CN111924835A - 一种散粒状碳负极材料生产装置及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种散粒状碳负极材料生产装置及其制备方法，在粉碎筒底部的连接管A下端配合连接管B设置研磨箱，以及在连接管B底部端口外侧的研磨箱的顶板下端的内壁上焊接研磨钵，研磨钵的侧壁上及底部分别均匀开设卸料通孔，且研磨钵内部的研磨杵通过螺杆和联轴器固定连接粉碎筒内部的传动轴底端，传动轴通过螺杆和联轴器带动研磨杵旋转研磨，将碳负极材料通过卸料通孔挤出，保证了碳负极材料颗粒细度的均匀性，减小了传统碾压研磨时超细颗粒废料的产生，降低生产成本，碳负极材料的生产原料采用农作物秸秆、稻谷壳和植物根茎，利用农村随处可见的农作物废秸秆等废弃物生产碳负极材料，对秸秆废弃物进行有效处理，避免农民焚烧秸秆污染环境。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池负极材料技术领域，具体为一种散粒状碳负极材料生产装置及其制备方法。
背景技术
锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。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。
碳负极材料在生产时需要使用粉碎研磨装置对其进行研磨粉碎，但是现有的研磨装置对于碳负极材料的研磨效果差，研磨出的碳负极材料颗粒均匀性差，颗粒细度参差不齐，制成锂电池负极后影响到电池的正常使用；而且现有的研磨装置进行研磨时，对碳负极材料造成的废料较多，导致碳负极材料的生产成本增加。
因此，我们推出了一种散粒状碳负极材料生产装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种散粒状碳负极材料生产装置，通过在粉碎装置的粉碎筒顶部安装电机，电机的传动轴贯穿粉碎筒顶端并延伸至其内部，且粉碎筒内部的传动轴外壁上设置破碎轮，并在粉碎筒底部的连接管A下端配合连接管B设置研磨箱，以及在连接管B底部端口外侧的研磨箱的顶板下端的内壁上焊接研磨钵，研磨钵的侧壁上及底部分别均匀开设卸料通孔，且研磨钵内部的研磨杵通过螺杆和联轴器固定连接粉碎筒内部的传动轴底端，从而解决了上述背景中所提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种散粒状碳负极材料生产装置，包括粉碎装置和研磨装置，所述研磨装置设置于粉碎装置的底部，粉碎装置包括粉碎筒、电机、传动轴、安装孔、破碎轮、进料斗、底盘和连接管A，粉碎筒的顶部通过固定螺栓安装有电机，且电机底部输出端的固定连接传动轴的一端，传动轴的另一端通过粉碎筒顶端中部处开设的安装孔延伸至粉碎筒的内部，且粉碎筒内部的传动轴外壁上套接有破碎轮，进料斗设置于电机一侧的粉碎筒顶部边沿处，且粉碎筒的底部端口外壁上固定连接有底盘，底盘的底部设置有一体的连接管A，连接管A的下端固定连接研磨装置；
所述研磨装置包括研磨箱、连接管B、出料斗、废料出管、研磨钵、加强块、研磨杵、螺杆和联轴器，研磨箱的顶端设置有连接管B，且研磨箱通过连接管B固定连接于连接管A的下端，研磨箱的一侧外壁上靠近底部处设置有出料斗，且研磨箱的底端安装有废料出管，研磨钵焊接于研磨箱的顶板下端的内壁上，且研磨钵的两侧通过加强块与研磨箱的两侧内壁固定相连，研磨钵的内部放置有相匹配的研磨杵，研磨杵的顶端设置有一体的螺杆，螺杆的顶端外壁上套接有联轴器，且螺杆的顶端延伸至粉碎筒的内部，并通过联轴器固定连接于传动轴的底端。
进一步地，所述粉碎筒的一侧外壁上开设有观察窗，且观察窗的内壁间镶嵌有钢化玻璃，且钢化玻璃为透明状结构。
进一步地，所述破碎轮包括固定套环、连接杆和外环，固定套环套接于粉碎筒内部的传动轴外壁上，固定套环的四周侧壁上分别均匀设置有连接杆，且连接杆远离固定套环的一端分别与外环的内壁固定相连。
