【技术实现步骤摘要】
本技术涉及纳米材料制备，具体为一种利用激光生产锂电池硅碳负极材料的制备系统。
技术介绍
1、近年来，纳米颗粒的制备及其性能研究引起了人们的广泛关注。纳米颗粒具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特点，表现出不同于传统材料的光、电、热、磁、力等性能，因此在化工、材料、电子、机械、环保和生物医学工程等诸多领域具有重要应用。
2、目前制备纳米颗粒的方法主要有溶胶-凝胶法、电化学、化学沉淀法、热解法、离子注入法、等离子体法、自组装、模板法等。
3、溶胶-凝胶法可以得到大量的纳米粉体，成本也较低，但非常容易团聚，影响实际应用效果。化学沉淀法制备的纳米颗粒，其纯度、形貌及大小很难控制。模板法能够得到大面积的纳米颗粒阵列，但工艺相对烦琐，尤其去除模板较为困难。离子注入法、热解法、等离子体法、电化学等方法需要相对复杂的实验设备和工艺规程或较高的温度，提高了纳米颗粒的制备成本，同时由于各自的局限性，影响到纳米颗粒的实际应用。
4、因此，必须研究一种简单可控的方法，得到纯度高、稳定性好、形貌大小分布可控的纳米颗粒，并降低制备成本，避免纳米颗粒的团聚。
5、针对现有技术中纳米颗粒制备成本高、纯度较低、稳定性差、形貌大小不可控等问题，本技术提供一种激光辅助的纳米颗粒制备方法，该方法操作简单，成本低，且制备的纳米颗粒纯度较高、稳定性好、形貌粒径均匀，可以广泛应用于各种金属或非金属的纳米颗粒制备，且本技术还进一步提供一种用于激光辅助制备纳米颗粒的设备，该设备可以大大降低纳米颗粒的制备成本。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种利用激光生产锂电池硅碳负极材料的制备系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：
3、一种利用激光生产锂电池硅碳负极材料的制备系统，包括反应腔，所述反应腔的内部分为两个反应区，所述反应腔中安装有激光发生装置，所述反应腔上安装有气体通入装置和包覆材料通入装置分别喷入气态先驱物和包覆物质，所述反应腔的顶端安装有颗粒收集装置收集制备后的活性纳米颗粒；
4、所述激光发生装置包括第一激光发生器和第二激光发生器，所述第一激光发生器发出的激光水平穿过反应腔的第一反应区，并由另一端的接收装置接收；
5、所述第二激光发生器位于反应腔内部的第二反应区，所述第二激光发生器的位置与第一激光发生器的位置垂直，且对气态先驱物和包覆物质进行加热裂解。
6、优选的，所述激光发生装置为co2激光器，发出10.6um的红外光，激光功率可调。
7、优选的，所述第一激光发生器与反应腔连接部有透镜窗口，所述透镜窗口镶嵌狭长平直透镜，将激光束汇聚成具有一定宽度的激光带，照射到反应腔部的反应区域。
8、优选的，所述气体通入装置包括通气外筒，所述通气外筒的内部插接有原料通入内筒，所述通气外筒和原料通入内筒之间安装有支撑网层，所述支撑网层上贯穿有若干细孔。
9、优选的，所述包覆材料通入装置包含一个总进管，总进管连接有多个喷嘴，喷嘴环绕第二激光发生器分布，且包覆材料通入装置上连接有微调装置。
10、一种利用激光生产锂电池硅碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：
11、s1、将纳米颗粒的气态先驱物通入第一级激光反应区域；
12、s2、激光发生装置发出的激光束，经反应腔壁上的透镜汇聚后也进入到反应腔，前驱体吸收激光能量后快速裂解成高能粒子，生长成纳米级小颗粒；
13、s3、第一级反应区域生成的颗粒随即进入第二级激光反应腔；
14、s4、第二级反应腔内有包覆喷嘴，前驱体和第一级粒子混合后，被第二级激光在反应腔内加热裂解成高能粒子，在纳米颗粒表面沉积成为膜状结构，得到表面包覆的活性纳米颗粒；
15、s5、获得的活性纳米颗粒进入收集器内被收集。
16、优选的，所述的气态先驱物为包含所需制备纳米颗粒的气态或液态有机化合物，该有机化合物可被激光加热裂解。
17、优选的，所述反应腔内激光加热温度通过调节激光功率来控制。
