CN212142564U - 气相包覆反应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种气相包覆反应装置，属于锂离子电池生产技术领域，它包括反应炉，反应炉上设有第一进气口和第一出气口，反应炉内设有用于盛放待反应材料的坩埚，反应炉内还设有用于使通入气体均匀分散至坩埚开口的气体腔，气体腔设有第二进气口和第二出气口，第二进气口与反应炉的第一进气口连通设置。本实用新型能够使气流更加均匀，并且增加反应气体与待反应材料的接触面，提高了反应效率，增强了产物的性能，增加了对反应气体的利用率，降低了生产成本，适用于所有的气相包覆反应。
Description
技术领域
本实用新型属于锂离子电池生产技术领域，涉及一种锂离子电池负极材料制备中的反应装置,具体地说是一种气相包覆反应装置。
背景技术
由于锂离子电池具有能量密度高、自放电小、工作电压范围宽、无记忆效应、使用寿命长、无环境污染等优点，因此已广泛应用电子产品和电动汽车以及储能领域。锂离子电池的性能很大程度上取决于电极的性能，因此电极的生产制备过程是锂离子电池生产过程中十分关键的环节。
负极材料的应用主要以传统石墨材料为主，但石墨比容量已接近372mAh/g的理论值，难有提升的空间，限制了锂离子电池的能量密度，难以满足日益增长的能量密度需求，因此碳包覆纳米硅材料由于其积膨胀小，容量高，循环寿命长等优点，成为近年来锂离子电池负极所使用的热门材料和锂离子电池研究的热门方向。
在碳包覆纳米硅材料的制备方法中，气相包覆法由于其过程简单，成本低，易于大规模生产，且得到的碳包覆纳米硅材料性能较好，已在锂离子电池负极材料制备中得到广泛应用。现有技术中常见的气相包覆的反应装置为旋转窑，在反应装置上部设有一个进气口，下部设有一个出气口。反应时，先将待反应材料平铺入反应装置的坩埚中，利用进气口和出气口做排氧处理，再对装置升温，至设置温度后利用进气口和出气口通入碳源气体，与待反应材料发生反应，反应后再利用进气口和出气口通入惰性气体进行降温冷却，冷却后收取反应产物。这种反应装置虽然能够在一定程度上满足生产需求，但在反应时，靠近进气口的带反应材料所发生的反应更加充分，而远离进气口的材料往往无法得到充分的反应，使反应效率降低；并且反应气在装置内未与物料充分接触即从出气口排出，造成了反应气体的浪费。
实用新型内容
为解决现有技术中存在的以上不足，本实用新型旨在提供一种气相包覆反应装置，以达到使反应气体与带反应材料充分接触，提高反应效率，避免浪费的目的。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种气相包覆反应装置，它包括反应炉，反应炉上设有第一进气口和第一出气口，反应炉内设有用于盛放待反应材料的坩埚，反应炉内还设有用于使通入气体均匀分散至坩埚开口的气体腔，所述气体腔设有第二进气口和第二出气口，所述第二进气口与反应炉的第一进气口连通设置。
作为对本实用新型的限定：所述第一进气口为沿竖直方向设置的管状结构，固设于反应炉远离地面的一端，所述管状结构的出风端伸入由第二进气口伸入气体腔内，其伸入部分的管状结构侧壁上开有用于使通入气体横向吹出的横风口；气体腔与横风口相对应的位置为用于使通入气体流向坩埚的斜面。
作为对本实用新型的限定：所述第一出气口设置于反应炉侧壁上。
作为对本实用新型的限定：所述第一出气口开设的高度低于坩埚的高度，所述反应炉内壁上，与第一出气口相对应的位置，设有用于使吹出气体先流至坩反应炉部方向再流至第一出气口的挡板，所述挡板为两个相互垂直的平面组成的直角板结构，其中第一平面沿水平方向设置且高于第一出气口，第二平面沿竖直方向设置。
作为对本实用新型的进一步限定：所述气体腔内壁设有用于使通入气体均匀分散的隔板，所述所述隔板上均匀分布有用于使通入气体通过的孔，所述气体腔被隔板分隔为上腔体和下腔体，所述斜面分隔在上腔体中，所述第二出气口分隔在下腔体中。
作为对本实用新型的进一步限定：所述第一出气口有两个，相对地设置于反应炉侧壁上。
作为对本实用新型的再进一步限定：所述第二出气口为均匀分布于气体腔靠近坩埚开口的一面上的孔。
由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，所取得的有益效果在于：
