CN107020061A - 一种硅负极材料强酸碱处理的小型设备 - Google Patents

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贺劲鑫
郑媛媛
靳承铀
薛驰
缪永华
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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种硅负极材料强酸碱处理的小型设备，包括支架、反应装置、收料装置和液体回收处理装置，所述反应装置固定安装在支架上端部，所述收料装置固定安装在反应装置的下端部，所述液体回收处理装置固定安装在收料装置的下端部；所述液体回收处理装置包括液体回收处理箱体、管道a、抽滤真空泵和液体回收口，所述液体回收处理箱体通过管道a连接有一抽滤真空泵，所述液体回收处理箱体的下端部还开设有一液体回收口。本发明的设备可以满足对硅负极材料的强酸、强碱处理，能够满足连续强酸碱溶液与硅负极材料的反应与分离以及废液、废气回收处理，操作简单、处理效率高、环境友好的优点。

Description

一种硅负极材料强酸碱处理的小型设备
技术领域
本发明涉及一种酸碱处理的设备，具体涉及一种硅负极材料强酸碱处理的小型设备。
背景技术
硅材料作为锂离子电池负极材料，具有最高的理论比容量4200mAh/g，一直受到人们的青睐，然而在充放电过程中，硅负极材料会产生巨大的体积膨胀效应，容易导致电极材料的粉化、脱落，这严重影响了硅负极材料的电化学性能。针对硅负极材料体积膨胀效应的缺点，有许多改良的方法，其中对硅负极材料进行强酸、强碱处理是一种有效的方法。通过强酸、强碱的腐蚀造孔，可以有效的缓解硅负极材料的体积膨胀效应。然而在实际腐蚀处理的过程中，不但要实现酸碱溶液与硅负极材料的反应与分离，还要实现对反应过程中产生的废气、废液进行回收、净化处理，从而达到安全、环保的排放目的。
目前在一些中小型实验中，由于原材料的使用量不多，如果使用大型设备，不但占地体积大，而且成本高昂，导致人力、物力浪费。而如果采用一些微小设备，则往往需要不同的工艺步骤和设备，不但工艺复杂、设备多、而且操作繁琐，耗时耗力，并且对材料处理效率低，对废气、废液的处理也难以完全，容易造成环境的污染和破坏。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，现提供一些中小批量的硅负极材料强酸、强碱处理，提供了一种可以连续实现强酸碱溶液与硅负极材料的反应与分离以及废液、甚至废气回收净化处理的硅负极材料强酸碱处理的小型设备。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种硅负极材料强酸碱处理的小型设备，其创新点在于：包括支架、反应装置、收料装置和液体回收处理装置，所述反应装置固定安装在支架上端部，所述收料装置固定安装在反应装置的下端部，所述液体回收处理装置固定安装在收料装置的下端部；
所述液体回收处理装置包括液体回收处理箱体、管道a、抽滤真空泵和液体回收口，所述液体回收处理箱体通过管道a连接有一抽滤真空泵，所述液体回收处理箱体的下端部还开设有一液体回收口。
进一步的，所述反应装置包括反应箱体、进料口、电机、转轴、搅拌桨、排气口和排气管道，所述反应箱体固定安装在支架上，所述电机固定安装在反应箱体的上端部，所述转轴的一端与电机相连接，所述转轴的另一端与搅拌桨进行固定连接，所述转轴与搅拌桨均放置在反应箱体的内端部，所述反应箱体的上端部一侧还固定安装有一进料口，所述进料口的下端部还固定安装有一进料阀门。
进一步的，所述收料装置包括收料釜、收料出口和过滤装置，所述收料釜的进口端与反应箱体的出口端进行固定连接，所述收料釜的底端部侧边固定连接有一收料出口，所述收料出口上固定安装有一收料阀门，所述收料釜的底端部固定安装有过滤装置。
进一步的，所述收料釜的出口端与液体回收处理箱体的进口端进行固定连接，所述反应箱体的上端部固定连接有一排气管道，所述排气管道的另一端与液体回收处理箱体相连接。
进一步的，所述反应箱体的出料端与收料釜的进料端之间还安装有一阀门b，所述液体回收口上还固定安装有一液体回收处理阀门，所述排气口上还固定安装有一排气口阀门，所述管道a上还固定安装有一真空泵连接阀门。
进一步的，所述过滤装置选用过滤网、过滤板和过滤膜中的一种。
进一步的，所述排气管道与液体回收处理箱体底部的距离为20-30cm。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明的设备可以满足对硅负极材料的强酸、强碱处理，能够满足连续强酸碱溶液与硅负极材料的反应与分离以及废液、废气回收处理，具有操作简单、处理效率高、环境友好的优点。
（2）本发明的设备能够时刻观察液面变化情况，具有抗腐蚀能力强，可以通过调节过滤装置实现对一些材料的粒径可调的目的。
（3）本发明设备构造简单，体积小、质量轻，成本低廉，具有拆卸方便、维修简单、清洗容易的优点。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
如图1所示为本发明的整体结构示意图，一种硅负极材料强酸碱处理的小型设备，包括支架13、反应装置、收料装置和液体回收处理装置，反应装置固定安装在支架13上端部，收料装置固定安装在反应装置的下端部，液体回收处理装置固定安装在收料装置的下端部；可行的，收料装置与反应装置通过螺纹管道进行可拆卸式连接，所述收料装置与液体回收处理装置通过螺纹管道进行可拆卸式连接。
液体回收处理装置包括液体回收处理箱体15、管道a151、抽滤真空泵16和液体回收口171，液体回收处理箱体15通过管道a151连接有一抽滤真空泵16，液体回收处理箱体15的下端部还开设有一液体回收口171。
反应装置包括反应箱体7、进料口1、电机2、转轴6、搅拌桨61、排气口4和排气管道5，反应箱体7固定安装在支架13上，电机2固定安装在反应箱体7的上端部，转轴6的一端与电机2相连接，转轴6的另一端与搅拌桨61进行固定连接，转轴6与搅拌桨61均放置在反应箱体7的内端部，反应箱体7的上端部一侧还固定安装有一进料口1，进料口1的下端部还固定安装有一进料阀门3。
收料装置包括收料釜9、收料出口101和过滤装置12，收料釜9的进口端与反应箱体7的出口端进行固定连接，收料釜9的底端部侧边固定连接有一收料出口101，收料出口101上固定安装有一收料阀门10，收料釜9的底端部固定安装有过滤装置12，过滤装置12选用过滤网、过滤板和过滤膜中的一种，本发明的设备能够时刻观察液面变化情况，具有抗腐蚀能力强，可以通过调节过滤装置12实现对一些材料的粒径可调的目的。
收料釜9的出口端与液体回收处理箱体15的进口端进行固定连接，反应箱体7的上端部固定连接有一排气管道5，排气管道5的另一端与液体回收处理箱体15相连接，排气管道5与液体回收处理箱体15底部的距离为20-30cm。
反应箱体7的出料端与收料釜9的进料端之间还安装有一阀门b8，液体回收口171上还固定安装有一液体回收处理阀门17，排气口4上还固定安装有一排气口阀门41，管道a151上还固定安装有一真空泵连接阀门14。
本发明的设备可以满足对硅负极材料的强酸、强碱处理，能够满足连续强酸碱溶液与硅负极材料的反应与分离以及废液、废气回收处理，具有操作简单、处理效率高、环境友好的优点。
本发明设备构造简单，体积小、质量轻、成本低廉，具有拆卸方便、维修简单、清洗容易的优点。
使用方法：
首先在液体回收处理箱体15中，加入NaOH和Ca(OH)2的混合溶液，使得混合溶液刚好没过排气管道5的底端部，然后关闭排气口阀门41，打开排气管道阀门11，通过进料口1，将10L质量分数分别为5wt% HF和10wt% HNO3混合溶液加入到反应箱体7中，并加入500ml的无水乙醇，然后再加入5kg粒径为20-50um的硅粉，并关闭进料阀门3，然后将电机2打开，设定搅拌桨61和转轴6的转速和时间，待反应结束以后，关闭电机2，然后打开排气口阀门4、阀门b8和真空泵连接阀门14，同时关闭排气管道阀门11，开启抽滤真空泵16，注意观察收料釜9的液面变化情况，当过滤完成以后，关闭抽滤真空泵16和真空泵连接阀门14，然后打开收料阀门10，进行物料收集，最后打开液体回收处理阀门17，回收液体。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (7)

