CN112007533B - 复合材料的制备装置及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种复合材料的制备装置及制备方法。本发明提供的复合材料的制备装置包括存储单元、混合组件和复合材料形成单元，存储单元包括用于存放固态物质的第一存储单元和用于存放液态物质的第二存储单元，第一存储单元中存储有至少两种固态物质，且其中一种固态物质为硫；混合组件包括混合容器，混合容器具有混合腔室，第一存储单元和第二存储单元均和混合腔室连通，混合腔室用于使固态物质和液态物质在混合腔室内进行混合，以得到固态物质和液态物质的混合物；复合材料形成单元连通于混合组件，复合材料形成单元用于改变硫的相态，以使得改变相态之后的硫浸入至另一种固态物质中。本发明提供的复合材料的制备装置具有较好的使用性能。

Description

复合材料的制备装置及制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料的制备技术领域，尤其涉及一种复合材料的制备装置及制备方法。
背景技术
硫作为一种电极材料，具有价格低廉，资源丰富，克容量高等显著的优点，然而，硫的导电性很差，需要和碳等导电介质复合，才能在电化学电池中有良好的性能发挥，为了使硫在电极材料中发挥充分的作用，因此需要一种对含硫复合材料进行制备的装置。
中国专利CN201510080480.1公开了一种硫碳复合粉体材料的制备方法及粉体材料和应用，在硫碳复合粉体材料的制备装置中通过采用硫碳复合粉体材料的制备方法制备得到硫碳复合粉体材料，其中，硫碳复合粉体材料的制备装置包括储液罐、进料泵、雾化器、流化床、第一气体压缩机、第一加热器、第一流量计、第二气体压缩机、第二加热器和第二流量计，进料泵设置在储液罐与雾化器之间，雾化器位于流化床内，储液罐与流化床之间通过管道相连，流化床的顶部通过管道依次与第一流量计、第一加热器和第一气体压缩机相连，流化床的底部通过管道依次与第二流量计、第二加热器和第二气体压缩机相连，且第一流量计通过管道与储液罐相连，在对该硫碳复合粉体材料的制备装置进行使用时，首先，将液态硫存储于储液罐中，并将石墨烯粉加入到流化床中，然后，启动第二气体压缩机，对氮气进行压缩，使压缩后的氮气通过流化床的底部进入流化床内，并通过第二加热器器和第二流量计对氮气的流速进行调节，以使得位于流化床内的石墨烯粉处于流化状态，之后，将储液罐中的液态硫输送至雾化器中，通过第一加热器和第一流量计对液态硫的流速进行调节，以使得液态硫通过雾化器进入流化床内，通过加热器以实现液态硫和石墨烯碳粉的混合，此外，当加热器对液态硫进行加热的过程中，挥发的液态硫能够通过管道进入储液罐中，以使得该硫碳复合粉体材料的制备装置形成一密闭循环系统。
因此，上述的硫碳复合粉体材料在制备过程中，液态硫与石墨烯碳粉之间的混合和最后的复合工序均是在流化床内进行，因此，会使得液态硫与石墨烯碳粉之间的混合不均匀，导致最后制备得到的硫碳复合粉体材料性质较差，则使得上述的硫碳复合粉体材料的制备装置的使用性能较差。
发明内容
本发明实施例提供一种复合材料的制备装置及制备方法，具有较好的使用性能。
一方面，本发明提供一种复合材料的制备装置，包括：
存储单元，存储单元包括用于存放固态物质的第一存储单元和用于存放液态物质的第二存储单元，第一存储单元中存储有至少两种固态物质，且其中一种固态物质为硫；
混合组件，混合组件包括混合容器，混合容器具有混合腔室，第一存储单元和第二存储单元均和混合容器连通，混合容器用于使固态物质和液态物质在混合腔室内进行混合，以得到固态物质和液态物质的混合物；
复合材料形成单元，复合材料形成单元连通于混合组件，复合材料形成单元用于改变所述硫的相态，以使得改变相态之后的所述硫浸入至另一种所述固态物质中。
作为一种可选的实施方式，混合组件还包括干燥单元，干燥单元用于对混合物进行干燥，干燥单元包括干燥容器，干燥容器具有相对设置的第一端和第二端，干燥容器的第一端和混合腔室连通，干燥容器的第二端与复合材料形成单元连通。
