[實用新型]一種提供液體有機碳源包覆電極材料的碳化裝置

有效

• 申請號: 201921909435.2
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN211177894U
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 王強;黃建新;吳強;朱祿發
• 申請（專利權）人: 德陽威旭鋰電科技有限責任公司
• 主分類號: F27B5/04
• 分類號: F27B5/04;F27B5/06;F27B5/14;F27B5/16;H01M4/36;H01M4/62
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 蔣仕平;古波

本實用新型公開了一種提供液體有機碳源包覆電極材料的碳化裝置，包括加熱裝置、碳源儲存罐、進氣口、排氣口、燒結爐和儲氣罐；碳源儲存罐內裝液體有機碳源，設置于加熱裝置上，通過加熱裝置加熱；碳源儲存罐上設置進氣口和排氣口；排氣口與燒結爐連通，進氣口與儲氣罐連通，所述儲氣罐裝有保護氣體。采用本實用新型的一種提供液體有機碳源包覆電極材料的碳化裝置，可以提高液體有機碳源利用率，并且裝置設備造價低，操作方便。

技術領域

本實用新型涉及一種提供液體有機碳源包覆電極材料的碳化裝置，屬于鋰離子電池電極材料生產技術領域。

背景技術

納米級磷酸鐵鋰等磷酸系正極材料由于材料本征電子導電性差(約為10^-10S/cm)，顆粒尺寸小，粒子間電子傳導性差，一直制約著其發展。材料表面包覆碳是提高電子電導率的有效方法，碳包覆可以起到以下幾個方面的作用:(1)阻止顆粒長大，形成納米顆粒；(2)增強粒子之間和表面電子的導電率，減少電池的極化；(3)起到還原劑的作用，防止離子氧化，提高產品的純度；(4)吸附并包覆顆粒，減少材料與電解液的副反應。

目前，碳包覆常用的幾類碳源主要包括：(1)糖類；糖類是最常用的碳源，具有價格低廉，原料易得等優點，包括蔗糖、葡萄糖、糖原、纖維素等的單糖、低聚糖和多糖。(2)芳香類；芳香類化合物由于有苯環的存在，其熱穩定性大大提高，在高溫條件下分解易形成類似石墨結構的聚合碳，導電性更佳，包括酚醛樹脂、甲醛和苯二酚等。(3)其他碳包覆；如維生素C。在碳包覆中采用不同的碳源和不同的添加方法，所得結果也有所不同，而上述幾類主要碳源都屬于固態型高分子量有機化合物，采用直接加入的方式與原料或前驅體混合均勻，再加入燒結爐中進行燒結形成碳包覆層。在碳化過程中，高分子量有機化合物隨著溫度升高發生裂解，過程中容易產生大量的小分子氣體而溢出，損失大量的有效碳原子，造成碳包覆層缺陷，石墨化程度低。

為了得到更薄，石墨化程度高的碳包覆層，需要在燒結過程中保持通入碳原子利用率高的低分子量有機物，源源不斷為碳層提高有效碳原子。低分子量有機物包括低分子量液體碳源(如甲醇、乙醇、苯等)，氣體碳源(如甲烷、乙炔等)。由于氣體碳源分解溫度高(甲烷的分解溫度1000度以上)，碳原子利用率較低，且在生產中危險度高，造價成本昂貴，所以低分子量液體碳源是我們首要選擇。然而液體碳源沸點低，不能直接加入到前驅體中進行碳化燒結，且在燒結過程中隨時需要調節碳源的加入量。

因此設計一種液體有機碳源包覆電極材料的碳化裝置，將液體有機碳源進行氣化，然后再加入到燒結爐中。該裝置能應用與實驗室材料開發，中試乃至生產過程中，對磷酸鐵鋰等磷酸系正極材料的碳包覆具有非常重要的意義。

發明內容

本實用新型的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種提供液體有機碳源包覆電極材料的碳化裝置，本實用新型裝置設備造價低，操作方便。

本實用新型采用的技術方案如下：

一種提供液體有機碳源包覆電極材料的碳化裝置，包括加熱裝置、碳源儲存罐、進氣口、排氣口、燒結爐和儲氣罐；所述碳源儲存罐內裝液體有機碳源，設置于加熱裝置上，通過加熱裝置加熱；所述碳源儲存罐上設置進氣口和排氣口；所述排氣口與燒結爐連通，進氣口與儲氣罐連通，所述儲氣罐裝有保護氣體。

在上述方案中，碳源儲存罐可以儲存液體有機碳源，為燒結爐提供有機碳源；加熱裝置保證液體有機碳源在不同的生產環境下有相同的溫度，并通過調節加熱溫度調節液體碳源的通入量；儲氣罐提供保護氣體并將氣化的有機碳源充入到燒結爐中。

進一步的，所述碳源儲存罐上設置能夠打開并密封的加料口，通過加料口為碳源儲存罐補充有機碳源。

進一步的，所述加料口配有密封蓋，加料口和密封蓋通過卡箍密封。

進一步的，所述加料口與密封蓋之間設置密封圈。

進一步的，所述加料口設置球閥，通過球閥密封。