一种锂离子电池负极材料生产用碳化装置的制作方法

本发明涉及锂电池负极材料处理技术领域，特别是涉及一种锂离子电池负极材料生产用碳化装置。

背景技术：

锂离子电池负极材料主要有碳材料、过渡金属的氧化物、合金材料、硅材料及其他含硅材料。其中碳材料是一种技术比较成熟的负极材料，碳材料的主要成分为石墨，石墨为层状堆垛结构，层间距为0.335nm，同层的碳原子以sp2杂化形成共价键结合，石墨层间以范德华力结合。在每一层上，碳原子之间都呈六元环排列方式并向二维方向无限延伸。石墨的这种层状结构可以使锂离子很容易的嵌入和脱出，并且在充放电过程中其结构可保持结构稳定。石墨负极材料的理论容量为372mah/g，但实际比容量为330～370mah/g；石墨具有明显的低电位充放电平台(0.01～0.2v)，大部分嵌锂容星都在该电压区域内产生，充放电平台对应着石墨层间化合物lic6的形成和分解，这有利于给锂电池提供高而平稳的工作电压。但是石墨负极材料也有一定的缺陷，在充放电过程中它易与电解液反应生成seil膜，使得锂离子电池首次库伦效率较低；此外，石墨负极与电解液的相容性较差，容易与电解液中的有机溶剂发生共嵌入情况，这会导致负极石墨层膨胀剥落，进而使得锂离子电池循环稳定性降低。针对此类问题，目前的解决办法是在石墨表面包覆一层无定形碳材料，以提高其振实密度，使电池充放电容量增大。

现有的包覆方法一般是先将石墨分散于液体包覆材料或熔化的包覆材料中，然后将溶剂或包覆材料蒸发使无定形炭前驱体包覆在石墨材料表面，然后进行炭化。在加工的过程中由于目前碳化炉的设备构造，存在搅拌不均匀及碳化效果差等缺点，造成能量的巨大损失，生产成本高。

技术实现要素：

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种锂离子电池负极材料生产用碳化装置。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种锂离子电池负极材料生产用碳化装置，包括碳化箱，碳化箱上设置可拆卸的箱盖，所述碳化箱侧壁和底板由内壁、保温层和外壁组成，侧壁的内壁和保温层之间设有夹层，夹层内设有缠绕内壁的加热线圈；所述箱盖上中心固定设有减速电机，减速电机的输出轴穿透箱盖后与搅拌轴固定连接；所述搅拌轴两侧分别设有一列搅拌叶片组，所述碳化箱内壁内侧上固定设有两列挡片组，搅拌叶片组与挡片组运动不干涉；所述碳化箱一侧设有氮气罐，氮气罐通过气管与碳化箱底板中心连通，气管上设置有逆止阀和引风机；所述箱盖上位于减速电机一侧设有加料漏斗，加料漏斗下部贯穿箱盖并且与箱盖密封固定连接，加料漏斗上设有开关阀；所述箱盖上固定设有储液箱和排气孔，排气孔通过排气管与储液箱连通，储液箱顶板上设有出气口，出气口内固定设有过滤网，出气口连接有出气管，出气管上设有抽风机。

优选的，搅拌叶片组包括多个竖直方向等距分布在搅拌轴上的搅拌叶片，两列搅拌叶片组的搅拌叶片在水平方向上相互错位；挡片组包括多个竖直方向等距分布在碳化箱内壁内侧上的挡片，其中一列挡片组的挡片在水平方向上与其中一列搅拌叶片组的搅拌叶片相对应，另外一列挡片组的挡片在水平方向上与另外一列搅拌叶片组的搅拌叶片相对应。

优选的，所述储液箱外壁上缠绕有冷凝管。

本申请一种锂离子电池负极材料生产用碳化装置的碳化方法为：1、将液态包覆材料注入到碳化箱内，盖上碳化箱盖体并且相互固定；通过盖体上的加料漏斗加入待碳化的石墨粉；2、启动减速电机对包覆材料和石墨粉进行搅拌，通入氮气使碳化箱内形成保护气氛；3、搅拌均匀后，加入线圈开始加热使石墨粉加快与包覆材料接触反应，并且使没有反应的包覆材料挥发，作为本领域的常规手段，碳化箱内设有多个热电偶，用于检测碳化箱内的温度。

本申请的有益效果为：1、结构简单，使用方便，石墨粉料与液体包覆材料混合均匀，碳化效果好，大大提高了反应的产率以及产品的质量；

2、设置有储液箱，可以对蒸发的包覆材料进行收集，节约材料成本；

3、两列搅拌叶片组分别对应一列挡片组，可以使其中一组搅拌叶片组的搅拌叶片在转动靠近对应的挡片时，在该处形成湍流，有助于搅拌均匀；并且其与另一组搅拌叶片组为错位结构，另一组搅拌叶片组的搅拌叶片对应其相邻挡片之间的空隙，转动时，在该处形成狭管效应，使该处流速不一，有助于搅拌均匀。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明。

图1为本发明锂离子电池负极材料生产用碳化装置的结构示意图。

图2为图1中的搅拌轴旋转180°后的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1

如图1-图2所示的一种锂离子电池负极材料生产用碳化装置，包括碳化箱1，碳化箱上设置可拆卸的箱盖2，所述碳化箱侧壁和底板由内壁201、保温层202和外壁203组成，侧壁的内壁和保温层之间设有夹层204，夹层内设有缠绕内壁的加热线圈3；所述箱盖上中心固定设有减速电机4，减速电机的输出轴穿透箱盖后与搅拌轴5固定连接；所述搅拌轴两侧分别设有一列搅拌叶片组6，所述碳化箱内壁内侧上固定设有两列挡片组7，搅拌叶片组与挡片组运动不干涉，搅拌叶片组包括多个竖直方向等距分布在搅拌轴上的搅拌叶片601，两列搅拌叶片组的搅拌叶片在水平方向上相互错位；挡片组包括多个竖直方向等距分布在碳化箱内壁内侧上的挡片701，其中一列挡片组的挡片在水平方向上与其中一列搅拌叶片组的搅拌叶片相对应，另外一列挡片组的挡片在水平方向上与另外一列搅拌叶片组的搅拌叶片相对应；所述碳化箱一侧设有氮气罐8，氮气罐通过气管与碳化箱底板中心连通，气管上设置有逆止阀9和引风机10；所述箱盖上位于减速电机一侧设有加料漏斗11，加料漏斗下部贯穿箱盖并且与箱盖密封固定连接，加料漏斗上设有开关阀12；所述箱盖上固定设有储液箱13和排气孔14，排气孔通过排气管与储液箱连通，储液箱顶板上设有出气口，出气口内固定设有过滤网15，出气口连接有出气管，出气管上设有抽风机16。

为了使蒸发气体更好的冷却，所述储液箱外壁上缠绕有冷凝管17；为了便于清理，储液箱顶板为可拆卸结构。

上述碳化装置的碳化方法为：1、将液态包覆材料注入到碳化箱内，盖上碳化箱盖体并且相互固定；通过盖体上的加料漏斗加入待碳化的石墨粉；2、启动减速电机对包覆材料和石墨粉进行搅拌，通入氮气使碳化箱内形成保护气氛；3、搅拌均匀后，加入线圈开始加热使石墨粉加快与包覆材料接触反应，并且使没有反应的包覆材料挥发，作为本领域的常规手段，碳化箱内设有多个热电偶，用于检测碳化箱内的温度。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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