CN206746536U - 一种用于制备硅碳复合材料的反应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及应用化工设备领域,特别公开了一种用于制备硅碳复合材料的反应装置。该用于制备硅碳复合材料的反应装置,包括顶部设置进料口、底部设置出料口、内部安装搅拌器的混料系统,其特征在于:所述混料系统外表面设置有夹层,夹层上设置有位于底部的进油口和位于顶端的出油口,进油口和出油口分别通过管线连接导热油储罐,管线上设置有输送泵,储罐外壁上设置有加热用电阻丝。本实用新型避免了有机溶剂的使用,增加了硅与碳材料的粘结强度,提高了硅在复合材料中的分散均匀性,解决了产品一致性差、实验重复率不高的问题。
Description
(一)技术领域
本实用新型涉及应用化工设备领域,特别涉及一种用于制备硅碳复合材料的反应装置。
(二)背景技术
当今社会石油资源日益枯竭、生态环境不断恶化,严重制约了经济社会的可持续发展。电动汽车具有无污染、零排放、环境友好等有点,是公认的解决上述问题的有效方法之一。作为电动汽车的核心部件,锂离子电池的性能决定着电动汽车的性能,锂离子电池的能量密度决定着电动车的行驶里程。国家节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)明确指出,到2020年电池的能量密度要达到300Wh/kg。目前常用的锂离子电池的负极材料一般为石墨,但石墨的理论比容量只有372mAh/g,无法满足高能量密度锂离子电池的需求。
硅作为负极材料具有极高的理论比容量(4200mAh/g),但硅材料在循环过程中存在严重的体积效应,可逆容量不高,不可逆容量损失较大,库仑效率非常低,循环稳定性不好。碳类材料具有相对弹性的结构,是良好的锂离子和电子导体,因此将硅与碳材料进行复合可以有效解决上述问题。
目前制备硅碳材料的普遍方法是现将树脂或沥青溶于有机溶剂中,接着向溶剂中加入碳粉和硅粉,然后将溶剂挥发,利用树脂或沥青将硅粉和碳粉粘到一起,最后将材料碳化即可得到硅碳复合材料。但这种方法所用的有机溶剂会对环境造成极大污染,不易于生产。
(三)发明内容
本实用新型为了弥补现有技术的不足,提供了一种操作方便、自动化程度高、生产成本低的用于制备硅碳复合材料的反应装置。
本实用新型是通过如下技术方案实现的:
一种用于制备硅碳复合材料的反应装置,包括顶部设置进料口、底部设置出料口、内部安装搅拌器的混料系统,其特征在于:所述混料系统外表面设置有夹层,夹层上设置有位于底部的进油口和位于顶端的出油口,进油口和出油口分别通过管线连接导热油储罐,管线上设置有输送泵,储罐外壁上设置有加热用电阻丝。
本实用新型通过在混料系统外面设计导热油夹层,可以将沥青直接软化在硅粉和碳粉表面,避免了有机溶剂的使用,而且后续材料无需溶剂挥发的过程,降低了能耗,从而更加环保节能;在混料系统内部的搅拌器可以将软化的沥青与石墨粉、硅粉强力融合到一起,增加了三种材料的粘结力,提高硅在复合材料中的分散均匀性。
本实用新型的更优技术方案为:
所述搅拌器包括安装在混料系统上方的电机,电机通过伸入混料系统内部的连接杆安装有若干个搅拌叶片,搅拌叶片在连接杆上对称安装,实现了混料系统内沥青与石墨粉、硅粉的强力混合。
所述混料系统顶端安装有测温器A,储罐内部安装有测温器B,对混料系统内的混合原料和储罐内导热油的温度进行有效检测,随时掌控;另外,测温器B要深入导热油液体内部,以便于准确测量。
所述搅拌叶片为方形、半圆形或菱形,优选菱形。
所述混料系统的进料口为带有玻璃视窗的圆形进料口。
所述管线上安装有阀门,且管线为PVC管、合金管或不锈钢管,优选不锈钢无缝钢管。
所述测温器A和测温器B为温度计、温度表或电热偶,优选数显温度表。
本实用新型避免了有机溶剂的使用,增加了硅与碳材料的粘结强度,提高了硅在复合材料中的分散均匀性,解决了产品一致性差、实验重复率不高的问题,可以自动控制搅拌速度、搅拌时间以及加热速度,自动化程度高,操作方便,生产成本低,可用于大规模批量生产。
(四)附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型混料系统的结构示意图;
图2为本实用新型储罐的结构示意图。
