[發(fā)明專利]粉體包覆反應(yīng)器、超聲流化原子層沉積包覆裝置及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111163408.7
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN114075659B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳蓉;向俊任;單斌;劉瀟;李嘉偉;邵華晨;弋戈
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C16/442
• 分類號(hào): C23C16/442;C23C16/455;H01M4/36
• 代理公司: 華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 杜寒宇

本發(fā)明提供了一種粉體包覆反應(yīng)器、超聲流化原子層沉積包覆裝置及其應(yīng)用。該粉體包覆反應(yīng)器包括反應(yīng)筒和多個(gè)傳振片；反應(yīng)筒的兩端具有開口，反應(yīng)筒的側(cè)壁上開設(shè)有多個(gè)第一通孔；多個(gè)傳振片依次間隔設(shè)置于反應(yīng)筒內(nèi)，每個(gè)傳振片的邊緣密封連接于反應(yīng)筒的內(nèi)壁，多個(gè)傳振片將反應(yīng)筒的內(nèi)腔分隔為沿一端開口至另一端開口方向上依次分布的多個(gè)子腔體，傳振片上設(shè)置有用于供粉體在該傳振片相鄰的兩個(gè)子腔體之間通過的第二通孔。上述粉體包覆反應(yīng)器能夠有效保持納米顆粒的分散狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)大批量粉末的均勻包覆。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粉體包覆技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種粉體包覆反應(yīng)器、超聲流化原子層沉積包覆裝置及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

通常電池主要由正極、負(fù)極、隔膜、有機(jī)電解液及電池殼體等部件構(gòu)成。電池穩(wěn)定性問題的主要來源是正極和負(fù)極活性物質(zhì)在長期過充和過放電情況下會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，同時(shí)活性物質(zhì)與電解液之間的副反應(yīng)也可能導(dǎo)致隔膜的破裂從而引起短路。在活性物質(zhì)表面外加包覆層能夠限制電極活性物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)變化，并減緩活性物質(zhì)與電解液之間的副反應(yīng)，因此采用包覆層將電極活性物質(zhì)包覆起來是一種較優(yōu)的提高電池穩(wěn)定性的策略。

由于包覆層會(huì)占據(jù)電池內(nèi)部的空間，并提高電池整體的質(zhì)量，因此為了降低包覆層對(duì)電池能量密度等參數(shù)的影響，需要盡可能限制包覆層的厚度并提高包覆層的均勻程度。原子層沉積法是一種通過氣相化學(xué)反應(yīng)使薄膜在基底表面以但原子層的形式生長的薄膜沉積技術(shù)，其制備出的薄膜具有更好的均勻性和保型性，是一種理想的包覆層的制備方式。通常被包覆的電極活性物質(zhì)呈納米顆粒狀，納米顆粒的表面能較高，顆粒之間容易發(fā)生團(tuán)聚。在原子層的沉積過程中，薄膜沉積在團(tuán)聚的顆粒表面，會(huì)使得這些納米顆粒固化成為大的顆粒團(tuán)聚體，在后續(xù)的充放電過程中影響電極活性物質(zhì)的能量釋放。

超聲流化原子層沉積裝置是在原子層沉積裝置的基礎(chǔ)上引入接觸夾持器(反應(yīng)器)設(shè)置的超聲振動(dòng)裝置。超聲流化原子層沉積裝置可以借助于超聲振動(dòng)的方式，使得位于夾持器中的納米顆粒軟團(tuán)聚體發(fā)生解團(tuán)聚，確保納米顆粒獲得更為充分、均勻的分散。這樣的方式在解決小批量(例如1000g以下)電極活性物質(zhì)粉體生產(chǎn)時(shí)的團(tuán)聚問題時(shí)較為有用，但在更大批量的生產(chǎn)過程中則仍然無法充分保持納米顆粒的分散狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)出的活性物質(zhì)粉體仍然存在部分團(tuán)聚的問題。這限制了活性物質(zhì)粉體的生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種能夠在更大批量粉體的制備過程中，對(duì)其中形成的軟團(tuán)聚體實(shí)現(xiàn)有效解團(tuán)聚，保持粉體分散狀態(tài)的粉體包覆反應(yīng)器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種粉體包覆反應(yīng)器，包括反應(yīng)筒和多個(gè)傳振片；

所述反應(yīng)筒的兩端具有開口，所述反應(yīng)筒的側(cè)壁上開設(shè)有多個(gè)第一通孔；

多個(gè)所述傳振片依次間隔設(shè)置于所述反應(yīng)筒內(nèi)，每個(gè)所述傳振片的邊緣密封連接于所述反應(yīng)筒的內(nèi)壁，多個(gè)所述傳振片將所述反應(yīng)筒的內(nèi)腔分隔為沿一端開口至另一端開口方向上依次分布的多個(gè)子腔體，所述傳振片上設(shè)置有用于供粉體在該傳振片相鄰的兩個(gè)子腔體之間通過的第二通孔。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，在多個(gè)所述傳振片中，所述傳振片的厚度由所述反應(yīng)筒的其中一端開口至相對(duì)的另一端開口的方向逐漸增加。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述傳振片有兩個(gè)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述傳振片上設(shè)置有多個(gè)所述第二通孔，多個(gè)所述第二通孔呈陣列狀分布。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述反應(yīng)筒為兩端具有外翻折邊的空心柱狀。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一通孔設(shè)置于兩個(gè)所述傳振片之間。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一通孔有多個(gè)，多個(gè)所述第一通孔構(gòu)成一組或多組所述第一通孔，其中每組包括兩個(gè)在所述反應(yīng)筒的側(cè)壁上呈相對(duì)位置分布的所述第一通孔。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一通孔有兩個(gè)。