CN109119605A - 一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿设备以及隔湿方法 - Google Patents

一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿设备以及隔湿方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿设备及其加工方法，通过磁场发生器用于产生一定向磁场，并同时带动含锂过渡金属氮化物层结构转动以使含锂过渡金属氮化物层结构中的锂离子在定向磁场的作用下向中心运动；喷涂赋能步骤，通过赋能机构发射一预设频率的光束照射所述含锂过渡金属氮化物层结构以对所述含锂过渡金属氮化物层结构加热，同时将胶体石墨粉喷涂至所述含锂过渡金属氮化物层结构的表面；该设备可以将含锂过渡金属氮化物层结构中的锂离子进行聚合反应，然后再通过光热效应加热所述锂过渡金属氮化物层结构，再同时在表面涂覆石墨胶体粉就可以将含锂过渡金属氮化物层结构的表面起到隔离作用，避免湿度条件对其产生的影响。

Description

一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿设备以及隔湿方法
技术领域
本发明涉及电池材料技术,更具体地说，涉及一种含锂过渡金属氮化物层结构复合材料隔湿设备以及隔湿方法。
背景技术
负极指电源中电位(电势)较低的一端。在原电池中，是指起氧化作用的电极，电池反应中写在左边。负极指电源中电位(电势)较低的一端。在原电池中，是指起氧化作用的电极，电池反应中写在左边。从物理角度来看，是电路中电子流出的一极。而负极材料，则是指电池中构成负极的原料，目前常见的负极材料有碳负极材料、锡基负极材料、含锂过渡金属氮化物负极材料、合金类负极材料和纳米级负极材料。锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。锂离子电池能否成功地制成，关键在于能否制备出可逆地脱/嵌锂离子的负极材料。一般来说，选择一种好的负极材料应遵循以下原则：比能量高;相对锂电极的电极电位低;充放电反应可逆性好;与电解液和粘结剂的兼容性好;比表面积小(<10m2/g)，真密度高(>2.0g/cm3);嵌锂过程中尺寸和机械稳定性好;资源丰富，价格低廉;在空气中稳定、无毒副作用。目前，已实际用于锂离子电池的负极材料一般都是碳素材料，如石墨、软碳(如焦炭等)、硬碳等。正在探索的负极材料有氮化物、PAS、锡基氧化物、锡合金、纳米负极材料，以及其他的一些金属间化合物等。
而特别是含锂过渡金属氮化物层结构，由于其在湿度环境下对空气湿度及其敏感，虽然性能较高，但是实际使用仍然受到限制。
发明内容
有鉴于此，本发明第一目的是提供一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿设备；
本发明的第二目的是提供一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿方法，以解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿设备，包括基座，所述基座上设置有储料机构、抓料机构、聚合机构、赋能机构以及出料机构；
所述储料机构包括有储料盘，所述储料盘上设置有若干定位槽，所述含锂过渡金属氮化物层结构放置于所述定位槽中；
所述抓料机构包括抓料夹手、垂向取料组、水平送料组，所述水平送料组包括有水平送料轨道以及水平送料件，所述垂直取料组设置于所述水平送料组上，所述水平送料件用于带动所述垂直送料组沿一水平方向运动；所述垂直取料组包括有垂直取料轨道以及垂直取料件，所述抓料夹手设置于所述垂直取料组上，所述垂直取料件用于带动所述取料抓手沿一垂直方向运动，所述取料抓手用于抓取所述储料盘中的含锂过渡金属氮化物层结构；
所述聚合机构包括定位夹持件、磁场发生器、聚合驱动组，所述定位夹持件包括两个夹持杆，两个夹持杆用于夹持所述含锂过渡金属氮化物层结构的轴向的两端，所述磁场发生器用于产生一定向磁场，当所述含锂过渡金属氮化物层结构被定位夹持件固定时，所述定向磁场的方向与所述含锂过渡金属氮化物层结构的轴线方向平行；所述聚合驱动组用于带动所述夹持件转动，以使夹持件上的含锂过渡金属氮化物层结构中的锂离子在定向磁场的作用下向所述含锂过渡金属氮化物层结构的中心运动；