作为一种可选的实施方式，干燥单元还包括第一加热件和冷凝组件，第一加热件设置于干燥容器内，第一加热件用于对干燥容器内的液态物质进行加热，以使得干燥容器内的液态物质转化成蒸汽；
冷凝组件连接于干燥容器，用于将蒸汽由干燥容器内抽出并冷凝。
作为一种可选的实施方式，冷凝组件包括冷凝器和真空泵，冷凝器连接于干燥容器和真空泵之间，用于对蒸汽进行降温，以使得蒸汽转化为液态物质，真空泵用于将干燥容器内的气体抽出。
作为一种可选的实施方式，还包括液体收集组件，液体收集组件用于对干燥容器内的液态物质进行收集；液体收集组件包括集液单元和集料泵，冷凝器和集液单元相连通，集料泵连接于集液单元与第二存储单元之间，集液单元用于收集从冷凝器流出的液态物质，集料泵用于将集液单元内的液态物质泵入第二存储单元内。
作为一种可选的实施方式，复合材料形成单元内设有第二加热件，第二加热件用于将硫加热至熔融状态以浸入另一种固态物质中。
作为一种可选的实施方式，第一存储单元中存储的另一种固态物质为碳和/或金属化合物。
另一方面，本发明提供一种复合材料的制备方法，制备方法用于在上述复合材料的制备装置中，制备方法包括：
混合宿主材料、硫、和非水液体，以形成混合物，其中，宿主材料为碳或金属化合物；
加热混合物，以使非水液体从混合物中气化分离；
将和非水液体分离后的混合物进行封闭加热，以得到宿主材料和硫的复合物。
作为一种可选的实施方式，混合宿主材料、硫、和非水液体，以形成混合物，具体包括：
通过以下至少一种方式将宿主材料、硫、和非水液体混合在一起：搅拌、震动、超声波、加热。
作为一种可选的实施方式，将和非水液体分离后的混合物进行封闭加热，具体包括：
对混合物进行封闭加热，以使混合物中的硫熔融并浸入至宿主材料上，以形成复合物。
本发明提供一种复合材料的制备装置及制备方法。本发明提供的复合材料的制备装置包括存储单元、混合组件和复合材料形成单元，存储单元包括用于存放固态物质的第一存储单元和用于存放液态物质的第二存储单元，第一存储单元中存储有至少两种固态物质，且其中一种固态物质为硫；混合组件包括混合容器，混合容器具有混合腔室，第一存储单元和第二存储单元均和混合腔室连通，混合腔室用于使固态物质和液态物质在混合腔室内进行混合，以得到固态物质和液态物质的混合物；复合材料形成单元连通于混合组件，复合材料形成单元用于改变硫的相态，以使得改变相态之后的硫浸入至另一种固态物质中。本发明提供的复合材料的制备装置中对固态物质和液态物质的混合以及对固态物质和液态物质的复合在不同的器室内进行，因此，能够保证固态物质和液态物质混合的均匀性，使得到的复合物的性质较好，提升本发明提供的复合材料的制备装置的使用性能。
本发明的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种硫碳复合粉体材料的制备装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的复合材料的制备装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的复合材料的制备方法的流程示意图。
附图标记说明：
1-储液罐；2-进料泵；3-雾化器；4-流化床；5-第一气体压缩机；6-第一加热器；7-第一流量计；8-第二气体压缩机；9-第二加热器；10-第二流量计；20-存储单元；21、21a、21b-第一存储单元；22-第二存储单元；30-混合组件；31-混合容器；32-干燥单元；321-干燥容器；322-冷凝组件；3221-冷凝器；3222-真空泵；40-复合材料形成单元；50-液体收集组件；51-集液单元；52-集料泵。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