（1）本实用新型设有气体腔，与花洒的原理相似，气体腔上均匀分布的孔能够使通入的反应气体以喷淋的方式均匀分散至坩埚的开口，能够增加反应气体与待反应材料的接触面，且第一进气口的管状结构侧壁上设有出气口，能够使通入气体腔的气体横向吹出，使其充分扩散到气体腔内，在碳包覆纳米硅材料制备的气相沉积过程中，能够大大提高反应效率，并且使反应产物的性能得到改善；
（2）本实用新型气体腔中设有将其分为上腔体和下腔体的挡板，并在挡板上均匀分布有孔，能够使从气体腔中通过的气体更加均匀，从而增强气体腔对通入的反应气体的分散效果；
（3）本实用新型的第一出气口设置于反应炉侧壁，且高度低于坩埚的高度，并在内壁上第一出气口的位置设有挡板，能够使吹出气体先流至反应炉底部再流至出气口，保证反应气体在炉内与待反应材料充分接触后再排出，提高了反应效率，增加了对反应气体的利用率，降低了生产成本。
综上所述，本实用新型能够使气流更加均匀，并且增加反应气体与待反应材料的接触面，提高了反应效率，增强了产物的性能，增加了对反应气体的利用率，降低了生产成本，适用于所有的气相包覆反应。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作更进一步详细说明。
图1为本实用新型实施例的内部结构示意图；
图2为本实用新型图1中气体腔5的仰视图；
图3为本实用新型图1中隔板9的仰视图；
图中：1-反应炉，2-第一进气口，3-第一出气口，4-坩埚，5-气体腔,51-上腔体，52-下腔体，6-第二进气口，7-第二出气口，8-横风口，9-隔板，10-挡板，101-第一平面，102-第二平面。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的气相包覆反应装置为优选实施例，仅用于说明和解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
本实用新型所述的“上”“下”“左”“右”等方位用词或位置关系，是基于本实用新型说明书附图的图1的方位关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗指的装置或元件必须具有的特定的方位、为特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护的内容的限制。
实施例 气相包覆反应装置
本实施例如图1-图3所示，为一种气相包覆反应装置，包括反应炉1，反应炉1上设有用于通入反应气体的第一进气口2和用于排出反应气体的第一出气口3，反应炉1下部放置有用于盛放待反应材料的坩埚4。
第一进气口2为沿竖直方向设置的管状结构，设置于反应炉1顶部，其管状结构伸入反应炉1中，在第一进气口2的出气端，连通设置有用于使通入气体均匀分散至坩埚4开口的气体腔5。气体腔5为盒状结构，设有第二进气口6和第二出气口7，第二进气口6设于气体腔5顶部，第一进气口2的管状结构由第二进气口6伸入气体腔5内，其伸入部分的管状结构的侧壁上开有用于使通入气体横向吹出的横风口8。气体腔5与横风口8相对应的内壁为用于使通入气体向下流通的斜面。第二出气口7为均匀分布在气体腔5底面的孔。
在气体腔5中部，沿水平方向设有用于使通入气体均匀分散的隔板9，在隔板9上均匀分布有用于使通入气体通过的孔，气体腔5被隔板9分隔为上腔体51和下腔体52，斜面分隔在上腔体51中，第二出气口7分隔在下腔体52中。
第一出气口3有两个，相对地设置于反应炉1侧壁上，且第一出气口3开设的高度低于坩埚4的高度，在反应炉1内壁上与第一出气口3相对应的位置，设有用于使吹出气体先流向反应炉1底部再流至第一出气口3的挡板10，挡板10为两个相互垂直的平面组成的直角板结构，其中第一平面101沿水平方向设置，高于第一出气口3，第二平面102沿竖直方向向下设置。
使用本实施例时，先将待反应材料平铺入坩埚4中，由第一进气口2通入惰性气体做排氧处理，排氧后对装置升温，至设置温度后由第一进气口2通入碳源气体，被气体腔5均匀分散的气体与坩埚4中的待反应材料充分发生反应后由第一出气口3排出，反应后再由第一进气口2通入惰性气体进行降温冷却，冷却后收取反应产物即可结束生产或者进行下一批次投料操作。
Claims (8)
