用于锂电池负极材料制作的装置、系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂电池负极材料制作的技术领域，具体而言，特别涉及用于锂电池负极材料制作的装置、系统和方法。
【背景技术】
[0002]负极材料锂离子电池实现小型化、高容量化的关键。目前，商品化锂离子电池的负极材料多为炭材料，其中，人造石墨的使用虽然是主流之一，但人造石墨与电解液的相容性差、炭负极上发生有机溶剂的不可逆分解都会对电极行为产生负面影响，使石墨层发生膨胀和收缩，导致其剥落，从而降低循环效率。为了改善人造石墨这些缺陷，现有技术以人造石墨作为原料，对其进行表面改性处理，例如采用热缩聚法对人造石墨进行包覆改性，以得到的电化学性能佳，充放电效率高的负极材料。
[0003]现有技术在制作上述负极材料时，一般是将石墨和包覆材料在混合装置中混合加热完成包覆，然后再在聚合装置中加热实现聚合反应，最后进入低温窑炉里去长时间碳化，制作设备复杂，工艺成本高。
[0004]针对现有技术中存在的上述技术问题，目前尚未提出有效的解决方法。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于提供一种用于锂电池负极材料制作的装置、系统和方法，以解决现有技术中锂电池负极材料制作设备复杂，工艺成本高的问题。
[0006]依据本发明的一个方面，提供了一种用于锂电池负极材料制作的装置。
[0007]具体地，该装置包括:桶体；位于桶体顶端的桶体上盖；贯通桶体上盖并延伸至桶体内部的主轴；位于桶体内部且与主轴相连接的搅拌叶片；设置于装置上的进料口、出料口和排气口，其中，装置上还设置有保护气体入口，经由保护气体入口，进入桶体的气体用于排空桶体内的氧气；桶体外包覆电加热层，其中，电加热层的温度可调；以及桶体上盖处设置有冷却机构，以降低主轴上部的温度。
[0008]进一步地，冷却机构包括:冷冻水冷却腔、空气冷却腔和/或保温棉保温隔热腔。
[0009]进一步地，桶体上盖采用封头法兰形式，冷冻水冷却腔、空气冷却腔和/或保温棉保温隔热腔设置于封头的位置。
[0010]进一步地，进料口和排气口设置于封头上。
[0011 ] 进一步地，保护气体入口包括:设置于主轴处的第一入口，经由第一入口的气体通过主轴的轴套与轴间的制作锂电池负极材料的原料之间形成的通道进入桶体，以形成气封；和/或设置于桶体底部的第二入口，经由第二入口的气体直通入桶体。
[0012]进一步地，电加热层外设置有保温层。
[0013]进一步地，保温层外设置有不锈钢板。
[0014]进一步地，进料口和出料口处均安装有耐高温阀门。
[0015]依据本发明的一个方面，提供了一种用于锂电池负极材料制作的系统。
[0016]具体地，该系统包括:主机，其中，该主机为本发明提供的任意一种用于锂电池负极材料制作的装置；储料斗，与主机的进料口相连通；尾气收集装置，与主机的排气口相连通；冷却桶，与主机的出料口相连通；以及驱动装置，与主机的主轴相连接，用于带动主轴转动。
[0017]依据本发明的一个方面，提供了一种用于锂电池负极材料制作的方法。
[0018]具体地，该方法包括如下的步骤:
[0019]步骤S:将石墨与包覆材料加入本发明提供的任意一种用于锂电池负极材料制作的装置，控制装置的主轴带动搅拌叶片进行搅拌；
[0020]步骤S:控制装置升温至第一预定温度，并保持第一预定时间，以使石墨包覆于包覆材料中；
[0021]步骤S:控制装置升温至第二预定温度，并保持第二预定时间，以使步骤S获得的产物完成热聚合；以及
[0022]步骤S:控制装置升温至第三预定温度，并保持第三预定时间，以使步骤S获得的产物完成去碳化，得到锂电池负极材料，
[0023]其中，第三预定温度大于第二预定温度，第二预定温度大于第一预定温度。