进一步地，所述连接杆呈十字形均匀分布在固定套环的四周侧壁上，且连接杆逆时针旋转的一侧外壁上分别设置有粉碎刀头，粉碎刀头的安装方向与电机的传动轴旋转方向保持一致。
进一步地，所述研磨钵焊接于连接管B底部端口外侧的研磨箱的顶板下端的内壁上，且端口正对连接管B底部端口设置，且研磨钵的侧壁上及底部分别均匀开设有卸料通孔。
进一步地，所述研磨钵下端的研磨箱两侧内壁间设置有过滤网，过滤网向下倾斜设置，且过滤网的下端固定连接于出料斗进料端口下端的研磨箱内壁上，且过滤网的上端面与出料斗的底板相持平。
进一步地，所述研磨杵的侧壁上均匀设置有一体的凸起，凸起为半球状结构，且凸起的直径大小为10-20mm。
本发明还提出另一种技术方案：一种散粒状碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：碳原料处理，将农作物秸秆、稻谷壳和植物根茎清洗干净，并将其在40-50℃的低温环境中烘干；
S2：植物原料清洗烘干后将其初步破碎，破碎后的植物原料送进低温煅烧炉中进行充分煅烧，并得到黑灰色的固态物；
S3：将步骤S2中得到的黑灰色的固态物粉碎后进行筛分，分离出合格的粉状黑灰色煅烧物；
S4：向步骤S3得到的粉状黑灰色煅烧物中添加预处理后的添加剂，并向其中掺杂金属化物、非金属化合物和复合材料后混合均匀；
S5：向步骤S4中得到的混合料中预处理后的粘结剂进行混捏，待其固化后形成稳定的成型件；
S6：将步骤S5中得到的成型件进行焙烧，并使其石墨化；
S7：将石墨化的成型件进行研磨或者粉碎，得到合适颗粒细度的碳材料基体；
S8：在步骤S7中得到的碳材料基体表面利用液相包覆法包覆上一层有机物，如环氧树脂、纳米硅粉或者聚乙烯酰胺。
进一步地，所述步骤S5还包括以下步骤：
S501：将粘结剂进行加热熔融，得到液态的粘结剂；
S502：将步骤S501中得到的液态的粘结剂进行脱水操作，制得无水的液态的粘结剂；
S503：向步骤S502中得到的无水的液态的粘结剂中添加添加剂进行调和。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本发明提出的一种散粒状碳负极材料生产装置，在粉碎装置的粉碎筒顶部安装电机，电机的传动轴贯穿粉碎筒顶端并延伸至其内部，且粉碎筒内部的传动轴外壁上设置破碎轮，电机带动传动轴旋转时，通过固定套环带动其与外环侧壁间连接杆侧壁上的粉碎刀头旋转，粉碎刀头对粉碎筒顶部进料斗下来的碳负极材料进行初步粉碎，便于后续工序进行研磨，提高研磨的加工效率。
2.本发明提出的一种散粒状碳负极材料生产装置，在粉碎筒底部的连接管A下端配合连接管B设置研磨箱，以及在连接管B底部端口外侧的研磨箱的顶板下端的内壁上焊接研磨钵，研磨钵的侧壁上及底部分别均匀开设卸料通孔，且研磨钵内部的研磨杵通过螺杆和联轴器固定连接粉碎筒内部的传动轴底端，传动轴通过螺杆和联轴器带动研磨杵旋转研磨，将碳负极材料通过卸料通孔挤出，保证了碳负极材料颗粒细度的均匀性，以及减小了传统碾压研磨时超细颗粒废料的产生，降低生产成本。
3.本发明提出的一种散粒状碳负极材料生产装置，碳负极材料的生产原料采用农作物秸秆、稻谷壳和植物根茎，利用农村随处可见的农作物废秸秆和稻谷壳等废弃物生产碳负极材料，对秸秆废弃物进行有效处理，避免农民焚烧秸秆污染环境，且生产原料成本低廉，适合全面推广。
附图说明
图1为本发明的一种散粒状碳负极材料生产装置的整体结构示意图；
图2为本发明的一种散粒状碳负极材料生产装置的整体爆炸图；
图3为本发明的一种散粒状碳负极材料生产装置的整体爆炸图A处放大图；
图4为本发明的一种散粒状碳负极材料生产装置的破碎轮结构示意图；
图5为本发明的一种散粒状碳负极材料生产装置的研磨装置截面图；
图6为本发明的一种散粒状碳负极材料的制备流程框图。
