【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料，涉及一种基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置及方法。
技术介绍
1、随着消费电子产品和电动交通工具市场的蓬勃发展，目前对于高效电化学储能设备的需求日渐增加。二次电池作为现代电化学储能设备的代表，具有轻量化设计、高能量密度、长循环寿命等诸多优势，被广泛应用到了交通运输、工业生产以及生活娱乐的各类电子器件中。值得注意的是，在电池生产、储运、封装、报废的全生命周期中，会产生大量的废旧电池材料以及各类型的卤族废气，如氟利昂、氟化碳、氟化氢、氯化氢等。此类废弃物处理成本高昂，对环境威胁极大，属于可回收的高值材料。固相的废旧电池材料可通过拆解、破碎、筛分、纯化、再利用等方式进行有效回收，而气相的卤族废弃物的规模化回收利用研究在国内依然处于技术空白阶段。针对电池生产使用环节所产生的卤族废气进行有效的回收利用，是当下科学研究与行业关注的热点问题。
2、卤族元素所含外层孤对电子对于多种电池(锂电池、镁电池、钠电池等)的阳极/隔膜界面离子传输具有调控作用，通过涂覆、气相沉积、化学接枝等方法在隔膜表面负载卤族物质可协助构建均匀致密的sei层，降低金属枝晶穿刺/渗透所带来的界面安全风险。值得注意的是，此类方法通常需使用成本昂贵的纯化学品作为隔膜改性物质，制取的改性涂层/沉积层离子电导率差，在电池首圈循环中会消耗相当一部分的载流子(如氟磷酸根易与锂离子结合)。除此之外，单组分改性隔膜通常仅能适配单电池体系，无法作为通用的高性能隔膜产品适配于不同电池体系。而使用电池生产使用环节收集得到的卤族废气作为隔膜的改性气体
3、等离子体技术作为高效清洁的改性手段，常用于气相环境下的隔膜改性工作，该技术所产生的高能态自由基可与聚烯烃材料发生化学反应，实现隔膜的表面化学修饰，可协助制取分布更均匀、结合更紧密的隔膜改性层。介质阻挡放电技术作为最具应用前景的等离子体处理方式，不需要使用特殊的密闭空腔以维持真空环境，可在常压或低压下稳定工作，在高压条件下也可避免弧光放电，该技术为使用卤族废气对隔膜进行连续化改性创造了条件。
4、目前现有的大型介质阻挡放电装置常用于臭氧发生、vocs气体处理、尾气净化等，缺乏能够适用于废气对隔膜表面进行流水处理的一体化工业化装置，以对污染性废气进行回收利用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中缺乏能够适用于废气对隔膜表面进行流水处理的一体化工艺的技术问题，提供一种基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置及方法。
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、第一方面，本专利技术提供一种基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置，包括：
4、气体混合单元，所述气体混合单元包括若干废气储气瓶；所述废气储气瓶依次连接有送气管道和混气室；
5、等离子体处理单元，所述等离子体处理单元包括与混气室出口通过管道连接的密闭处理空腔；所述密闭处理空腔连接有常压放电控制装置；密闭处理空腔的内壁相对设置有放电电极；所述放电电极之间设置有放电阻挡介质；密闭处理空腔的两侧均设置有卷绕装置；所述卷绕装置用于将隔膜输送至密闭处理空腔内进行改性并收集改性后的隔膜。
6、进一步地，还包括回收单元，所述回收单元包括尾气回收装置；所述尾气回收装置通过管道与密闭处理空腔的出口连接。
7、进一步地，所述回收单元还包括回流管道；所述密闭处理空腔排出的废气一部分被尾气回收装置回收，另一部分通过回流管道汇入密闭处理空腔。
8、进一步地，所述尾气回收装置与密闭处理空腔之间的支路管道上设置有出口阀门；所述混气室与密闭处理空腔之间的支路管道上设置有回流阀门。
9、进一步地，还包括调控单元；所述调控单元包括集成与控制显示器；所述集成与控制显示器分别连接有流量调节阀、流量传感器、电参数测试探头、腔体温度传感器、第一气体取样管路和第二气体取样管路；所述流量调节阀与流量传感器均设置于送气管道上；电参数测试探头用于监测密闭处理空腔内的反应物电学参数；腔体温度传感器用于监测密闭处理空腔内的介质温度；气体流量计设置于送气管道和密闭处理空腔的出口管道上；所述第一气体取样管路和第二气体取样管路分别用于采集密闭处理空腔入口与出口处的废气，通过集成与控制显示器分析反应前后的废气参数与等离子体处理过程中的装置放电情况。
10、进一步地，所述放电阻挡介质上设置有缓流结构；所述缓流结构包括若干带圆孔的金属板，所述金属板在电阻挡介质上倾斜设置；所述集成与控制显示器内设置有电参数分析仪与气相色谱仪。
11、进一步地，所述混气室内设置有混气风扇，用于实现对混合废气的充分混合；混气室还设置有泄压阀。
12、进一步地，所述送气管道上设置有送气风扇。
13、第二方面，本专利技术提供一种采用上述装置的基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性方法，包括以下步骤：
14、启动尾气回收装置，打开回流阀门、出口阀门和混气风扇，将各废气储气瓶中的卤族废气通入气体混合装置中，调整流量调节阀，充分混合至气体取样管路所采集到的混气浓度稳定；
15、将待处理隔膜穿入卷绕装置与密闭处理空腔中，设置收放卷张力与速度至隔膜收放卷稳定；
16、依次启动常压放电控制装置、集成与控制显示器，使用混合废气对隔膜进行连续的等离子体处理；
17、依据集成与控制显示器显示的混合废气处理结果，通过调整回流阀门与出口阀门来控制通过气流量大小。