硫作为一种电极材料，具有价格低廉，资源丰富，克容量高等显著的优点，然而，硫的导电性很差，需要和碳等导电介质复合，才能在电化学电池中有良好的性能发挥，为了使硫在电极材料中发挥充分的作用，因此需要一种对含硫复合材料进行制备的装置。
图1为一种硫碳复合粉体材料的制备装置的结构示意图。
中国专利CN201510080480.1公开了一种硫碳复合粉体材料的制备方法及粉体材料和应用，在硫碳复合粉体材料的制备装置中通过采用硫碳复合粉体材料的制备方法制备得到硫碳复合粉体材料，其中，如图1所示，硫碳复合粉体材料的制备装置包括储液罐1、进料泵2、雾化器3、流化床4、第一气体压缩机5、第一加热器6、第一流量计7、第二气体压缩机8、第二加热器9和第二流量计10，进料泵2设置在储液罐1与雾化器3之间，雾化器3位于流化床4内，储液罐1与流化床4之间通过管道相连，流化床4的顶部通过管道依次与第一流量计7、第一加热器6和第一气体压缩机5相连，流化床4的底部通过管道依次与第二流量计10、第二加热器9和第二气体压缩机8相连，且第一流量计7通过管道与储液罐1相连，在对该硫碳复合粉体材料的制备装置进行使用时，首先，将液态硫存储于储液罐1中，并将石墨烯粉加入到流化床4中，然后，启动第二气体压缩机8，对氮气进行压缩，使压缩后的氮气通过流化床4的底部进入流化床4内，并通过第二加热器器9和第二流量计10对氮气的流速进行调节，以使得位于流化床4内的石墨烯粉处于流化状态，之后，将储液罐1中的液态硫输送至雾化器3中，通过第一加热器器6和第一流量计7对液态硫的流速进行调节，以使得液态硫通过雾化器3进入流化床4内，通过第一加热器器6加热器以实现液态硫和石墨烯碳粉的混合，此外，当第一加热器器6对液态硫进行加热的过程中，挥发的液态硫能够通过管道进入储液罐1中，以使得该硫碳复合粉体材料的制备装置形成一密闭循环系统。
因此，通过上述的硫碳复合粉体材料的制备装置对硫碳复合粉体材料进行制备的过程中存在如下缺陷：
一、液态硫与石墨烯碳粉之间的混合和最后的复合工序均是在流化床内进行，因此，会使得液态硫与石墨烯碳粉之间的混合不均匀，导致最后制备得到的硫碳复合粉体材料性质较差，则使得上述的硫碳复合粉体材料的制备装置的使用性能较差；
二、初始的硫为液态，且液态的硫易挥发，在液态硫从储液罐流至流化床内时，液态硫会对流经的管道产生腐蚀作用，影响上述的硫碳复合粉体材料的制备装置的使用寿命；
三、液态硫通过雾化器进入流化床中，而雾化器上包含多个喷头，以将液态硫喷淋至流化床内的石墨烯碳粉上，因此对雾化器上的喷头有较高的要求，不便于对上述的硫碳复合粉体材料的制备装置进行批量生产制造。
由此，本发明提供一种复合材料的制备装置及制备方法，能够克服上述缺陷。
图2为本发明实施例提供的复合材料的制备装置的结构示意图。
如图2所示，本发明实施例提供一种复合材料的制备装置，包括存储单元20、混合组件30和复合材料形成单元40，存储单元20包括用于存放固态物质的第一存储单元21和用于存放液态物质的第二存储单元22，第一存储单元21中存储有至少两种固态物质，且其中一种固态物质为硫；混合组件30包括混合容器31，混合容器31具有混合腔室，第一存储单元21和第二存储单元22均和混合容器连通，混合容器31用于使固态物质和液态物质在混合腔室内进行混合，以得到固态物质和液态物质的混合物；复合材料形成单元40连通于混合组件30，复合材料形成单元40用于改变硫的相态，以使得改变相态之后的硫浸入至另一种固态物质中，从而能够保证硫和另一种固态物质在进行混合和复合时为单独进行的两次物理反应，使得硫和另一种固态物质能够混合地更加均匀，得到的复合物的性质更加稳定。
在对本实施例提供的复合材料的制备装置进行使用时，首先，将硫和另一种固态物质存放至第一存储单元21中，将液态物质存放至第二存储单元22中，之后使得硫、另一种固态物质和液态物质均进入混合容器31内，对硫、另一种固态物质和液态物质进行混合，最后使硫、另一种固态物质和液态物质的混合物进入复合材料形成单元40中，对硫的相态进行改变，以使得改变相态之后的硫浸入至另一种固态物质中。