图中：1、粉碎装置；11、粉碎筒；12、电机；13、传动轴；14、安装孔；15、破碎轮；151、固定套环；152、连接杆；153、外环；154、粉碎刀头；16、进料斗；17、底盘；18、连接管A；19、观察窗；2、研磨装置；21、研磨箱；22、连接管B；23、出料斗；24、废料出管；25、研磨钵；26、加强块；27、研磨杵；28、螺杆；29、联轴器；210、卸料通孔；211、过滤网；212、凸起。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1-3，一种散粒状碳负极材料生产装置，包括粉碎装置1和研磨装置2，研磨装置2设置于粉碎装置1的底部，粉碎装置1包括粉碎筒11、电机12、传动轴13、安装孔14、破碎轮15、进料斗16、底盘17和连接管A18，粉碎筒11的顶部通过固定螺栓安装有电机12，且电机12底部输出端的固定连接传动轴13的一端，传动轴13的另一端通过粉碎筒11顶端中部处开设的安装孔14延伸至粉碎筒11的内部，且粉碎筒11内部的传动轴13外壁上套接有破碎轮15，进料斗16设置于电机12一侧的粉碎筒11顶部边沿处，且粉碎筒11的底部端口外壁上固定连接有底盘17，底盘17的底部设置有一体的连接管A18，粉碎筒11的一侧外壁上开设有观察窗19，且观察窗19的内壁间镶嵌有钢化玻璃，且钢化玻璃为透明状结构，连接管A18的下端固定连接研磨装置2。
实施例二
请参阅图4，一种散粒状碳负极材料生产装置，破碎轮15包括固定套环151、连接杆152和外环153，固定套环151套接于粉碎筒11内部的传动轴13外壁上，固定套环151的四周侧壁上分别均匀设置有连接杆152，且连接杆152远离固定套环151的一端分别与外环153的内壁固定相连，连接杆152呈十字形均匀分布在固定套环151的四周侧壁上，且连接杆152逆时针旋转的一侧外壁上分别设置有粉碎刀头154，粉碎刀头154的安装方向与电机12的传动轴13旋转方向保持一致。
实施例三
请参阅图2和图5，一种散粒状碳负极材料生产装置，研磨装置2包括研磨箱21、连接管B22、出料斗23、废料出管24、研磨钵25、加强块26、研磨杵27、螺杆28和联轴器29，研磨箱21的顶端设置有连接管B22，且研磨箱21通过连接管B22固定连接于连接管A18的下端，研磨箱21的一侧外壁上靠近底部处设置有出料斗23，且研磨箱21的底端安装有废料出管24，研磨钵25焊接于研磨箱21的顶板下端的内壁上，且研磨钵25的两侧通过加强块26与研磨箱21的两侧内壁固定相连，研磨钵25的内部放置有相匹配的研磨杵27，研磨杵27的顶端设置有一体的螺杆28，螺杆28的顶端外壁上套接有联轴器29，且螺杆28的顶端延伸至粉碎筒11的内部，并通过联轴器29固定连接于传动轴13的底端，电机12带动传动轴13旋转时，通过固定套环151带动其与外环153侧壁间连接杆152侧壁上的粉碎刀头154旋转，粉碎刀头154对粉碎筒11顶部进料斗16下来的碳负极材料进行初步粉碎，便于后续工序进行研磨，提高研磨的加工效率。
研磨钵25焊接于连接管B22底部端口外侧的研磨箱21的顶板下端的内壁上，且端口正对连接管B22底部端口设置，且研磨钵25的侧壁上及底部分别均匀开设有卸料通孔210，传动轴13通过螺杆28和联轴器29带动研磨杵27旋转研磨，将碳负极材料通过卸料通孔210挤出，保证了碳负极材料颗粒细度的均匀性，以及减小了传统碾压研磨时超细颗粒废料的产生，降低生产成本；研磨钵25下端的研磨箱21两侧内壁间设置有过滤网211，过滤网211向下倾斜设置，且过滤网211的下端固定连接于出料斗23进料端口下端的研磨箱21内壁上，且过滤网211的上端面与出料斗23的底板相持平，利用过滤网211可以分离颗粒细度均匀的碳负极材料和废料；研磨杵27的侧壁上均匀设置有一体的凸起212，凸起212为半球状结构，且凸起212的直径大小为10-20mm，凸起212可以帮助碳负极材料研磨时快速形成颗粒状。
实施例四
请参阅图6，一种散粒状碳负极材料生产装置，本实施例提出另一种技术方案：一种散粒状碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：碳原料处理，将农作物秸秆、稻谷壳和植物根茎清洗干净，并将其在40-50℃的低温环境中烘干。
