[實用新型]一種熱處理爐

有效

• 申請號: 202220186129.6
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN216869170U
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 杜寧;王振;周敏;葉天成;劉聰
• 申請（專利權）人: 浙江鋰宸新材料科技有限公司
• 主分類號: F27B17/00
• 分類號: F27B17/00;F27D11/02
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 裴金華

本實用新型公開一種熱處理爐包括加熱反應組件、冷凝收集組件、氣體預熱組件。所述加熱反應組件包括爐體、石墨筒；所述爐體、石墨筒為內部中空兩端封閉的腔體結構，所述石墨筒位于爐體內部的空腔，用于生成氣體產物，冷凝收集組件用以控制在一定溫度范圍內快速收集氣體產物冷凝形成固態產物。在加熱反應組件和冷凝收集組件之間設置有還原反應腔。本實用新型提供一種結構簡單的熱處理爐能夠在氣態產物冷凝之前，將氣態產物同其他氣體進行的反應和處理，可以有效的利用氣體產物的溫度和氣相反應的優點，有利于提升最終產物的性能，同時可以降低整個過程的能耗。

技術領域

本實用新型涉及熱處理設備技術領域，具體為一種熱處理爐。

背景技術

在鋰電池負極材料上，硅被認為是最有希望取代石墨的候選者。它是地殼中第二豐富的元素，對環境友好，具有超高的理論容量（4200 mAh/g）。然而，在鋰嵌入/脫出過程中，硅負極材料會發生體積的劇烈變化，導致電池循環穩定性非常差。相比于硅單質，氧化亞硅材料在嵌鋰、脫鋰過程中的體積變化較小，同時具有較高的理論比容量（＞2000mAh/g），目前實踐中氧化亞硅成品的容量為1500-1650mAh/g，其且制備成本低廉，使其成長為一種極具潛力的負極材料。

但氧化亞硅材料在嵌鋰的過程中會生成Li₂O和Li₄SiO₄等非活性產物，導致部分Li失去活性，致使首次充放電效率較低（＜70%），嚴重影響其實際應用。發生這種現象的重要原因是氧化亞硅中的氧極易與Li反應，所以降低氧化亞硅材料中氧的比例，是目前極具研究價值和經濟價值的領域。

當下科學界和工業界進行了各種各樣的探索，其中主流的兩條路線為預鋰化和氣相沉積硅的方式，目前上述方法均需要在氧化亞硅制備完成后進行后續處理，整個過程能耗較高，對環境不友好。預鋰化路線是先以鋰與氧化亞硅反應，消耗其中的氧，其反應過程中的污染物過多，對環境造成極大的污染等，而且原材料鋰源活潑，風險較高，不易保存。目前氣相沉積硅的路線一般選擇氧化亞硅成品粉末，硅單質只能沉積在氧化亞硅成品粉末表面，而且其沉積壯大形成的硅顆粒極易在高溫下晶化、粉化，特別是粉化，會導致循環衰減較快，可持續性不佳。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種熱處理爐，以解決現有技術中存在的問題。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案提供了一種熱處理爐，包括加熱反應組件、冷凝收集組件；所述加熱反應組件包括爐體、石墨筒；所述爐體、石墨筒為內部中空兩端封閉的腔體結構，所述石墨筒位于爐體內部的空腔，在所述爐體內壁同石墨筒外壁之間設置有加熱管；所述石墨筒的尺寸小于爐體內壁空腔，在石墨筒同爐體內壁間設置有還原反應腔；在所述石墨筒靠近還原反應腔的側面上設置有連通結構；所述還原反應腔所在的爐體區域的外壁上設置有還原性氣體進口，所述還原性氣體進口同還原反應腔聯通；所述冷凝收集組件包括冷凝爐體，所述冷凝爐體為內部中空兩端封閉的腔體結構，在所述冷凝爐體內部設置有冷凝加熱管，在所述冷凝爐體的外壁上設置有抽真空口，所述抽真空口同冷凝爐體內部空腔聯通；所述冷凝爐體同還原反應腔之間通過連通件連通。

優選地，所述熱處理爐還包括至少一個氣體預熱組件，所述氣體預熱組件箱體，所述箱體內部設置有多組電加熱絲，多組擋流板；多組電加熱絲、擋流板在箱體內部均勻分布，所述擋流板之間相互平行；在所述箱體設置有進氣口、出氣口，在所述進氣口同箱體間設置有質量流量計；所述進氣口同擋流板垂直；所述出氣口同氣口和/或還原性氣體進口聯通。

優選地，所述爐體、冷凝爐體為雙層結構，包括內壁和外壁，在內外壁之間設置有內外壁支撐結構；在爐體、冷凝爐體內壁表面設置有保溫層；在所述爐體、冷凝爐體外壁上設置有多個循環冷卻水口，所述循環冷卻水口同爐體、冷凝爐體內壁外壁之間的空腔聯通。

優選地，所述還原反應腔設置在石墨筒上、下、左、右、前、后的某個側向方向。

優選地，除所述還原反應腔之外的石墨筒外壁同爐體內壁之間的空隙設置有絕熱層。