在本实施例中，第一存储单元21包括存放硫的第一存储单元21a和存放另一种固态物质的第一存储单元21b，且第一存储单元21a、第一存储单元21b和第二存储单元22均为具有腔室的容器。
在本实施例中，硫可以是精制硫、升华硫、不溶硫、沉降硫中的任意一种或多种，且硫粉体材料的体积基中值直径的范围为0.01μm-100μm。
在本实施例中，液态物质为非水液体，且在一个大气压条件下，非水液体的沸点在60℃与100℃之间。这样，能够防止非水液体的沸点过低，容易挥发，导致形成的混合物不够均匀，此外，能够防止非水液体的沸点，难以去除干净。
在本实施例的具体的实施方式中，非水液体为己烷、四氢呋喃、三氟代乙酸、1，1，1-三氯乙烷、四氯化碳、乙酸乙酯、丁酮、苯、乙腈、1，2-二氯乙烷、甲醇、乙醇、乙二醇二甲醚、三氯乙烯、三乙胺、丙腈、庚烷中的任意一种或多种。
为了提升混合组件30的混合效果，在本实施例中，采用搅拌、震动、超声波以及加热方式中的一种或多种均可以使混合容器31内的物料混合得更加均匀，使得到的混合物具有较好的均一性。
作为一种可选的实施方式，可以在混合容器31内设置搅拌桨对混合容器31内的物料进行搅拌，加快硫和另一种固态物质在液态物质中的运动速度，提高混合效率。
作为另一种可选的实施方式，对混合容器31采用自转和公转结合的方式(即上述的震动)，使得混合物和混合容器31的内壁产生碰撞，可以提高混合效率。此处，对混合容器31产生力的作用使混合容器31发生震动的结构不作具体限制。
作为又一种可选的实施方式，采用超声波和适当加热的方法，可以提高硫和另一种固态物质在液态物质中的布朗运动，同样能够提高混合效率。
需要说明的是，采用加热的方法时，设定液态物质的沸点为b℃，加热温度的范围为(b-40)℃-b℃。此外，如果采用加热的方法，应该在加完物料之后，对混合容器31进行封闭，防止液态物质的损失。
为了保证混合物的均一性，在本实施例中，当硫、另一种固态物质和液态物质在混合容器31内完成混合后，可以采用热重法等手段检测混合物的均一。需要说明的是，热重法是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。
为了进一步提升硫和另一种固态物质的混合效果，在本实施例中，混合组件30还包括干燥单元32，干燥单元32用于对混合物进行干燥，干燥单元32包括干燥容器321，干燥容器321具有相对设置的第一端和第二端，干燥容器321的第一端和混合腔室连通，干燥容器321的第二端与复合材料形成单元40连通。
具体的，混合完成的硫、另一种固态物质和液态物质混合完成之后会进入干燥容器321内，使得混合物内的液态物质汽化为蒸汽，继而使得混合物进入复合材料形成单元40中得到复合物。
在本实施例的具体的实施方式中，干燥单元32还包括第一加热件和冷凝组件322，第一加热件设置于干燥容器321内，第一加热件用于对干燥容器321内的液态物质进行加热，以使得干燥容器321内的液态物质转化成蒸汽；冷凝组件322连接于干燥容器321，用于将蒸汽由干燥容器321内抽出并冷凝。这样，能够去除获得的混合物内的多余水分，能够得到更加纯净的复合物。
在一些实施例中，冷凝组件322包括冷凝器3221和真空泵3222，冷凝器3221连接于干燥容器321和真空泵3222之间，用于对蒸汽进行降温，以使得蒸汽转化为液态物质，真空泵3222用于将干燥容器321内的气体抽出。
具体的，当混合物进入干燥容器321中后，使第一加热件和真空泵3222工作，第一加热件通过对混合物进行加热使得液态物质转化为蒸汽，转化的蒸汽之后会进入冷凝器3221中，以使得冷凝器3221对蒸汽进行降温，获得液态物质。
在一些实施例中，混合容器31和干燥容器321可以是同一个容器，即混合容器31在对物料混合完毕之后，再连接上冷凝器3221并在冷凝器3221上连接真空泵3222，以使得混合容器31在对硫、另一种固态物质和液态物质完成混合后，进一步成为干燥容器321。
