[實用新型]一種用于鎳錫/硅復(fù)合材料的生產(chǎn)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520031963.8
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN204424369U
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范美強;陳達;柴文詳;田光磊;位攀;夏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量學(xué)院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/1395;C22C1/10
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于鎳錫/硅復(fù)合材料的生產(chǎn)裝置。

背景技術(shù)

鋰離子電池是目前最有應(yīng)用和發(fā)展前景的儲能器件，可廣泛應(yīng)用于便攜式通訊設(shè)備、交通工具等。目前商業(yè)化應(yīng)用的電池負極用石墨碳材料的理論比容量為372mAh/g，已無法滿足便攜式設(shè)備對電池性能越來越高的容量和功率要求。硅具有高理論比容量(4200mAh/g)、資源豐富等優(yōu)點，是石墨電極材料最理想的替代品之一。但硅電極材料在充放電過程中體積膨脹大而導(dǎo)致循環(huán)壽命低、庫侖效率低等問題，阻礙了硅在鋰離子電池負極材料的商業(yè)應(yīng)用。減小硅顆粒尺寸或核殼結(jié)構(gòu)能顯著改善硅電極材料的循環(huán)性能。專利(2011100587426)使用間苯二酚和甲醛為溶劑，納米硅粉和石墨粉為原料，經(jīng)攪拌、凝膠、炭化等步驟，獲得以納米硅和石墨為核，碳氣凝膠為骨架的核殼結(jié)構(gòu)的碳硅負極材料。該材料首次可逆容量為573mAh·g^-1，效率為78％，400次循環(huán)后可逆容量為429mAh·g^-1.專利(200910104890.X)200810217716.1)以微米二氧化硅/石墨為原料，采用高溫?zé)徇€原法，獲得以碳/硅復(fù)合材料；該材料的比容量大于1985mAh·g^-1，150次循環(huán)后效率大于70％。專利(201410182015.4)以稻殼為原料，采用金屬熱還原和純化法得到具有多孔結(jié)構(gòu)的硅/碳復(fù)合材料，該材料具有很好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。0.1C充放電，可逆容量1200mAh·g^-1，20次循環(huán)后，可逆容量為1000mAh·g^-1。

采用溶膠法或熱還原法等雖獲得性能較好的硅負極材料，但上述方法存在原料成本貴、實驗步驟繁多等問題，僅適用于實驗室的小規(guī)模生產(chǎn)，在工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中，會出現(xiàn)成分混合不均勻、成本昂貴等問題而導(dǎo)致硅電極材料性能差異大、成本貴等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種適用于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)、性能優(yōu)異的鎳錫/硅復(fù)合材料生產(chǎn)裝置。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種用于鎳錫/硅復(fù)合材料的生產(chǎn)裝置：包括如下步驟：

1)在0.1～0.3MPa惰性氣氛的安裝有電動傳遞帶(1)裝置的容器(9)中，容器中間段四周設(shè)置中空擋板(2)；前后端擋板高于傳遞帶2～10cm，左右端擋板為5～15cm；擋板頂端設(shè)置2～5個噴氣窗(3)，噴氣窗寬度與擋板寬度相等；噴氣窗(3)連接不銹鋼管(4)和氣閥(5)；中空擋板底部設(shè)置加熱裝置(10)；傳遞帶兩側(cè)設(shè)置1～5cm護欄；傳遞帶前側(cè)連接進料系統(tǒng)，后側(cè)連接出料系統(tǒng)；進料系統(tǒng)包括鋪展槽(11)、斜面(12)、儲料器(13)、進料漏斗(14)、進料閥(15)、置換器(16)、真空泵(17)和惰性氣體氣瓶(18)；鋪展槽(11)與傳遞帶(1)等寬，前側(cè)設(shè)置擋條，擋條高于傳遞帶(1)1～5cm，后側(cè)連接斜面(12)、儲料器(13)、進料漏斗(14)、進料閥(15)和置換器(16)；置換器(16)連接真空泵(17)和惰性氣體氣瓶(18)，置換器頂端設(shè)有圓形物料進口(19)，并對應(yīng)圓形上蓋(20)和固定螺栓(21)；出料系統(tǒng)包括接料漏斗(8)、熱交換器(7)、出料漏斗(6)和出料閥；

2)啟動傳遞帶電動裝置(1)，傳遞帶(1)緩慢通過中控擋板(2)；設(shè)置中控擋板長度與傳遞帶速度的比值為5～20分鐘；設(shè)置加熱裝置溫度700～1000℃；

3)開啟置換器圓形物料進口(19)，倒入鎳錫合金粉末，鎳錫合金為Ni₃Sn，Ni₃Sn₂，Ni₃Sn₄空心球體的一種；填滿后，通過螺栓(21)固定置換器圓形上蓋(20)，啟動真空泵(17)和惰性氣體氣瓶，反復(fù)置換氣體3次；開啟進料閥(15)，鎳錫合金粉末通過進料漏斗(14)、儲料器(13)、斜面(12)和鋪展槽(11)，填滿傳遞帶(1)；待鎳錫合金粉傳遞到中控擋板，依次開啟氣閥(4)，硅烷迅速通過噴氣窗(3)沉積鎳錫合金粉表面；硅烷的流速為50mL/min～50NL/min，保證沉積硅和錫的質(zhì)量比為0.25～2；

4)傳遞帶將步驟3處理產(chǎn)物倒入接料漏斗(8)、在熱交換器(7)處冷凝，待填滿后，經(jīng)出料漏斗(6)和出料閥，最終獲得鎳錫/硅復(fù)合材料。

所述的鎳錫/硅生產(chǎn)工藝是連續(xù)進行的；

所述的鎳錫進料過程是不連續(xù)的；待儲料器(13)、斜面(12)和鋪展槽(11)填滿，啟動傳遞帶(1)；