所述赋能机构包括平移驱动组、光束喷涂组；所述平移驱动组设置于所述基座上，所述光束喷涂组固定于所述平移驱动组上，所述平移驱动组用于带动所述光束喷涂组在一水平面上运动，所述光束喷涂组包括光束发射器以及喷涂器，所述光束发射器用于向所述夹持件上的含锂过渡金属氮化物层结构发射一预设频率的光束以对所述含锂过渡金属氮化物层结构加热，所述喷涂器用于将胶体石墨粉喷涂至所述含锂过渡金属氮化物层结构的表面；
所述出料机构包括出料台，所述出料台上设置有顶升出料件，所述顶升出料件设置于所述夹持件的下方，所述顶升出料件工作时将所述含锂过渡金属氮化物层结构从所述夹持件上脱离。
进一步地：所述含锂过渡金属氮化物层结构的两侧固定有绝缘承接块。
进一步地：所述夹持杆之间形成用于固定所述含锂过渡金属氮化物层结构的夹持间隙，所述夹持间隙设置于所述抓料夹手沿水平方向的运动路径上。
进一步地：所述抓料机构设置有加热件，所述加热件用于加热所述抓料夹手。
进一步地：所述平移驱动组包括竖向平移组以及横向平移组，所述竖向平移组包括竖向平移轨道以及竖向驱动件，所述横向平移组设置于所述竖向平移轨道上，所述竖向驱动件用于带动所述横向平移组做竖向运动，所述横向平移组包括横向平移轨道以及横向驱动件，所述光束喷涂组设置于所述横向平移轨道上，所述横向驱动件用于带动所述光束喷涂组做横向运动。
为了实现本发明的第二目的，提供一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿方法，提供储料机构、抓料机构、聚合机构、赋能机构以及出料机构；具体包括以下步骤：
取料步骤，通过取料机构从储料机构上取下一个含锂过渡金属氮化物层结构；
定位步骤，将所述含锂过渡金属氮化物层结构固定于聚合机构；
聚合步骤，通过磁场发生器用于产生一定向磁场，并同时带动所述含锂过渡金属氮化物层结构转动以使所述含锂过渡金属氮化物层结构中的锂离子在定向磁场的作用下向所述含锂过渡金属氮化物层结构的中心运动；
赋能喷涂步骤，通过赋能机构发射一预设频率的光束照射所述含锂过渡金属氮化物层结构以对所述含锂过渡金属氮化物层结构加热，同时将胶体石墨粉喷涂至所述含锂过渡金属氮化物层结构的表面；
出料步骤，通过出料机构将所述含锂过渡金属氮化物层结构从所述聚合机构上脱离。
进一步地：在真空条件下进行所述聚合步骤以及赋能步骤。
进一步地：所述取料步骤还包括加热所述含锂过渡金属氮化物层结构。
进一步地：所述含锂过渡金属氮化物层结构由LIO3中部分锂被金属置换后制成。
进一步地：所述光束的预设频率的取值范围1.3*1012-2*1014Hz之间。
本发明技术效果主要体现在以下方面：通过这样设置，该设备可以将含锂过渡金属氮化物层结构中的锂离子进行聚合反应，然后再通过光热效应加热所述锂过渡金属氮化物层结构，再同时在表面涂覆石墨胶体粉就可以将含锂过渡金属氮化物层结构的表面起到隔离作用，避免湿度条件对其产生的影响。
附图说明
图1：本发明的含锂过渡金属氮化物层结构加工设备的轴侧图一；
图2：本发明的含锂过渡金属氮化物层结构加工设备的轴侧图二；
图3：本发明的含锂过渡金属氮化物层结构加工设备的俯视图；
图4：本发明的图2中A部储料机构示意图；
图5：本发明的图1中B部抓料机构示意图；
图6：本发明的图1中C部聚合机构示意图；
图7：本发明的图2中D部出料机构示意图；
图8：本发明的图1中E部赋能机构示意图。
附图标记：1、含锂过渡金属氮化物层结构；11、绝缘承接块；100、基座；200、储料机构；210、储料盘；211、定位槽；220、储料轨道；230、储料驱动件；300、抓料机构；310、抓料夹手；320、垂向取料组；321、垂向送料轨道；322、垂向送料件；330、水平送料组；331、水平送料轨道；332、水平送料件；340、加热件；400、聚合机构；410、定位夹持件；411、夹持杆；420、磁场发生器；430、聚合驱动组；431、聚合驱动电机；432、第一皮带轮组件；433、第二皮带轮组件；500、出料机构；510、出料台；520、顶升出料件；600、赋能机构；610、横向平移组；611、横向平移轨道；612、横向驱动件；620、竖向平移组；621、竖向平移轨道；622、竖向驱动件；630、光束喷涂组。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