需要说明的是，冷凝器3221可以为采用水冷原理的冷凝器件，在此，对冷凝器3221的具体类型不加以限制。
为了提升本发明提供的复合材料的制备装置的环保性，本实施例提供的复合材料的制备装置还包括液体收集组件50，液体收集组件50用于对干燥容器321内的液态物质进行收集；液体收集组件50包括集液单元51和集料泵52，冷凝器3221和集液单元51相连通，集料泵52连接于集液单元51与第二存储单元22之间，集液单元51用于收集从冷凝器3221流出的液态物质，集料泵52用于将集液单元51内的液态物质泵入第二存储单元22内。
具体的，冷凝器3221中流出的液态物质会先进入集液单元51中，通过集料泵52将集液单元51内的液态物质泵入第二存储单元22中，以使得本实施例提供的复合材料的制备装置形成一密闭循环的内部系统，以提升本实施例提供的复合材料的制备装置的环保性。
在本实施例中，复合材料形成单元40内设有第二加热件，第二加热件用于将复合材料形成单元40中的硫加热至熔融状态以浸入另一种固态物质中。
这样，通过熔融浸渍法将熔融态的硫浸入扩散至另一种固态物质中，以形成含硫的复合材料。
具体的，第二加热件应该将复合材料形成单元40内的温度加热至113℃-440℃之间，才能使得硫处于熔融流动状态，对另一种固态物质进行浸润。此外，在需要对硫进行加热使其转变为熔融状态时，需要保持复合材料形成单元40内的空间密闭。具体的，在真空条件下，或者氮气或者氩气环境下均可，只要保证复合材料形成单元40内的密闭空间的压力在0MPa-1MPa之间，均可实现本实施例的目的。
需要说明的是，第一加热件和第二加热件均为常规的加热件，例如可以是电热丝等，在此，对第一加热件和第二加热件的具体类型不作限制。
在本实施例的具体的实施方式中，第一存储单元21b中存储的另一种固态物质为碳和/或金属化合物。
在一些实施例中，上述的另一种固态物质的电导率大于0.1S/cm，且其体积基中值直径的范围为0.01-100μm。
在本实施例的具体的实施方式中，上述的另一种固态物质的电导率大于10S/cm。
在一些实施例中，上述的另一种固态物质为碳，碳可以是硬碳、软碳或石墨中的任意一种或多种，碳的粉体材料的形貌为颗粒状、球状、纤维状、管状、片状或泡沫状的任意一种或多种，且碳材料的比表面积大于10m2/g。
在本实施例中，碳材料的比表面积大于1000m2/g。
在另一些实施例中，上述的另一种固态物质为金属化合物。金属化合物的分子式为ABx，其中，A是Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Sb、Bi中的一种或几种，B是O、S、N、P、Se、Te、Cl、Br、I中的一种或多种，0.3≤x≤3，且金属化合物的比表面积大于10m2/g。
在本实施例中，金属化合物的比表面积大于100m2/g。
作为一种可选的实施方式，上述的另一种固态物质为碳和金属化合物两者的复合物，其中，碳和金属化合物的复合方式可以是包覆、掺杂、混合中的任意一种或多种。
作为另一种可选的实施方式，上述的另一种固态物质为多孔碳或多孔金属化合物材料复合有金属纳米颗粒或者聚合物。
在一些实施例中，非水液体中水的质量含量少于5％。如果水含量过高，由于水和碳以及硫的不亲和性，以及对于液体的挥发过程不利，水难以除去，导致能耗提高。
在本实施例中，非水液体中水的质量含量少于1％。
需要说明的是，在本实施例提供的复合材料的制备装置中，第一存储单元21a、第一存储单元21b和第二存储单元22与混合容器31之间均通过管道连通，混合容器31与干燥容器321之间通过管道连通，干燥容器321与复合材料形成单元40之间通过管道连通，干燥容器321与冷凝器3221之间通过管道连通，冷凝器3221与集液单元51之间通过管道连通，集液单元51与第二存储单元22之间通过管道连通，且上述的管道内可设置单向阀。
