CN210349966U - 一种电池用碳硫复合物制作装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电池用碳硫复合物制作装置，包括碳炉和硫缸，碳炉的底部安装有电热丝、内部安装有粉碎刀、顶部开设有生物质进口，粉碎刀的刀柄一端穿过碳炉的底板连接到外部的电机；硫缸的底部安装有电热丝、侧壁设置有进硫口和通硫管道，通硫管道的侧壁上开设有多个硫蒸气出口。本实用新型通过电机带动粉碎刀对生物质进行破碎，同时通过电热丝对硫粉加热使其升华生成硫蒸气，硫蒸气与电热丝同时对碳粉进行加热熏蒸，再经冷却后即可得到碳硫复合物；采用本实用新型制作碳硫复合物相对于传统的碳硫复合物制作方法简化了操作过程，节省了操作工序，提高了生产效率，降低了成本，利用高温熏蒸使得成品的分散程度达到纳米级。

Description

一种电池用碳硫复合物制作装置

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体是一种电池用碳硫复合物制作装置。

背景技术

近来，随着电子产品、电子装置、通信装置等快速地变得越来越小且越来越轻，以及涉及到环境问题而导致对电动车辆的需求大幅增加，对用作这些产品的电源的二次电池的性能改善的需求不断增加，多孔碳硫复合物作为锂硫电池的电极材料得到了很大发展。

现有的制备生物质碳硫复合物的方法有熔融扩散法，即将硫与碳材料混合均匀，在保护气氛中加热到 155 ^oC，此时硫呈现出熔融的液态并且粘度最低，因此可以浸入到碳材料的孔隙当中；采用这种方法需要在惰性气体中加热，成本高。

中国专利200910241977.1提供了一种锂硫电池正极复合材料及其制备方法，但由于其制备过程需要在密封地可抽真空的球磨罐中进行，工艺上比较繁琐，操作步骤多，耗时长，技术性要求高。

中国专利200810098039.6公开了一种用于锂硫电池的新型碳硫复合物及其制备方法，因其所采用的碳材料为大孔碳材料，分散效果一般，仅能达到微米级，影响锂硫电池的放电性能。

实用新型内容

本实用新型针对所要解决的技术问题，提供一种电池用碳硫复合物制作装置，可以有效简化制备生物质碳硫复合物过程，减少其操作的技术性，缩短制备时长，降低制作成本以及实现更好的分散效果。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种电池用碳硫复合物制作装置，包括用于放置生物质的碳炉和用于放置硫粉的硫缸，所述碳炉的底部安装有用于加热生物质的电热丝、内部安装有用于破碎生物质的粉碎刀、顶部开设有生物质进口，所述粉碎刀的刀柄一端穿过所述碳炉的底板连接到外部的电机；

所述硫缸的底部安装有用于加热硫粉的电热丝、远离所述碳炉的侧壁设置有可开闭的进硫口、靠近所述碳炉的侧壁上设置有一端伸入到碳炉内部的通硫管道，所述通硫管道的侧壁上开设有多个硫蒸气出口。

进一步的，所述装置还包括可拆卸地安装所述生物质进口顶部的硫蒸气收集器，用于收集多余的硫。

进一步的，所述硫蒸气收集器包括相互连通的球型冷凝器、连接管道以及球型过滤器，所述球型冷凝器用于使硫蒸气冷凝并附着在内壁上，所述球型过滤器内部放置有用于吸收多余硫蒸气的生石灰。

进一步的，所述球型冷凝器和球型过滤器均为球状扩大器，所述球型冷凝器、球型过滤器和连接管道一体成型。

进一步的，所述碳炉的底部边沿处还开设有贯穿的出料口，所述出料口的底部对应放置有收料盒，用于收集碳硫复合物成品；所述出料口与收料盒之间设置有可开闭的隔板。

进一步的，所述装置还包括分别安装在所述碳炉和硫缸内侧壁上的温度探测器，分别用于实时探测碳炉和硫缸内的温度。

进一步的，所述加热生物质的电热丝和所述加热硫粉的电热丝加热的温度范围均是0～600°C。

进一步的，所述粉碎刀整体呈T型。

进一步的，因需要硫粉的量远小于生物质的量，因此设计所述硫缸的体积小于所述碳炉的体积。

进一步的，所述生物质为秸秆、玉米叶、花生壳、棉杆、木屑、稻壳中的任意一种或几种混合。

进一步的，所述硫蒸气出口为圆形小孔，直径为3～6cm。

进一步的，所述通硫管道在碳炉内的部分呈环形或螺旋型。

与现有技术相比，本实用新型的有益之处是：

本实用新型提供的电池用碳硫复合物制作装置通过电机带动粉碎刀对生物质进行破碎，同时通过电热丝对硫粉加热使其升华生成硫蒸气，硫蒸气与电热丝同时对碳粉进行加热熏蒸，再经冷却后即可得到碳粉与硫蒸气混合之后的碳硫复合物。采用本实用新型制作碳硫复合物相对于传统的碳硫复合物制作方法简化了操作过程，节省了操作工序，提高了生产效率，且不需要使用惰性气体，降低了成本，实现更好的分散效果，利用高温熏蒸使得成品的分散程度达到纳米级。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