参照图1所示，一种含锂过渡金属氮化物层结构1加工设备，包括基座100，所述基座100上设置有储料机构200、抓料机构300、聚合机构400、赋能机构600以及出料机构500；还包括用于对上述所有机构进行控制的控制器。
所述储料机构200包括有储料盘210，所述储料盘210上设置有若干定位槽211，所述含锂过渡金属氮化物层结构1放置于所述定位槽211中；首先需要说明的是，储料盘210通过储料轨道220以及储料驱动件230可以在储料轨道220上运动，参照图3可以看出，储料轨道220、夹料抓手以及夹持件的间隙，设置在同一直线上，提高加工效率，储料驱动件230通过电机驱动储料盘210运动，方便放料和出料。所述含锂过渡金属氮化物层结构1的两侧固定有绝缘承接块11。一来避免聚合反映时产生轴向的电流，二来可以防止在夹持过程中对含锂过渡金属氮化物层结构1的损坏，同时可以提高夹持效果。
所述抓料机构300包括抓料夹手310、垂向取料组320、水平送料组330，所述水平送料组330包括有水平送料轨道331以及水平送料件332，所述垂直取料组设置于所述水平送料组330上，所述水平送料件332用于带动所述垂直送料组沿一水平方向运动；所述垂直取料组包括有垂直取料轨道以及垂直取料件，所述抓料夹手310设置于所述垂直取料组上，所述垂直取料件用于带动所述取料抓手沿一垂直方向运动，所述取料抓手用于抓取所述储料盘210中的含锂过渡金属氮化物层结构1；水平送料件332以及垂直送料件都通过电机和皮带轮带动，而取料抓手通过电动执行件控制，所述抓料机构300设置有加热件340，所述加热件340用于加热所述抓料夹手310。而加热温度可以控制在80-90摄氏度，保证加热效果，避免减小湿度对含锂过渡金属氮化物层结构1的影响，可以提供给锂离子动能，但是如果温度过高容易产生杂质。而具体如下，首先通过水平送料组330运动到要夹取的含锂过渡金属氮化物层结构1的正上方，而后控制垂向送料组运动，并通过抓料夹手310夹持夹取所述含锂过渡金属氮化物层结构1并抬升带离定位槽211，最后通过水平送料组330将含锂过渡金属氮化物层结构1送到定位夹持件410的间隙处。
所述聚合机构400包括定位夹持件410、磁场发生器420、聚合驱动组430，所述定位夹持件410包括两个夹持杆411，两个夹持杆411用于夹持所述含锂过渡金属氮化物层结构1的轴向的两端，所述磁场发生器420用于产生一定向磁场，当所述含锂过渡金属氮化物层结构1被定位夹持件410固定时，所述定向磁场的方向与所述含锂过渡金属氮化物层结构1的轴线方向平行；所述聚合驱动组430用于带动所述夹持件转动，以使夹持件上的含锂过渡金属氮化物层结构1中的锂离子在定向磁场的作用下向所述含锂过渡金属氮化物层结构1的中心运动；所述夹持杆411之间形成用于固定所述含锂过渡金属氮化物层结构1的夹持间隙，所述夹持间隙设置于所述抓料夹手310沿水平方向的运动路径上，首先需要说明的是，由于含锂过渡金属氮化物层结构1是片状结构，所以在定向磁场上转动时，就会产生聚合反应，内部的锂离子就会像片状结构的中心运动，而在中心产生离子分布，而这样的离子分布，可以提高电池的使用寿命，减小内阻，表面不易与水产生电离反应，而两个夹持杆411通过同步电机带动进行转动，同时通过夹持驱动件控制夹持杆411夹紧所述含锂过渡金属氮化物层结构1而后转动含锂过渡金属氮化物层结构1的同时产生定向磁场，聚合驱动组430包括聚合驱动电机431、第一皮带轮组件432以及第二皮带轮组件433，第一皮带轮组件432和第二皮带轮组件433分别带动两个夹持杆411转动，第一皮带轮组件432和第二皮带轮组件433通过联动杆联动以实现同步转动。
