转收集室的温度。所述制备方法为在真空反应室和回转收集室内分别放置氧化亚硅原料和内核材料，分别控制真空反应室和回转收集仓的反应温度，使气相氧化亚硅沉积在内核材料表面，形成纳米级包覆层，再进行碳包覆后即得到锂离子电池负极材料。

【技术实现步骤摘要】
一种制备锂离子电池负极材料的高温装置及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池负极材料制备
，具体涉及一种制备锂离子电池负极材料的高温装置及其制备方法。
技术介绍
随着现代消费、电子、电动汽车行业的快速发展，作为能源的锂离子电池的研究和产业化进程也越来越重要。锂离子电池的能量密度作为衡量电池性能的重要指标，仍然需要进一步提升。然而，传统的碳类负极材料的能量密度提升已经到达极限，不能满足高能量密度锂离子电池的需求。为了促进锂离子电池及相关行业的进一步发展，满足市场对锂离子电池产品的需求，具有高理论比容量的新型锂离子电池负极材料被广泛关注，诸如硅基负极、锗基负极和锡基负极等。但新型负极材料在与锂进行合金化/非合金化反应时，通常伴随着巨大的体积膨胀，导致材料粉化，失去导电接触，从而导致材料稳定性降低。氧化亚硅负极材料具有数倍于传统碳基材料的理论比容量，相比于其他新型负极材料，体积膨胀较小，研究人员通过使用表面包覆、表面改性或纳米化等方法，改善并提升氧化亚硅材料的电子导电性与循环稳定性，大大提高了氧化亚硅实际应用的前景。目前，主流电池厂商一般直接使用C-SiOx材料或将C-SiOx与其他负极材料进行机械混合使用。专利CN202010337106.6提供了一种锂离子电池负极材料及其制备方法和装置，该制备方法包括：混合微米级的硅和二氧化硅，压实成块，得到Si/SiO2混合材料；在真空下，以不同的升温速率分别加热气化混合材料与金属镁至不同的预定温度；将气相的SiOx与气相的镁通过冷却混合沉积；经过粉碎、分级、除磁、碳包覆，得到锂离子电池负极材料。该制备装置依次设置第一加热腔体、可旋转的物料收集辊和第二加热腔体；第一加热腔体和第二加热腔体分别用于容装需要加热的物料Si/SiO2混合材料与金属镁，所述收集辊用于使气相的SiOx与气相的镁冷却沉积在辊表面而实现物料的收集；所述收集辊设有对其表面温度进行控制的温控设备。现有的氧化亚硅负极制备技术中，不仅高耗能，产率低，而且批次稳定性差，材料质量层次不齐，严重限制了氧化亚硅负极材料规模化制备。另外，经过粉碎、包覆后形成的C-SiOx在与其他负极材料进行机械混合时，还存在着颗粒过大，循环过程中粉化等问题，导致电池性能迅速恶化，严重影响了氧化亚硅负极产业化应用。
技术实现思路
为了解决上述问题，首先，本专利技术提供一种制备锂离子电池负极材料的高温装置，所述高温装置包括仓体以及与仓体连接的真空装置、传动装置、混气装置和尾气处理装置；所述仓体包括真空反应室和回转收集室，所述回转收集室的前端连通真空反应室，回转收集室的后端分别连接所述真空装置、传动装置和混气装置，尾气处理装置连接真空反应室；所述真空反应室和回转收集室分别安装独立的加热装置，能够单独控制真空反应室和回转收集室的温度。本专利技术所述的高温装置将真空反应室与回转收集室互相连通而成为一个仓体，并能够单独控制真空反应室和回转收集室内部的温度，单独控制回转收集室的回转收集方式，通过分别调节真空反应室与回转收集室的温度、回转收集室的回转速度，得到批次稳定、均匀可控的氧化亚硅负极材料。所述真空反应室由内到外依次包括反应腔、加热层和第一保温层；所述反应腔用以盛放氧化亚硅的原材料；所述加热层包围在反应腔外部且内部设有加热元件，用以对反应腔内的原材料进行加热；所述第一保温层包围在加热层外部，用以对所述真空反应室的隔热和保温。优选的，所述反应腔为坩埚，耐高温性能优异，适用于本专利技术的无机原料的高温加热。所述反应腔内部设有第一温控部件，第一温控部件连接加热层的加热元件，控制加热温度。所述真空反应室的顶部设有顶端开口，所述顶端开口处设有第一密封法兰，控制反应腔与外界的连通和密闭。所述真空反应室的侧壁的上部设有排气口，所述排气口连通所述反应腔与尾气处理装置。