图中,1电机,2连接杆,3进料口,4测温器A,5搅拌叶片,6夹层,7循环导热油,8进油口,9出油口,10出料口,11管线,12储罐,13电阻丝,14测温器B,15输送泵,16阀门。
(五)具体实施方式
附图为本实用新型的一种具体实施例。该实施例包括顶部设置进料口3、底部设置出料口10、内部安装搅拌器的混料系统,所述混料系统外表面设置有夹层6,夹层6上设置有位于底部的进油口8和位于顶端的出油口9,进油口8和出油口9分别通过管线11连接导热油储罐12,管线11上设置有输送泵15,储罐12外壁上设置有加热用电阻丝13;所述搅拌器包括安装在混料系统上方的电机1,电机1通过伸入混料系统内部的连接杆2安装有若干个搅拌叶片5,搅拌叶片5在连接杆2上对称安装;所述混料系统顶端安装有测温器A4,储罐12内部安装有测温器B14;所述搅拌叶片5为方形、半圆形或菱形;所述混料系统的进料口3为带有玻璃视窗的圆形进料口;所述管线11上安装有阀门16,且管线11为PVC管、合金管或不锈钢管;所述测温器A4和测温器B14为温度计、温度表或电热偶。
如附图1所示,混料系统顶部设有进料口3,反应所需的硅粉、碳粉以及沥青粉末均由此口加入,测温器A4用来监测粉料的反应温度;混料系统内的搅拌叶片5由电机1通过连接杆2带动旋转,搅拌叶片5呈对称分布,确保粉料混合均匀;混料系统的外面设有夹层6,夹层6内装有循环导热油7,用以对粉料进行加热;在夹层6底部设有进油口8、夹层6顶部设有出油口9,使导热油充分流动,避免出现加热不均的现象;混料系统底部设有出料口10,用以产品的放出。
如附图2所示,储罐12外设有加热电阻丝13,用以加热储罐12内的导热油,油温通过内置测温器B14测定;达到预定温度的导热油通过输送泵15、管线11进入混料料系统外部的夹层6;管线11上装有阀门16,用来控制导热油流量。
具体操作过程;首先打开混料系统顶部的进料口3,依次加入硅粉、碳粉以及沥青粉末;接着开启电机1,电机1通过连接杆2带动搅拌叶片5旋转,使材料混合均匀;然后对加热电阻丝13通电,加热储罐12内的导热油;待储罐12内的测温器B14到达设定温度后,开启输送泵15并调节阀门16开度,导热油通过管线11从储罐12进入夹层6;受热后的沥青开始与碳粉和硅粉反应;反应后的产品由出料口10放出。
Claims (8)
1.一种用于制备硅碳复合材料的反应装置,包括顶部设置进料口(3)、底部设置出料口(10)、内部安装搅拌器的混料系统,其特征在于:所述混料系统外表面设置有夹层(6),夹层(6)上设置有位于底部的进油口(8)和位于顶端的出油口(9),进油口(8)和出油口(9)分别通过管线(11)连接导热油储罐(12),管线(11)上设置有输送泵(15),储罐(12)外壁上设置有加热用电阻丝(13)。
2.根据权利要求1所述的用于制备硅碳复合材料的反应装置,其特征在于:所述搅拌器包括安装在混料系统上方的电机(1),电机(1)通过伸入混料系统内部的连接杆(2)安装有若干个搅拌叶片(5),搅拌叶片(5)在连接杆(2)上对称安装。
3.根据权利要求1所述的用于制备硅碳复合材料的反应装置,其特征在于:所述混料系统顶端安装有测温器A(4),储罐(12)内部安装有测温器B(14)。
4.根据权利要求2所述的用于制备硅碳复合材料的反应装置,其特征在于:所述搅拌叶片(5)为方形、半圆形或菱形。
5.根据权利要求1所述的用于制备硅碳复合材料的反应装置,其特征在于:所述混料系统的进料口(3)为带有玻璃视窗的圆形进料口。
6.根据权利要求1所述的用于制备硅碳复合材料的反应装置,其特征在于:所述管线(11)上安装有阀门(16),且管线(11)为PVC管、合金管或不锈钢管。
7.根据权利要求3所述的用于制备硅碳复合材料的反应装置,其特征在于:所述测温器A(4)和测温器B(14)为温度计、温度表或电热偶。
8.根据权利要求6所述的用于制备硅碳复合材料的反应装置,其特征在于:所述管线(11)为不锈钢无缝钢管。
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CN107910544A (zh) * | 2017-12-16 | 2018-04-13 | 江西正拓新能源科技股份有限公司 | 一种用锂离子材料混合制作硅碳复合材料系统 |
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