1.一种气相包覆反应装置，它包括反应炉，反应炉上设有第一进气口和第一出气口，反应炉内设有用于盛放待反应材料的坩埚，其特征在于：反应炉内还设有用于使通入气体均匀分散至坩埚开口的气体腔，所述气体腔设有第二进气口和第二出气口，所述第二进气口与反应炉的第一进气口连通设置。
2.根据权利要求1所述的气相包覆反应装置，其特征在于：所述第一进气口为沿竖直方向设置的管状结构，固设于反应炉远离地面的一端，所述管状结构的出风端伸入由第二进气口伸入气体腔内，其伸入部分的管状结构侧壁上开有用于使通入气体横向吹出的横风口；气体腔与横风口相对应的位置为用于使通入气体流向坩埚的斜面。
3.根据权利要求2所述的气相包覆反应装置，其特征在于：所述气体腔内壁设有用于使通入气体均匀分散的隔板，所述隔板上均匀分布有用于使通入气体通过的孔，所述气体腔被隔板分隔为上腔体和下腔体，所述斜面分隔在上腔体中，所述第二出气口分隔在下腔体中。
4.根据权利要求3所述的气相包覆反应装置，其特征在于：所述第二出气口为均匀分布于气体腔靠近坩埚开口的一面上的孔。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的气相包覆反应装置，其特征在于：所述第一出气口设置于反应炉侧壁上。
6.根据权利要求5所述的气相包覆反应装置，其特征在于：所述第一出气口有两个，相对地设置于反应炉侧壁上。
7.根据权利要求1-4、6中任意一项所述的气相包覆反应装置，其特征在于：所述第一出气口开设的高度低于坩埚的高度，所述反应炉内壁上，与第一出气口相对应的位置，设有用于使吹出气体先流至坩反应炉部方向再流至第一出气口的挡板，所述挡板为两个相互垂直的平面组成的直角板结构，其中第一平面沿水平方向设置且高于第一出气口，第二平面沿竖直方向设置。
8.根据权利要求5所述的气相包覆反应装置，其特征在于：所述第一出气口的高度低于坩埚的高度，所述反应炉内壁上，与第一出气口相对应的位置，设有用于使吹出气体先流至反应炉底部方向再流至第一出气口的挡板，所述挡板为两个相互垂直的平面组成的直角板结构，其中第一平面沿水平方向设置且高于第一出气口，第二平面沿竖直方向设置。
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| CN202020577317.2U CN212142564U (zh) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | 气相包覆反应装置 |
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| CN202020577317.2U Active CN212142564U (zh) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | 气相包覆反应装置 |
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| CN (1) | CN212142564U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113198392A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-08-03 | 内蒙古恒科新材料科技有限公司 | 硅碳负极材料生产用高效节能的碳包覆设备 |
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2020
- 2020-04-17 CN CN202020577317.2U patent/CN212142564U/zh active Active
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| CN113198392A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-08-03 | 内蒙古恒科新材料科技有限公司 | 硅碳负极材料生产用高效节能的碳包覆设备 |
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