所述赋能机构600包括平移驱动组以及光束喷涂组630；所述平移驱动组设置于所述基座100上，所述光束喷涂组630固定于所述平移驱动组上，所述平移驱动组用于带动所述光束喷涂组630在一水平面上运动，所述光束喷涂组630包括光束发射器以及喷涂器，所述光束发射器用于向所述夹持件上的含锂过渡金属氮化物层结构发射一预设频率的光束以对所述含锂过渡金属氮化物层结构加热，所述喷涂器用于将胶体石墨粉喷涂至所述含锂过渡金属氮化物层结构的表面，需要说明的是，光束发射器和喷涂器可以设置在一个执行头中，而体石墨粉是由2μm以下的石墨颗粒平均分散在有机溶剂中形成的一种石墨粉，胶体石墨是一种黑丝粘稠的悬浮状液体，具有优质天然鳞片石墨的性能，在高温条件下具有特殊的抗氧化性、自润滑性和可塑性，以及良好的导电、导热和附着性，主要用于密封，在高温条件下可以产生较佳的附着性，同时可以起到吸湿的效果，更重要的是，这样直到这个负极材料被安装到电池组件上之前，都不会产生湿度影响，同时在使用时石墨颗粒不会不会对电池材料产生影响；光束的预设频率的取值范围1.3*1012-2*1014Hz之间，通过将锂离子赋能，可以起到一个增加空穴的效果，提高电池的导电效率。所述平移驱动组包括竖向平移组620以及横向平移组610，所述竖向平移组620包括竖向平移轨道621以及竖向驱动件622，所述横向平移组610设置于所述竖向平移轨道621上，所述竖向驱动件622用于带动所述横向平移组610做竖向运动，所述横向平移组610包括横向平移轨道611以及横向驱动件612，所述光束喷涂组630设置于所述横向平移轨道611上，所述横向驱动件612用于带动所述光束喷涂组630做横向运动。通过电机带动皮带轮实现。
所述出料机构500包括出料台510，所述出料台510上设置有顶升出料件520，所述顶升出料件520设置于所述夹持件的下方，所述顶升出料件520工作时将所述含锂过渡金属氮化物层结构1从所述夹持件上脱离。所述含锂过渡金属氮化物层结构1由LIO3中部分锂被金属置换后制成。
为了实现本发明的第二目的：提供一种含锂过渡金属氮化物层结构1加工方法，所述含锂过渡金属氮化物层结构1由LIO3中部分锂被金属置换后制成。提供储料机构200、抓料机构300、聚合机构400、赋能机构600以及出料机构500；具体包括以下步骤：
取料步骤，通过取料机构从储料机构200上取下一个含锂过渡金属氮化物层结构1；所述取料步骤还包括加热所述含锂过渡金属氮化物层结构1。
定位步骤，将所述含锂过渡金属氮化物层结构1固定于聚合机构400；
聚合步骤，通过磁场发生器420用于产生一定向磁场，并同时带动所述含锂过渡金属氮化物层结构1转动以使所述含锂过渡金属氮化物层结构1中的锂离子在定向磁场的作用下向所述含锂过渡金属氮化物层结构1的边缘运动；
赋能步骤，通过赋能机构600发射一预设频率的光束照射所述所述含锂过渡金属氮化物层结构1的表面以赋能所述含锂过渡金属氮化物层结构1的边缘的锂离子；
出料步骤，通过出料机构500将所述含锂过渡金属氮化物层结构1从所述聚合机构400上脱离。在真空条件下进行所述聚合步骤以及赋能步骤。所述光束的预设频率的取值范围1.3*1012-2*1014 Hz之间。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿设备，其特征在于：包括基座，所述基座上设置有储料机构、抓料机构、聚合机构、赋能机构以及出料机构；
所述储料机构包括有储料盘，所述储料盘上设置有若干定位槽，所述含锂过渡金属氮化物层结构放置于所述定位槽中；
所述抓料机构包括抓料夹手、垂向取料组、水平送料组，所述水平送料组包括有水平送料轨道以及水平送料件，所述垂直取料组设置于所述水平送料组上，所述水平送料件用于带动所述垂直送料组沿一水平方向运动；所述垂直取料组包括有垂直取料轨道以及垂直取料件，所述抓料夹手设置于所述垂直取料组上，所述垂直取料件用于带动所述取料抓手沿一垂直方向运动，所述取料抓手用于抓取所述储料盘中的含锂过渡金属氮化物层结构；
所述聚合机构包括定位夹持件、磁场发生器、聚合驱动组，所述定位夹持件包括两个夹持杆，两个夹持杆用于夹持所述含锂过渡金属氮化物层结构的轴向的两端，所述磁场发生器用于产生一定向磁场，当所述含锂过渡金属氮化物层结构被定位夹持件固定时，所述定向磁场的方向与所述含锂过渡金属氮化物层结构的轴线方向平行；所述聚合驱动组用于带动所述夹持件转动，以使夹持件上的含锂过渡金属氮化物层结构中的锂离子在定向磁场的作用下向所述含锂过渡金属氮化物层结构的中心运动；