18、优选的，在通入气态先驱物的同时，还应通入保护气、敏化气。
19、优选的，保护气体为h2、 he、ar或n2之一或它们的混合气。与现有技术相比，本技术所达到的有益效果是：
20、本技术将纳米颗粒的气态先驱物通入第一级激光反应区域，激光发生装置发出的激光束，经反应腔壁上的透镜汇聚后也进入到反应腔，前驱体吸收激光能量后快速裂解成高能粒子，生长成纳米级小颗粒，第一级反应区域生成的颗粒即随进入第二级激光反应腔继续进行高温裂解，通过控制激光功率，来实现制备的纳米颗粒的直径在5-100nm范围。
21、第二、本技术将纳米颗粒的气态先驱物通入第一级激光反应区域，激光发生装置发出的激光束，经反应腔壁上的透镜汇聚后也进入到反应腔，前驱体吸收激光能量后快速裂解成高能粒子，生长成纳米级小颗粒，第一级反应区域生成的颗粒即随进入第二级激光反应腔；第二级反应腔内有碳前驱体喷嘴，前驱体和第一级粒子混合后，被第二级激光在反应腔内加热裂解成高能粒子，在硅颗粒表面沉积成为膜状结构，得到表面碳包覆的活性纳米颗粒，生成的碳包覆颗粒碳含量在0.0%到30%之间，达到了提升纳米颗粒稳定性的效果；
22、第三、本技术通过两级激光实现纳米颗粒的制备，工艺过程无需高真空环境，因此大大降低了生产成本，且设备简单，工艺稳定性好，制备的纳米颗粒纯度较高、稳定性好、形貌粒径均匀，产品质量可靠性高，同时可以得到较高的纳米颗粒产率，两级激光及前驱体注入装置可以在制得纳米级颗粒后，原位进行表面碳包覆。
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1.一种利用激光生产锂电池硅碳负极材料的制备系统，包括反应腔(1)，其特征在于：所述反应腔(1)的内部分为两个反应区，所述反应腔(1)中安装有激光发生装置，所述反应腔(1)上安装有气体通入装置(4)和包覆材料通入装置(5)分别喷入气态先驱物和包覆物质，所述反应腔(1)的顶端安装有颗粒收集装置(6)收集制备后的活性纳米颗粒；
2.根据权利要求1所述的一种利用激光生产锂电池硅碳负极材料的制备系统，其特征在于：所述激光发生装置为CO2激光器，发出10.6um的红外光，激光功率可调。
3.根据权利要求1所述的一种利用激光生产锂电池硅碳负极材料的制备系统，其特征在于：所述第一激光发生器(3)与反应腔(1)连接部有透镜窗口，所述透镜窗口镶嵌狭长平直透镜，将激光束汇聚成具有一定宽度的激光带，照射到反应腔(1)部的反应区域。
4.根据权利要求1所述的一种利用激光生产锂电池硅碳负极材料的制备系统，其特征在于：所述气体通入装置(4)包括通气外筒(401)，所述通气外筒(401)的内部插接有原料通入内筒(402)，所述通气外筒(401)和原料通入内筒(402)之间安
5.根据权利要求1所述的一种利用激光生产锂电池硅碳负极材料的制备系统，其特征在于：所述包覆材料通入装置(5)包括一个总进管，总进管连接有多个喷嘴，喷嘴环绕第二激光发生器(2)分布，且包覆材料通入装置(5)上连接有微调装置(7)。
...【技术特征摘要】
1.一种利用激光生产锂电池硅碳负极材料的制备系统，包括反应腔(1)，其特征在于：所述反应腔(1)的内部分为两个反应区，所述反应腔(1)中安装有激光发生装置，所述反应腔(1)上安装有气体通入装置(4)和包覆材料通入装置(5)分别喷入气态先驱物和包覆物质，所述反应腔(1)的顶端安装有颗粒收集装置(6)收集制备后的活性纳米颗粒；
2.根据权利要求1所述的一种利用激光生产锂电池硅碳负极材料的制备系统，其特征在于：所述激光发生装置为co2激光器，发出10.6um的红外光，激光功率可调。
3.根据权利要求1所述的一种利用激光生产锂电池硅碳负极材料的制备系统，其特征在于：所述第一激光发生器(3)与反应腔(1)连接部有透镜窗口，所述透...
【专利技术属性】
技术研发人员：李学耕，刘芳，李亚飞，
申请(专利权)人：杭州星科源新材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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