下面结合附图对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型所述电池用碳硫复合物制作装置的结构示意图；

图2是图1的截面示意图；

1、碳炉；2、硫缸；3、球型冷凝器；4、球型过滤器；5、电机；6、粉碎刀；8、温度探测器；9、收料盒；10、通硫管道；11、进硫口；12、出料口；13、生物质进口；14、硫蒸气出口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

实施例一

如附图1-图2所示的一种电池用碳硫复合物制作装置，包括用于放置生物质的碳炉1、用于放置硫粉的硫缸2、用于收集多余硫的硫蒸气收集器、用于提供动力的电机5、用于破碎生物质的粉碎刀6、用于加热生物质和硫粉的电热丝、用于实施监测碳炉1和硫缸2内腔温度的温度探测器8、用于收集碳硫复合物成品的收料盒9、用于输送硫蒸气的通硫管道10、用于输入硫粉的进硫口11、用于输出碳硫复合物成品的出料口12、用于输送生物质的生物质进口13；采用本实施例制作碳硫复合物相对于传统的碳硫复合物制作方法简化了操作过程，节省了操作工序，提高了生产效率，且不需要使用惰性气体，降低了成本，利用高温熏蒸使得成品的分散程度达到纳米级。

更具体的，所述碳炉1的底部安装有用于加热生物质的电热丝、内部安装有用于破碎生物质的粉碎刀6、顶部开设有生物质进口13，所述粉碎刀6整体呈T型，其刀柄一端穿过所述碳炉1的底板连接到外部的电机5，在电机的动力带动下转动，所述电机5连接到电源；所述硫缸2的底部安装有用于加热硫粉的电热丝、远离所述碳炉1的侧壁设置有可开闭的进硫口11，当需要加入硫粉时打开，加料完成后关闭；靠近所述碳炉1的侧壁上设置有一端伸入到碳炉1内部的通硫管道10，所述通硫管道10的侧壁上开设有多个硫蒸气出口14，硫蒸气从硫缸2导入硫蒸气出口14排出到碳炉1内。从在本实施例中，所述加热生物质的电热丝和所述加热硫粉的电热丝的加热温度范围均是0～600°C；所述通硫管道10在碳炉1内的部分呈环形，硫蒸气出口14为直径为3～6cm的圆孔。

在本实用新型的另一个实施例中，硫蒸气出口14为方孔、椭圆孔、长槽等其他类型的出气口。

作为优选，所述硫蒸气收集器可拆卸地安装所述生物质进口13顶部，当需要加入生物质材料时，拆下硫蒸气收集器；在生物质脱水工序时，拆下硫蒸气收集器使水分蒸发到空气中，其他时间硫蒸气收集器均安装在生物质进口13顶部并对其进行封口；在本实施例中，所述生物质为秸秆、玉米叶、花生壳、棉杆、木屑、稻壳中的任意一种或几种混合，也可以是其他种类的生物质材料。

更具体的，所述硫蒸气收集器包括相互连通的球型冷凝器3、连接管道以及球型过滤器4，所述球型冷凝器3用于使硫蒸气冷凝并附着在内壁上，熏蒸结束后可将其中的硫回收再利用；所述球型过滤器4内部放置有用于吸收多余硫蒸气的生石灰，防止多余的硫蒸气逸出污染空气；所述球型冷凝器3和球型过滤器4均为球状扩大器，为了方便安装和拆卸，将所述球型冷凝器3、球型过滤器4和连接管道设计为一体成型。

作为优选，为了方便收集碳硫复合物成品，在所述碳炉1的底部边沿处开设有贯穿的出料口12，所述出料口12的底部对应放置有收料盒9，用于收集碳硫复合物成品；所述出料口12与收料盒9之间设置有可开闭的隔板，制作过程中隔板始终处于关闭状态，制作完成后再打开。