18、进一步地，所述废气储气瓶中的气体为氟利昂、氯化氢、溴化氢、氟化碳和氟化氢中的一种或多种；所述卷绕装置的放卷速度为1mm/s-999mm/s。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
20、本专利技术公开了一种基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置及方法，通过混合室将卤族废气混合，然后在密闭处理空腔中对隔膜进行等离子体处理，制得适配于多电池体系的高性能“高熵”表面改性隔膜；实现了对污染性强、处理成本高昂的卤族废气的规模化回收利用，减少隔膜改性工作中昂贵化学品的使用，具有良好的生态效益及经济价值；此外，本专利技术制取的“高熵”表面改性隔膜相比于单一组分改性隔膜具有更高的表面能，对电解液润湿性好，离子电导率高，可适配于多种电池体系，有效调控电池阳极与隔膜界面的离子分布，增强电池循环稳定性。
21、进一步地，本专利技术还设置有回收单元，密闭处理空腔排出的废气一部分被尾气回收装置回收，另一部分通过回流管道汇入密闭处理空腔，参与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置，其特征在于，还包括回收单元，所述回收单元包括尾气回收装置(12)；所述尾气回收装置(12)通过管道与密闭处理空腔(17)的出口连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置，其特征在于，所述回收单元还包括回流管道(16)；所述密闭处理空腔(17)排出的废气一部分被尾气回收装置(12)回收，另一部分通过回流管道(16)汇入密闭处理空腔(17)。
4.根据权利要求3所述的一种基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置，其特征在于，所述尾气回收装置(12)与密闭处理空腔(17)之间的支路管道上设置有出口阀门(13)；所述混气室(22)与密闭处理空腔(17)之间的支路管道上设置有回流阀门(15)。
5.根据权利要求1所述的一种基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置，其特征在于，还包括调控单元；所述调控单元包括集成与控制显示器(23)；所述集成与控制显示器(2
6.根据权利要求5所述的一种基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置，其特征在于，所述放电阻挡介质(9)上设置有缓流结构(10)；所述缓流结构(10)包括若干带圆孔的金属板，所述金属板在电阻挡介质(9)上倾斜设置；所述集成与控制显示器(23)内设置有电参数分析仪与气相色谱仪。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置，其特征在于，所述混气室(22)内设置有混气风扇(21)，用于实现对混合废气的充分混合；混气室(22)还设置有泄压阀(20)。
8.根据权利要求7任一项所述的一种基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置，其特征在于，所述送气管道(2)上设置有送气风扇(1)。
9.一种采用权利要求8所述装置的基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性方法，其特征在于，所述废气储气瓶(24)中的气体为氟利昂、氯化氢、溴化氢、氟化碳和氟化氢中的一种或多种；所述卷绕装置(14)的放卷速度为1mm/s-999mm/s。
...【技术特征摘要】
1.基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置，其特征在于，还包括回收单元，所述回收单元包括尾气回收装置(12)；所述尾气回收装置(12)通过管道与密闭处理空腔(17)的出口连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置，其特征在于，所述回收单元还包括回流管道(16)；所述密闭处理空腔(17)排出的废气一部分被尾气回收装置(12)回收，另一部分通过回流管道(16)汇入密闭处理空腔(17)。
4.根据权利要求3所述的一种基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置，其特征在于，所述尾气回收装置(12)与密闭处理空腔(17)之间的支路管道上设置有出口阀门(13)；所述混气室(22)与密闭处理空腔(17)之间的支路管道上设置有回流阀门(15)。
5.根据权利要求1所述的一种基于介质阻挡放电技术和卤族废气的隔膜改性装置，其特征在于，还包括调控单元；所述调控单元包括集成与控制显示器(23)；所述集成与控制显示器(23)分别连接有流量调节阀(3)、流量传感器(4)、电参数测试探头(6)、腔体温度传感器(7)、气体流量计(19)、第一气体取样管路(5)和第二气体取样管路(11)；所述流量调节阀(3)与流量传感器(4)均设置于送气管道(2)上；电参数测试探头(6)用于监测密闭处理空腔(17)内的反应物电学参数；腔体温度传感器(7)用于监测密闭处...
【专利技术属性】
技术研发人员：王嘉楠，崔翔明，何华杰，张婧仪，孙世翼，张佳欣，延卫，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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