所述回转收集室由内到外依次包括回转炉膛、预制加热体、第二保温层和支撑转轴；所述回转炉膛的前端与所述反应腔的侧面连通，且内部设有多个导料板，所述导料板的一端固定在回转炉膛的内壁上，另一端伸向回转炉膛内部且悬空，用以带动物料匀速运动；所述支撑转轴设在回转炉膛的两端，用以支撑所述回转炉膛并辅助回转炉膛转动。所述预制加热体均匀设在回转炉膛的外部，用以对回转炉膛内部的物料回转加热。所述第二保温层包围在预制加热体的外部，用以对回转炉膛进行隔热和保温。所述回转炉膛的横截面的形状选自圆形、椭圆形、方形或其它多边形，优选的，所述回转炉膛的横截面的形状为圆形或椭圆形。优选的，所述回转炉膛为坩埚，耐高温性能优异，适用于本专利技术的无机原料的高温加热。优选的，所述导料板交错设置在回转炉膛内，提高物料在回转炉膛内的混乱程度，促进气相氧化亚硅、内核材料和所述混气装置提供的工艺气体充分接触和反应。所述导料板与回转炉膛内壁之间的角度为20-90°。更优选的，所述导料板的长度与回转炉膛的内直径的比例为1：(3-5)。所述回转炉膛的内部设有第二温控部件，第二温控部件连接预制加热体，控制预制加热体的加热温度。所述回转炉膛的后端设有固定法兰，固定法兰机械连接所述传动装置，在密封回转炉膛的同时，在传动装置的传动轴的带动下做回转转动。所述回转收集室的后端设有侧端开口，所述侧端开口处设有第二密封法兰，控制回转收集室与外界的连通和密闭。所述第二密封法兰的盘体中设置旋转密封轴，用于所述传动轴的真空动密封。所述旋转密封轴的密封形式，包括但不限于固体接触式动密封、液体式真空动密封或磁流体真空动密封中的一种或多种组合。所述回转收集室的后端设有抽气口，所述抽气口与所述真空装置连接；所述固定法兰和第二密封法兰上均设有进气口，并与所述混气装置连接。所述支撑转轴包括上下两根支撑杆和一个滚轮，滚轮连接在两根支撑杆之间，两根支撑杆分别固定在仓体内壁的顶部和底部，回转炉膛的一端穿过滚轮，滚轮既能支撑回转炉膛，又不阻碍回转炉膛转动。所述仓体的内壁设有冷却水套，即所述真空反应室和回转收集室的外侧设有冷却水套，用以仓体整体的冷却降温。冷却水套通过管路连接外部供水装置，例如冷水机。所述真空装置通过管道与仓体的抽气口连通，对所述仓体进行抽真空。所述真空装置包括真空泵和真空测量计，所述真空泵设置于仓体的外部，真空测量计分别设在所述反应腔和回转炉膛的内部。所述真空泵选自干式机械泵、油封机械泵、吸附泵、扩散泵、升华泵、涡轮分子泵、复合涡轮泵、低温冷凝泵、罗茨泵中的一种或多种组合。所述真空测量计选自麦克劳真空规、热传导真空规、电离真空规中的一种或多种组合。所述传动装置包括传动电机、传动链条和传动轴，所述传动电机设置于仓体的外部，用以提供回转动力；所述传动链条设置于传动电机与传动轴之间，用以连接传动电机与传动轴并带动传动轴运动；所述传动轴为中空转轴，贯穿所述旋转密封轴且机械连接固定法兰，用以带动回转收集室回转。所述混气装置通过管道与所述回转收集室的回转炉膛连通，用以通入工艺气体。所述混气装置包括气体快接管道和混气罐，所述气体快接管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备锂离子电池负极材料的高温装置，其特征在于，所述高温装置包括仓体以及与仓体连接的真空装置、传动装置、混气装置和尾气处理装置；所述仓体包括真空反应室和回转收集室，所述回转收集室的前端连通真空反应室，回转收集室的后端分别连接所述真空装置、传动装置和混气装置，尾气处理装置连接真空反应室；所述真空反应室和回转收集室分别安装独立的加热装置，能够单独控制真空反应室和回转收集室的温度。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备锂离子电池负极材料的高温装置，其特征在于，所述高温装置包括仓体以及与仓体连接的真空装置、传动装置、混气装置和尾气处理装置；所述仓体包括真空反应室和回转收集室，所述回转收集室的前端连通真空反应室，回转收集室的后端分别连接所述真空装置、传动装置和混气装置，尾气处理装置连接真空反应室；所述真空反应室和回转收集室分别安装独立的加热装置，能够单独控制真空反应室和回转收集室的温度。