1.一种硅负极材料强酸碱处理的小型设备，其特征在于：包括支架、反应装置、收料装置和液体回收处理装置，所述反应装置固定安装在支架上端部，所述收料装置固定安装在反应装置的下端部，所述液体回收处理装置固定安装在收料装置的下端部；
所述液体回收处理装置包括液体回收处理箱体、管道a、抽滤真空泵和液体回收口，所述液体回收处理箱体通过管道a连接有一抽滤真空泵，所述液体回收处理箱体的下端部还开设有一液体回收口。
2.根据权利要求1所述的一种硅负极材料强酸碱处理的小型设备，其特征在于：所述反应装置包括反应箱体、进料口、电机、转轴、搅拌桨、排气口和排气管道，所述反应箱体固定安装在支架上，所述电机固定安装在反应箱体的上端部，所述转轴的一端与电机相连接，所述转轴的另一端与搅拌桨进行固定连接，所述转轴与搅拌桨均放置在反应箱体的内端部，所述反应箱体的上端部一侧还固定安装有一进料口，所述进料口的下端部还固定安装有一进料阀门。
3.根据权利要求1所述的一种硅负极材料强酸碱处理的小型设备，其特征在于：所述收料装置包括收料釜、收料出口和过滤装置，所述收料釜的进口端与反应箱体的出口端进行固定连接，所述收料釜的底端部侧边固定连接有一收料出口，所述收料出口上固定安装有一收料阀门，所述收料釜的底端部固定安装有过滤装置。
4.根据权利要求1所述的一种硅负极材料强酸碱处理的小型设备，其特征在于：所述收料釜的出口端与液体回收处理箱体的进口端进行固定连接，所述反应箱体的上端部固定连接有一排气管道，所述排气管道的另一端与液体回收处理箱体相连接。
5.根据权利要求1所述的一种硅负极材料强酸碱处理的小型设备，其特征在于：所述反应箱体的出料端与收料釜的进料端之间还安装有一阀门b，所述液体回收口上还固定安装有一液体回收处理阀门，所述排气口上还固定安装有一排气口阀门，所述管道a上还固定安装有一真空泵连接阀门。
6.根据权利要求3所述的一种硅负极材料强酸碱处理的小型设备，其特征在于：所述过滤装置选用过滤网、过滤板和过滤膜中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种硅负极材料强酸碱处理的小型设备，其特征在于：所述排气管道与液体回收处理箱体底部的距离20-30cm。
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