S2：植物原料清洗烘干后将其初步破碎，破碎后的植物原料送进低温煅烧炉中进行充分煅烧，并得到黑灰色的固态物。
S3：将步骤S2中得到的黑灰色的固态物粉碎后进行筛分，分离出合格的粉状黑灰色煅烧物。
S4：向步骤S3得到的粉状黑灰色煅烧物中添加预处理后的添加剂，并向其中掺杂金属化物、非金属化合物和复合材料后混合均匀。
S5：向步骤S4中得到的混合料中预处理后的粘结剂进行混捏，待其固化后形成稳定的成型件。
S6：将步骤S5中得到的成型件进行焙烧，并使其石墨化。
S7：将石墨化的成型件进行研磨或者粉碎，得到合适颗粒细度的碳材料基体。
S8：在步骤S7中得到的碳材料基体表面利用液相包覆法包覆上一层有机物，如环氧树脂、纳米硅粉或者聚乙烯酰胺。
进一步地，步骤S5还包括以下步骤：
S501：将粘结剂进行加热熔融，得到液态的粘结剂。
S502：将步骤S501中得到的液态的粘结剂进行脱水操作，制得无水的液态的粘结剂。
S503：向步骤S502中得到的无水的液态的粘结剂中添加添加剂进行调和。
综上所述：在粉碎装置1的粉碎筒11顶部安装电机12，电机12的传动轴13贯穿粉碎筒11顶端并延伸至其内部，且粉碎筒11内部的传动轴13外壁上设置破碎轮15，电机12带动传动轴13旋转时，通过固定套环151带动其与外环153侧壁间连接杆152侧壁上的粉碎刀头154旋转，粉碎刀头154对粉碎筒11顶部进料斗16下来的碳负极材料进行初步粉碎，便于后续工序进行研磨，提高研磨的加工效率；在粉碎筒11底部的连接管A18下端配合连接管B22设置研磨箱21，以及在连接管B22底部端口外侧的研磨箱21的顶板下端的内壁上焊接研磨钵25，研磨钵25的侧壁上及底部分别均匀开设卸料通孔210，且研磨钵25内部的研磨杵27通过螺杆28和联轴器29固定连接粉碎筒11内部的传动轴13底端，传动轴13通过螺杆28和联轴器29带动研磨杵27旋转研磨，将碳负极材料通过卸料通孔210挤出，保证了碳负极材料颗粒细度的均匀性，以及减小了传统碾压研磨时超细颗粒废料的产生，降低生产成本；碳负极材料的生产原料采用农作物秸秆、稻谷壳和植物根茎，利用农村随处可见的农作物废秸秆和稻谷壳等废弃物生产碳负极材料，对秸秆废弃物进行有效处理，避免农民焚烧秸秆污染环境，且生产原料成本低廉，适合全面推广。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种散粒状碳负极材料生产装置，包括粉碎装置(1)和研磨装置(2)，其特征在于：所述研磨装置(2)设置于粉碎装置(1)的底部，粉碎装置(1)包括粉碎筒(11)、电机(12)、传动轴(13)、安装孔(14)、破碎轮(15)、进料斗(16)、底盘(17)和连接管A(18)，粉碎筒(11)的顶部通过固定螺栓安装有电机(12)，且电机(12)底部输出端的固定连接传动轴(13)的一端，传动轴(13)的另一端通过粉碎筒(11)顶端中部处开设的安装孔(14)延伸至粉碎筒(11)的内部，且粉碎筒(11)内部的传动轴(13)外壁上套接有破碎轮(15)，进料斗(16)设置于电机(12)一侧的粉碎筒(11)顶部边沿处，且粉碎筒(11)的底部端口外壁上固定连接有底盘(17)，底盘(17)的底部设置有一体的连接管A(18)，连接管A(18)的下端固定连接研磨装置(2)；
所述研磨装置(2)包括研磨箱(21)、连接管B(22)、出料斗(23)、废料出管(24)、研磨钵(25)、加强块(26)、研磨杵(27)、螺杆(28)和联轴器(29)，研磨箱(21)的顶端设置有连接管B(22)，且研磨箱(21)通过连接管B(22)固定连接于连接管A(18)的下端，研磨箱(21)的一侧外壁上靠近底部处设置有出料斗(23)，且研磨箱(21)的底端安装有废料出管(24)，研磨钵(25)焊接于研磨箱(21)的顶板下端的内壁上，且研磨钵(25)的两侧通过加强块(26)与研磨箱(21)的两侧内壁固定相连，研磨钵(25)的内部放置有相匹配的研磨杵(27)，研磨杵(27)的顶端设置有一体的螺杆(28)，螺杆(28)的顶端外壁上套接有联轴器(29)，且螺杆(28)的顶端延伸至粉碎筒(11)的内部，并通过联轴器(29)固定连接于传动轴(13)的底端。