[0024]通过本发明，提出了一种用于锂电池负极材料制作的装置，该装置包括桶体；位于桶体顶端的桶体上盖；贯通桶体上盖并延伸至桶体内部的主轴；位于桶体内部且与主轴相连接的搅拌叶片；设置于装置上的进料口、出料口和排气口，其中，装置上还设置有保护气体入口，经由保护气体入口进入桶体的气体用于排空桶体内的氧气；桶体外包覆电加热层，其中，电加热层等温度可调；以及桶体上盖处设置有冷却机构，以降低主轴上部的温度。采用该装置制作锂电池负极材料时，将原材料经由进料口进入桶体后，在桶体内可完成全部反应工艺，经出料口排出的产物冷却后即得到负极材料，制作设备简单，无需多个反应设备，工艺成本低。
[0025]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的【具体实施方式】。
【附图说明】
[0026]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
[0027]图1是根据本发明实施例用于锂电池负极材料制作的装置的结构示意图；
[0028]图2是根据本发明实施例用于锂电池负极材料制作的系统的组成示意图；
[0029]图3是根据本发明实施例用于锂电池负极材料制作的方法的步骤示意图，
[0030]图中，1 一桶体；2—桶体上盖；3—主轴；4一揽摔叶片；5—进料口 ；6 —出料口 ；7—排气口 ；8-1—第一入口 ；8-2—第二入口 ；9一电加热层；10-1—冷冻水冷却腔；10-2—空气冷却腔(10-2) ; 10-3—保温棉保温隔热腔；11一保温层；
[0031]01—主机；02—储料斗；03—尾气收集装置；04—冷却桶；05—驱动装置；
[0032]A—冷冻水进水口 ；A1 —冷冻水出水口出一冷空气进气口 —冷空气出气口。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。需要指出的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0034]图1是根据本发明实施例用于锂电池负极材料制作的装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括桶体1，优选为锥形桶体，采用耐高温材料制作，物料在桶体1内即可完成锂电池负极材料的全部工艺过程；桶体1外包覆电加热层9，以对桶体内的物料进行加热，优选地，桶体1内的温度可通过电加热层加热至200-600摄氏度，其中，电加热层1的加热温度可调，从而实现桶体1内温度的可控可调；电加热层9外设置有保温层11，可将装置外表温度降至常温；保温层11外再包覆一层不锈钢板，保持外表的整洁美观。
[0035]桶体1的顶端设置有桶体上盖2，为封头法兰形式，采用耐高温板材制作，封头外包覆保温层，并在保温层外作不锈钢板包覆，封头上设置有进料口 5和排气口 7，进料口 5和排气口 7也可根据需要设置于桶体1或装置的其他位置，通过进料口 5将用于制作锂电池负极材料的原料加入至桶体1内，通过排气口 7将反应过程中桶体1产生的尾气排出。
[0036]桶体1内部设置有贯通桶体上盖2的主轴3，以及与主轴3相连接的搅拌叶片4，通过外部传动机构带动主轴3转动，使搅拌叶片4对桶体1内的物料进行搅动。
[0037]由于电加热层9的加热作用，反应过程中桶体1内温度较高，且处于转动中的主轴3由于转动也会产生温度升高的现象，因而，在本实施例中，封头与主轴4处设置有冷却机构，以实现主轴4上部的冷却及隔热，从而降低主轴上部的温度，具体地，在靠近主轴4处依次设置有冷冻水冷却腔10-1，空气冷却腔10-2和保温棉保温隔热腔10-3，其中，冷冻水冷却腔10-1具有冷冻水进水口 A和冷冻水出水口 A1，空气冷却腔10-2具有冷空气进气口 B和冷空气出气口 B1。
[0038]物料在桶体1内的反应过程中，为了达到物料不与空气接触的目的，在该实施例的装置上还设置有保护气体入口，经由保护气体入口进入桶体1的气体，用于将桶体1内的氧气经由排气口 7排出，优选地，经由该保护气体入口进入的气体采用惰性气体，避免引入新的参与反应过程的气体影响正常反应。具体地，保护气体入口包括设置于主轴3处的第一入口 8-1，经由第一入口 8-1的气体通过主轴3的轴套与轴间的制作锂电池负极材料的原料之间形成