[實(shí)用新型]鋰離子電池氧化硅負(fù)極材料制備裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820227598.1
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN208249909U
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 荻原隆;董兆麟
• 申請（專利權(quán)）人: 上海麟敏信息科技有限公司
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;C01B32/907;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王闖

本實(shí)用新型提供了鋰離子電池氧化硅負(fù)極材料制備裝置。本實(shí)用新型鋰離子電池氧化硅負(fù)極材料制備裝置包括二氧化硅以及含有碳的二氧化硅的制造裝置以及還原裝置。其中，所述氧化硅以及含有碳的二氧化硅的制造裝置包括：噴霧裝置、反應(yīng)腔體、第一加熱裝置，以及第一回收裝置；所述噴霧裝置設(shè)置于反應(yīng)腔體的頂部，所述第一回收裝置通過管路與反應(yīng)腔體的下部連接。通過本實(shí)用新型裝置，能夠制備得到正確的氧化硅或含有正確分子碳數(shù)的氧化硅球狀多孔的構(gòu)造，因而能提高電池的重量能量和輸出密度，得到性能更優(yōu)良的具有快速充放電功能的鋰離子充電電池。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及鋰離子電池領(lǐng)域，具體而言，涉及鋰離子電池氧化硅負(fù)極材料制備裝置。

背景技術(shù)

目前，作為手機(jī)，數(shù)碼相機(jī)，筆記本電腦等的便攜電子機(jī)器，電動汽車，汽車，鐵路等電子設(shè)備或交通運(yùn)輸裝置的電源，對于電源的高密度(高容量)，并且充電循環(huán)周期特性良好的非水溶劑充電電池受到了廣泛的關(guān)注。

現(xiàn)在，在市場上最受到追捧并得到廣泛使用的非水充電電池是鋰離子充電電池。

現(xiàn)在的鋰離子電池的負(fù)極材料，普遍為石墨，硬碳等碳元素材料或鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)等的氧化物為多。但是，利用這一類負(fù)極材料生成的鋰離子充電電池的能源密度很低，因此用作電動汽車等電池時在每一次充電后的行走距離相對比較短。

氧化硅(SiO₁-X)作為鋰電池負(fù)極材料被使用的情況下，采用碳或鋁等同價(jià)數(shù)的不同的金屬和反應(yīng)后部分還原的方法以得到上述氧化硅材料，是現(xiàn)有是公認(rèn)或者被大家廣泛提出來的。但是，這種方式雖然可以在還原過程中使得充電電池得到比較高的容量，然而，會由于體積的膨脹使得能量密度短時間內(nèi)急劇下降。并且因?yàn)樘嫉暮坎荒芫芸刂疲沟秒姵卦诔浞烹姇r，電池間的電壓平衡不能得到很好的控制，這也是造成電池故障的一大原因之一。

雖然與本實(shí)用新型類似的利用電爐或高周波等離子熔融發(fā)生時的SiO 氣體析出法來制造出氧化硅的方法已經(jīng)被提出來很久了，(參照日本專利 1-4)但是，其生產(chǎn)性不適合工業(yè)生產(chǎn)。

雖然SiO_1－X通過氧化硅的還原而成，并且被鋰離子電池廣泛采用，但是電動汽車等需要能量密度更高的電池，因此對擁有更穩(wěn)定的循環(huán)特性的材料提出了更高的要求。

雖然現(xiàn)在氧化硅碳復(fù)合化的制造方法有很多，比如溶膠凝膠法，噴霧熱分解法，噴霧干燥法等等(例如參考文獻(xiàn)1-6)。但是這些方法只應(yīng)用在生物，化學(xué)分析用材料的研究，沒有很好的在充電電池的負(fù)極材料的生產(chǎn)制造上被研究和開發(fā)。

同時，按照上述的方法來制造氧化硅，還原后在粒子中的碳會產(chǎn)生不均勻分布，或者在還原中，由于碳的揮發(fā)作用使得碳的含量很難準(zhǔn)確的把握。因?yàn)檫@個原因使得在大量生產(chǎn)的時候會產(chǎn)生碳素物質(zhì)分布不均勻的負(fù)極材料產(chǎn)品，使得產(chǎn)品質(zhì)量降低，造成電池的不合格和產(chǎn)生電池故障。

由于氧化硅在負(fù)極材料的應(yīng)用中具有周期穩(wěn)定性低的問題，現(xiàn)在的負(fù)極材料市場上普遍采用的是在氧化硅中加入碳元素物質(zhì)或者其它異性金屬，但是，在煅燒還原過程中由于強(qiáng)大的凝聚力會產(chǎn)生粗大顆粒及發(fā)生粒子不均勻的問題，使得在周期數(shù)的增加的同時，造成能源密度急劇下降。

日本專利1：JP特開2002-260651；

日本專利2：JP特開2007-290919；

日本專利3：JP特開2011-79724；

日本專利4：JP特開2011-243535。