具体的，在对本实施例提供的复合材料的制备装置进行使用时，首先，将硫单质粉体存放至第一存储单元21a中，将碳和/或金属化合物粉体存放至第一存储单元21b中并将非水液体放入第二存储单元22中，之后，在管道的连通作用下使硫单质粉体、碳和/或金属化合物粉体以及非水液体进入混合容器31中，对硫单质粉体、碳和/或金属化合物粉体以及非水液体进行混合得到三者的混合物，此后，得到的混合物会进入干燥容器321内，此时，使干燥容器321内的第一加热件对干燥容器321内的混合物进行加热并使真空泵3222对干燥容器321内部进行抽真空，使其内部的混合物中的非水液体转化为蒸汽后进入冷凝器3221中被冷凝为液态，之后通过管道进入集液单元51中，最后，通过集料泵52将集液单元51内的非水液体泵入第二存储单元22中，以使得本实施例提供的复合材料的制备装置形成一密闭的循环系统。
本实施例提供的复合材料的制备装置包括存储单元、混合组件和复合材料形成单元，存储单元包括用于存放固态物质的第一存储单元和用于存放液态物质的第二存储单元，第一存储单元中存储有至少两种固态物质，且其中一种固态物质为硫；混合组件包括混合容器，混合容器具有混合腔室，第一存储单元和第二存储单元均和混合腔室连通，混合腔室用于使固态物质和液态物质在混合腔室内进行混合，以得到固态物质和液态物质的混合物；复合材料形成单元连通于混合组件，复合材料形成单元用于改变硫的相态，以使得改变相态之后的硫浸入至另一种固态物质中。本发明提供的复合材料的制备装置中对固态物质和液态物质的混合以及对固态物质和液态物质的复合在不同的器室内进行，因此，能够保证固态物质和液态物质混合的均匀性，使得到的复合物的性质较好，提升本发明提供的复合材料的制备装置的使用性能。
图3为本发明实施例提供的复合材料的制备方法的流程示意图。
如图3所示，本发明还提供一种复合材料的制备方法，制备方法用于在上述复合材料的制备装置中，制备方法包括：
S101、混合宿主材料、硫、和非水液体，以形成混合物，其中，宿主材料为碳或金属化合物。
具体的，首先将宿主材料存放至第一存储单元21b中，将硫存放至第一存储单元21a中，并将非水液体存放至第二存储单元22中，然后使宿主材料、硫、和非水液体均进入混合容器31中进行混合，以形成混合物。
需要说明的是，在上述实施例中已经对宿主材料、硫以及非水液体的具体种类和性质已经详细阐述过，在此不再进行赘述。
在本实施例的具体的实施方式中，宿主材料和硫的质量比1:9-9:1。
具体的，在本实施例中，设定宿主材料的质量为a kg,硫的质量为b kg，非水液体的质量为c kg，则a:b的值范围为1:9-9:1，c的值的范围为2(a+b)-10(a+b)。
以下列举出四种方式的宿主材料、硫、和非水液体使其进行混合。
作为第一种可选的实施方式，将质量为60kg且体积基中值直径为3.1μm的石墨烯粉体、质量为20kg且体积基中值直径为3.9μm的升华硫和质量为400kg且含水量为500ppm的四氯化碳在混合容器31中进行混合，以形成混合物。此时，若是混合容器31内设有搅拌桨，可以控制搅拌桨的搅拌速度使其达到600r/min。
作为第二种可选的实施方式，将质量为10kg且体积基中值直径为1.1μm的多壁碳纳米管粉体、质量为10kg且体积基中值直径为5.5μm的精致硫和质量为40kg且含水量为500ppm的四氯化碳在混合容器31中进行混合，以形成混合物。此时，若是混合容器31内设有搅拌桨，可以控制搅拌桨的搅拌速度使其达到800r/min。
作为第三种可选的实施方式，将质量为90kg且体积基中值直径为0.9μm的碳纤维粉体、质量为10kg且体积基中值直径为1.3μm的沉降硫和质量为1000kg且含水量为2000ppm的乙腈在混合容器31中进行混合，以形成混合物。此时，若是混合容器31内设有搅拌桨，可以控制搅拌桨的搅拌速度使其达到400r/min。