2.根据权利要求1所述的高温装置，其特征在于，所述真空反应室由内到外依次包括反应腔、加热层和第一保温层；所述反应腔用以盛放氧化亚硅的原材料；所述加热层包围在反应腔外部且内部设有加热元件；所述第一保温层包围在加热层外部。


3.根据权利要求2所述的高温装置，其特征在于，所述反应腔的内部设有第一温控部件，第一温控部件连接加热层的加热元件，控制加热温度；
所述真空反应室的顶部设有顶端开口，所述顶端开口处设有第一密封法兰；
所述真空反应室的侧壁的上部设有排气口，所述排气口连通所述反应腔与尾气处理装置。


4.根据权利要求1所述的高温装置，其特征在于，所述回转收集室由内到外依次包括回转炉膛、预制加热体、第二保温层和支撑转轴，所述预制加热体均匀设在回转炉膛的外部，所述第二保温层包围在预制加热体的外部，所述支撑转轴设在回转炉膛的两端；
所述回转炉膛的前端与所述反应腔的侧面连通，且内部设有多个导料板，所述导料板的一端固定在回转炉膛的内壁上，另一端伸向回转炉膛内部且悬空，用以带动物料匀速运动。


5.根据权利要求4所述的高温装置，其特征在于，所述导料板交错设置在回转炉膛内，所述导料板与回转炉膛内壁之间的角度为20-90°；
所述导料板的长度与回转炉膛的内直径的比例为1：(3-5)。


6.根据权利要求4所述的高温装置，其特征在于，所述回转炉膛的内部设有第二温控部件，第二温控部件连接预制加热体，控制预制加热体的加热温度；
所述回转炉膛的后端设有固定法兰，固定法兰机械连接所述传动装置；
所述回转收集室的后端设有侧端开口，所述侧端开口处设有第二密封法兰，所述第二密封法兰的盘体中设置旋转密封轴，用于所述传动轴的真空动密封；
所述回转收集室的后端设有抽气口，所述抽气口与所述真空装置连接；所述固定法兰和第二密封法兰上均设有进气口，并与所述混气装置连接。


7.根据权利要求6所述的高温装置，其特征在于，所述真空装置通过管道与所述抽气口连通，所述真空装置包括真空泵和真空测量计，所述真...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐泉，刘柱，李阁，黄林波，李金熠，程晓彦，
申请(专利权)人：江西壹金新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36