作为优选，为了实时监测碳炉1和硫缸2内的温度，在所述碳炉1和硫缸2的内侧壁上还分别安装有温度探测器8。

本实施例各组成仪器的具体参数是：

碳炉1：长50cm，宽50cm，高80cm；

硫缸2：长25cm，宽50cm，高60cm；

收料盒9：长20cm，宽50cm，高15cm；

粉碎刀6：长30cm，高20cm；

球形冷凝器3：直径40cm；球型过滤器4：直径30cm；连接管道：10cm；

通硫管道10：直径40cm；硫蒸气出口14：直径5cm。

本实用新型的具体使用过程是：

步骤一：往碳炉1内放入4kg的生物质，往硫缸2内放入2kg的硫粉；

步骤二：拆下硫蒸气收集器，开启电源，通过碳炉1底部的电热丝加热10分钟使得碳炉1内的温度上升至105°C后保持20分钟完成生物质的脱水并使水分蒸发到空气中；

步骤三：装好硫蒸气收集器，启动电机5，带动粉碎刀6以3000r/min的转速运行5分钟，同时通过硫缸2底部的电热丝加热使得硫缸2内的温度上升至50°C；

步骤四：碳炉1和硫缸2内的电热丝同时加热30分钟升温至350°C，然后保持恒温350°C，15分钟使硫升华；

步骤五：碳炉1和硫缸2同时加热升温至400°C，然后保持恒温400°C，15分钟使硫蒸气分散至碳粉中；

步骤六：冷却15分钟后生成碳硫复合物成品，打开出料口12，再次启动粉碎刀6，以3000r/min的转速运行5分钟使成品进入到收料盒9；

步骤七：关闭电源，完成碳硫复合物的制作。

实施例二

如附图1-图2所示的一种电池用碳硫复合物制作装置，包括用于放置生物质的碳炉1、用于放置硫粉的硫缸2、用于收集多余硫的硫蒸气收集器、用于提供动力的电机5、用于破碎生物质的粉碎刀6、用于加热生物质和硫粉的电热丝、用于实施监测碳炉1和硫缸2内腔温度的温度探测器8、用于收集碳硫复合物成品的收料盒9、用于输送硫蒸气的通硫管道10、用于输入硫粉的进硫口11、用于输出碳硫复合物成品的出料口12、用于输送生物质的生物质进口13。

与实施例一的区别在于，所述通硫管道10在碳炉1内的部分呈螺旋形，便于硫蒸气更快速的从硫缸2内导入至碳炉1内，从而加快碳硫复合物的制作速度，提高效率，其他使用过程与实施例一相同。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池用碳硫复合物制作装置，包括用于放置生物质的碳炉（1）和用于放置硫粉的硫缸（2），其特征在于：所述碳炉（1）的底部安装有用于加热生物质的电热丝、内部安装有用于破碎生物质的粉碎刀（6）、顶部开设有生物质进口（13），所述粉碎刀（6）的刀柄一端穿过所述碳炉（1）的底板连接到外部的电机（5）；

所述硫缸（2）的底部安装有用于加热硫粉的电热丝、远离所述碳炉（1）的侧壁设置有可开闭的进硫口（11）、靠近所述碳炉（1）的侧壁上设置有一端伸入到碳炉（1）内部的通硫管道（10），所述通硫管道（10）的侧壁上开设有多个硫蒸气出口（14）。

2.根据权利要求1所述的一种电池用碳硫复合物制作装置，其特征在于：所述装置还包括可拆卸地安装在所述生物质进口（13）顶部的硫蒸气收集器。

3.根据权利要求2所述的一种电池用碳硫复合物制作装置，其特征在于：所述硫蒸气收集器包括相互连通的球型冷凝器（3）、连接管道以及球型过滤器（4），所述球型冷凝器（3）用于使硫蒸气冷凝并附着在内壁上，所述球型过滤器（4）内部放置有用于吸收多余硫蒸气的生石灰。

4.根据权利要求3所述的一种电池用碳硫复合物制作装置，其特征在于：所述球型冷凝器（3）和球型过滤器（4）均为球状扩大器，所述球型冷凝器（3）、球型过滤器（4）和连接管道一体成型。

5.根据权利要求1所述的一种电池用碳硫复合物制作装置，其特征在于：所述碳炉（1）的底部边沿处还开设有贯穿的出料口（12），所述出料口（12）的底部对应放置有收料盒（9），用于收集碳硫复合物成品；所述出料口（12）与收料盒（9）之间设置有可开闭的隔板。

6.根据权利要求1所述的一种电池用碳硫复合物制作装置，其特征在于：所述装置还包括分别安装在所述碳炉（1）和硫缸（2）内侧壁上的温度探测器（8），分别用于实时探测碳炉（1）和硫缸（2）内的温度。

7.根据权利要求1所述的一种电池用碳硫复合物制作装置，其特征在于：所述加热生物质的电热丝和所述加热硫粉的电热丝加热的温度范围均是0～600°C。

8.根据权利要求1所述的一种电池用碳硫复合物制作装置，其特征在于：所述粉碎刀（6）整体呈T型。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种电池用碳硫复合物制作装置，其特征在于：所述硫缸（2）的体积小于所述碳炉（1）的体积。

10.根据权利要求9所述的一种电池用碳硫复合物制作装置，其特征在于，所述生物质为秸秆、玉米叶、花生壳、棉杆、木屑、稻壳中的任意一种或几种混合。

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