作为第四种可选的实施方式，将质量为5kg且体积基中值直径为0.9μm的多孔炭黑粉体、质量为1.5kg且体积基中值直径为1.3μm的沉降硫和质量为200kg且含水量为5000ppm的丁酮在混合容器31中进行混合，以形成混合物。此时，若是混合容器31内设有搅拌桨，可以控制搅拌桨的搅拌速度使其达到1000r/min。
S102、加热混合物，以使非水液体从混合物中气化分离。
具体的，当混合容器31完成对宿主材料、硫、和非水液体的混合后，混合物会进入干燥单元32中，以使非水液体从混合物中气化分离。
需要说明的是，对混合物的具体干燥方式在上述实施例中已经具体阐述过，在此不进行赘述。
进一步的，当混合容器31内的宿主材料、硫、和非水液体的配比不同时，干燥单元32内的第一加热件对其内部的混合物的加热温度也不同。以上述的四种配比方式进行具体说明。
具体的，当宿主材料、硫、和非水液体的配比采用上述的第一种方式时，第一加热件需使得干燥单元32内的温度达到50℃；当宿主材料、硫、和非水液体的配比采用上述的第二种方式时，第一加热件需使得干燥单元32内的温度达到55℃；当宿主材料、硫、和非水液体的配比采用上述的第三种方式时，第一加热件需使得干燥单元32内的温度达到45℃；当宿主材料、硫、和非水液体的配比采用上述的第四种方式时，第一加热件需使得干燥单元32内的温度达到65℃。
S103、将和非水液体分离后的混合物进行封闭加热，以得到宿主材料和硫的复合物。
具体的，和非水液体分离后的混合物进入复合材料形成单元40中后，使得第二加热元件对混合物进行加热，以使得熔融态的硫浸润至宿主材料的空隙中，得到宿主材料和硫的复合物。
需要说明的是，在上述实施例中已经对具体的加热方式等进行过具体阐述，在此不做赘述。
进一步的，当混合容器31内的宿主材料、硫、和非水液体的配比不同时，复合材料形成单元40内的第二加热件对其内部的混合物的加热温度、加热时长、得到的复合物的粒径以及宿主材料和硫的质量含量不同。以上述的四种配比方式进行具体说明。
具体的，当宿主材料、硫、和非水液体的配比采用上述的第一种方式时，在155℃下将复合材料形成单元40内的混合物加热6小时，得到粒径为20μm的石墨烯/硫复合材料，其中，石墨烯与硫的质量比为3:1；当宿主材料、硫、和非水液体的配比采用上述的第二种方式时，在110℃下将复合材料形成单元40内的混合物加热12小时，然后升温至200℃并加热3小时，得到粒径为28μm的多壁碳纳米管/硫复合材料，其中，多壁碳纳米管与硫的质量比为1:1；当宿主材料、硫、和非水液体的配比采用上述的第三种方式时，在250℃下将复合材料形成单元40内的混合物加热6小时，得到粒径为15μm的碳纤维/硫复合材料，其中，碳纤维与硫的质量比为9:1；当宿主材料、硫、和非水液体的配比采用上述的第四种方式时，在3000℃下将复合材料形成单元40内的混合物加热4小时，得到粒径为35μm的炭黑/硫复合材料，其中，碳黑与硫的质量比为9:1。
在本实施例中，混合宿主材料、硫、和非水液体，以形成混合物，具体包括通过以下至少一种方式将宿主材料、硫、和非水液体混合在一起：搅拌、震动、超声波、加热。
这样，能够提升混合组件30的混合效果，以提升得到的混合物的均一性。
需要说明的是，搅拌、震动、超声波和加热的具体实现方式已经在上述实施例中具体阐述过，在此不进行赘述。
在本实施例中，将和非水液体分离后的混合物进行封闭加热，具体包括对混合物进行封闭加热，以使混合物中的硫熔融并浸入至宿主材料上，以形成复合物。
具体的，使复合材料形成单元40内的第二加热件对复合材料形成单元40内的混合物进行封闭加热，使硫转化为熔融态，并浸入至宿主材料的空隙中，以形成复合物。
需要说明的是，通过第二加热件对复合材料形成单元40内的混合物进行加热的具体方式已在上述实施例中具体阐述过，在此不进行赘述。