所述赋能机构包括平移驱动组、光束喷涂组；所述平移驱动组设置于所述基座上，所述光束喷涂组固定于所述平移驱动组上，所述平移驱动组用于带动所述光束喷涂组在一水平面上运动，所述光束喷涂组包括光束发射器以及喷涂器，所述光束发射器用于向所述夹持件上的含锂过渡金属氮化物层结构发射一预设频率的光束以对所述含锂过渡金属氮化物层结构加热，所述喷涂器用于将胶体石墨粉喷涂至所述含锂过渡金属氮化物层结构的表面；
所述出料机构包括出料台，所述出料台上设置有顶升出料件，所述顶升出料件设置于所述夹持件的下方，所述顶升出料件工作时将所述含锂过渡金属氮化物层结构从所述夹持件上脱离。
2.如权利要求1所述的一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿设备，其特征在于：所述含锂过渡金属氮化物层结构的两侧固定有绝缘承接块。
3.如权利要求1所述的一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿设备，其特征在于：所述夹持杆之间形成用于固定所述含锂过渡金属氮化物层结构的夹持间隙，所述夹持间隙设置于所述抓料夹手沿水平方向的运动路径上。
4.如权利要求1所述的一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿设备，其特征在于：所述抓料机构设置有加热件，所述加热件用于加热所述抓料夹手。
5.如权利要求1所述的一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿设备，其特征在于：所述平移驱动组包括竖向平移组以及横向平移组，所述竖向平移组包括竖向平移轨道以及竖向驱动件，所述横向平移组设置于所述竖向平移轨道上，所述竖向驱动件用于带动所述横向平移组做竖向运动，所述横向平移组包括横向平移轨道以及横向驱动件，所述光束喷涂组设置于所述横向平移轨道上，所述横向驱动件用于带动所述光束喷涂组做横向运动。
6.一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿方法，其特征在于：提供储料机构、抓料机构、聚合机构、赋能机构以及出料机构；具体包括以下步骤：
取料步骤，通过取料机构从储料机构上取下一个含锂过渡金属氮化物层结构；
定位步骤，将所述含锂过渡金属氮化物层结构固定于聚合机构；
聚合步骤，通过磁场发生器用于产生一定向磁场，并同时带动所述含锂过渡金属氮化物层结构转动以使所述含锂过渡金属氮化物层结构中的锂离子在定向磁场的作用下向所述含锂过渡金属氮化物层结构的中心运动；
赋能喷涂步骤，通过赋能机构发射一预设频率的光束照射所述含锂过渡金属氮化物层结构以对所述含锂过渡金属氮化物层结构加热，同时将胶体石墨粉喷涂至所述含锂过渡金属氮化物层结构的表面；
出料步骤，通过出料机构将所述含锂过渡金属氮化物层结构从所述聚合机构上脱离。
7.如权利要求6所述的一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿方法，其特征在于：在真空条件下进行所述聚合步骤以及赋能步骤。
8.如权利要求6所述的一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿方法，其特征在于：所述取料步骤还包括加热所述含锂过渡金属氮化物层结构。
9.如权利要求6所述的一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿方法，其特征在于：所述含锂过渡金属氮化物层结构由LIO3中部分锂被金属置换后制成。
10.如权利要求6所述的一种含锂过渡金属氮化物层结构隔湿方法，其特征在于：所述光束的预设频率的取值范围1.3*1012-2*1014Hz之间。
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WO2016203173A1 (fr) * 2015-06-17 2016-12-22 Maxence Renaud Procédé de traitement de surfaces de pièces de géométrie complexe, dispositif porte-pièces et dispositif de traitement
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