2.如权利要求1所述的一种散粒状碳负极材料生产装置，其特征在于：所述粉碎筒(11)的一侧外壁上开设有观察窗(19)，且观察窗(19)的内壁间镶嵌有钢化玻璃，且钢化玻璃为透明状结构。
3.如权利要求1所述的一种散粒状碳负极材料生产装置，其特征在于：所述破碎轮(15)包括固定套环(151)、连接杆(152)和外环(153)，固定套环(151)套接于粉碎筒(11)内部的传动轴(13)外壁上，固定套环(151)的四周侧壁上分别均匀设置有连接杆(152)，且连接杆(152)远离固定套环(151)的一端分别与外环(153)的内壁固定相连。
4.如权利要求3所述的一种散粒状碳负极材料生产装置，其特征在于：所述连接杆(152)呈十字形均匀分布在固定套环(151)的四周侧壁上，且连接杆(152)逆时针旋转的一侧外壁上分别设置有粉碎刀头(154)，粉碎刀头(154)的安装方向与电机(12)的传动轴(13)旋转方向保持一致。
5.如权利要求1所述的一种散粒状碳负极材料生产装置，其特征在于：所述研磨钵(25)焊接于连接管B(22)底部端口外侧的研磨箱(21)的顶板下端的内壁上，且端口正对连接管B(22)底部端口设置，且研磨钵(25)的侧壁上及底部分别均匀开设有卸料通孔(210)。
6.如权利要求1所述的一种散粒状碳负极材料生产装置，其特征在于：所述研磨钵(25)下端的研磨箱(21)两侧内壁间设置有过滤网(211)，过滤网(211)向下倾斜设置，且过滤网(211)的下端固定连接于出料斗(23)进料端口下端的研磨箱(21)内壁上，且过滤网(211)的上端面与出料斗(23)的底板相持平。
7.如权利要求1所述的一种散粒状碳负极材料生产装置，其特征在于：所述研磨杵(27)的侧壁上均匀设置有一体的凸起(212)，凸起(212)为半球状结构，且凸起(212)的直径大小为10-20mm。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的散粒状碳负极材料的生产装置，还提供一种散粒状碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：碳原料处理，将农作物秸秆、稻谷壳和植物根茎清洗干净，并将其在40-50℃的低温环境中烘干；
S2：植物原料清洗烘干后将其初步破碎，破碎后的植物原料送进低温煅烧炉中进行充分煅烧，并得到黑灰色的固态物；
S3：将步骤S2中得到的黑灰色的固态物粉碎后进行筛分，分离出合格的粉状黑灰色煅烧物；
S4：向步骤S3得到的粉状黑灰色煅烧物中添加预处理后的添加剂，并向其中掺杂金属化物、非金属化合物和复合材料后混合均匀；
S5：向步骤S4中得到的混合料中预处理后的粘结剂进行混捏，待其固化后形成稳定的成型件；
S6：将步骤S5中得到的成型件进行焙烧，并使其石墨化；
S7：将石墨化的成型件进行研磨或者粉碎，得到合适颗粒细度的碳材料基体；
S8：在步骤S7中得到的碳材料基体表面利用液相包覆法包覆上一层有机物，如环氧树脂、纳米硅粉或者聚乙烯酰胺。
9.如权利要求8所述的一种散粒状碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S5还包括以下步骤：
S501：将粘结剂进行加热熔融，得到液态的粘结剂；
S502：将步骤S501中得到的液态的粘结剂进行脱水操作，制得无水的液态的粘结剂；
S503：向步骤S502中得到的无水的液态的粘结剂中添加添加剂进行调和。
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| CN103618073A (zh) * | 2012-12-14 | 2014-03-05 | 深圳市斯诺实业发展有限公司永丰县分公司 | 一种硅碳复合负极材料的制备方法 |
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