本实施例提供的复合材料的制备方法，包括混合宿主材料、硫、和非水液体，以形成混合物，其中，宿主材料为碳或金属化合物；加热混合物，以使非水液体从混合物中气化分离；将和非水液体分离后的混合物进行封闭加热，以得到宿主材料和硫的复合物。从而能够提升混合物的均一性，使得到的复合物的性质更加稳定。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种复合材料的制备装置，其特征在于，包括：
存储单元，所述存储单元包括用于存放固态物质的第一存储单元和用于存放液态物质的第二存储单元，所述第一存储单元中存储有至少两种所述固态物质，且其中一种所述固态物质为硫；
混合组件，所述混合组件包括混合容器，所述混合容器具有混合腔室，所述第一存储单元和所述第二存储单元均和所述混合容器连通，所述混合容器用于使所述固态物质和所述液态物质在所述混合腔室内进行混合，以得到所述固态物质和所述液态物质的混合物，所述混合组件还包括干燥单元，所述干燥单元用于对所述混合物进行干燥，所述干燥单元包括干燥容器，所述干燥容器具有相对设置的第一端和第二端，所述干燥容器的第一端和所述混合腔室连通，所述干燥容器的第二端与所述复合材料形成单元连通；
复合材料形成单元，所述复合材料形成单元连通于所述混合组件，所述复合材料形成单元用于改变所述硫的相态，以使得改变相态之后的所述硫浸入至另一种所述固态物质中；
所述干燥单元还包括第一加热件和冷凝组件，所述第一加热件设置于所述干燥容器内，所述第一加热件用于对所述干燥容器内的液态物质进行加热，以使得所述干燥容器内的液态物质转化成蒸汽；
所述冷凝组件连接于所述干燥容器，用于将所述蒸汽由所述干燥容器内抽出并冷凝。
2.根据权利要求1所述的复合材料的制备装置，其特征在于，所述冷凝组件包括冷凝器和真空泵，所述冷凝器连接于所述干燥容器和所述真空泵之间，用于对所述蒸汽进行降温，以使得所述蒸汽转化为所述液态物质，所述真空泵用于将所述干燥容器内的气体抽出。
3.根据权利要求2所述的复合材料的制备装置，其特征在于，还包括液体收集组件，所述液体收集组件用于对所述干燥容器内的液态物质进行收集；所述液体收集组件包括集液单元和集料泵，所述冷凝器和所述集液单元相连通，所述集料泵连接于所述集液单元与所述第二存储单元之间，所述集液单元用于收集从所述冷凝器流出的所述液态物质，所述集料泵用于将所述集液单元内的所述液态物质泵入所述第二存储单元内。
4.根据权利要求1-3任一项所述的复合材料的制备装置，其特征在于，所述复合材料形成单元内设有第二加热件，所述第二加热件用于将所述复合材料形成单元中的所述硫加热至熔融状态以浸入另一种所述固态物质中。
5.根据权利要求1-3任一项所述的复合材料的制备装置，其特征在于，所述第一存储单元中存储的另一种固态物质为碳或金属化合物。
6.一种复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于在如权利要求1-5任一项所述复合材料的制备装置中，所述制备方法包括：
混合宿主材料、硫、和非水液体，以形成混合物，其中，所述宿主材料为碳和/或金属化合物；
加热所述混合物，以使所述非水液体从所述混合物中气化分离；
将和所述非水液体分离后的所述混合物进行封闭加热，以得到所述宿主材料和硫的复合物。
7.根据权利要求6所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述混合宿主材料、硫、和非水液体，以形成混合物，具体包括：
通过以下至少一种方式将所述宿主材料、硫、和非水液体混合在一起：搅拌、震动、超声波、加热。
8.根据权利要求6所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述将和所述非水液体分离后的所述混合物进行封闭加热，具体包括：
对所述混合物进行封闭加热，以使所述混合物中的硫熔融并浸入至所述宿主材料上，以形成所述复合物。
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