[实用新型]一种用于镍锡/硅复合材料的生产装置

说明书

技术领域

本发明属于电池制备技术领域，特别是涉及一种用于镍锡/硅复合材料的生产装置。

背景技术

锂离子电池是目前最有应用和发展前景的储能器件，可广泛应用于便携式通讯设备、交通工具等。目前商业化应用的电池负极用石墨碳材料的理论比容量为372mAh/g，已无法满足便携式设备对电池性能越来越高的容量和功率要求。硅具有高理论比容量(4200mAh/g)、资源丰富等优点，是石墨电极材料最理想的替代品之一。但硅电极材料在充放电过程中体积膨胀大而导致循环寿命低、库仑效率低等问题，阻碍了硅在锂离子电池负极材料的商业应用。减小硅颗粒尺寸或核壳结构能显著改善硅电极材料的循环性能。专利(2011100587426)使用间苯二酚和甲醛为溶剂，纳米硅粉和石墨粉为原料，经搅拌、凝胶、炭化等步骤，获得以纳米硅和石墨为核，碳气凝胶为骨架的核壳结构的碳硅负极材料。该材料首次可逆容量为573mAh·g^-1，效率为78％，400次循环后可逆容量为429mAh·g^-1.专利(200910104890.X)200810217716.1)以微米二氧化硅/石墨为原料，采用高温热还原法，获得以碳/硅复合材料；该材料的比容量大于1985mAh·g^-1，150次循环后效率大于70％。专利(201410182015.4)以稻壳为原料，采用金属热还原和纯化法得到具有多孔结构的硅/碳复合材料，该材料具有很好的倍率性能和循环稳定性。0.1C充放电，可逆容量1200mAh·g^-1，20次循环后，可逆容量为1000mAh·g^-1。

采用溶胶法或热还原法等虽获得性能较好的硅负极材料，但上述方法存在原料成本贵、实验步骤繁多等问题，仅适用于实验室的小规模生产，在工业大规模生产中，会出现成分混合不均匀、成本昂贵等问题而导致硅电极材料性能差异大、成本贵等缺点。

发明内容

本发明目的在于提供一种适用于工业规模生产、性能优异的镍锡/硅复合材料生产装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于镍锡/硅复合材料的生产装置：包括如下步骤：

1)在0.1～0.3MPa惰性气氛的安装有电动传递带(1)装置的容器(9)中，容器中间段四周设置中空挡板(2)；前后端挡板高于传递带2～10cm，左右端挡板为5～15cm；挡板顶端设置2～5个喷气窗(3)，喷气窗宽度与挡板宽度相等；喷气窗(3)连接不锈钢管(4)和气阀(5)；中空挡板底部设置加热装置(10)；传递带两侧设置1～5cm护栏；传递带前侧连接进料系统，后侧连接出料系统；进料系统包括铺展槽(11)、斜面(12)、储料器(13)、进料漏斗(14)、进料阀(15)、置换器(16)、真空泵(17)和惰性气体气瓶(18)；铺展槽(11)与传递带(1)等宽，前侧设置挡条，挡条高于传递带(1)1～5cm，后侧连接斜面(12)、储料器(13)、进料漏斗(14)、进料阀(15)和置换器(16)；置换器(16)连接真空泵(17)和惰性气体气瓶(18)，置换器顶端设有圆形物料进口(19)，并对应圆形上盖(20)和固定螺栓(21)；出料系统包括接料漏斗(8)、热交换器(7)、出料漏斗(6)和出料阀；

2)启动传递带电动装置(1)，传递带(1)缓慢通过中控挡板(2)；设置中控挡板长度与传递带速度的比值为5～20分钟；设置加热装置温度700～1000℃；

3)开启置换器圆形物料进口(19)，倒入镍锡合金粉末，镍锡合金为Ni₃Sn，Ni₃Sn₂，Ni₃Sn₄空心球体的一种；填满后，通过螺栓(21)固定置换器圆形上盖(20)，启动真空泵(17)和惰性气体气瓶，反复置换气体3次；开启进料阀(15)，镍锡合金粉末通过进料漏斗(14)、储料器(13)、斜面(12)和铺展槽(11)，填满传递带(1)；待镍锡合金粉传递到中控挡板，依次开启气阀(4)，硅烷迅速通过喷气窗(3)沉积镍锡合金粉表面；硅烷的流速为50mL/min～50NL/min，保证沉积硅和锡的质量比为0.25～2；

4)传递带将步骤3处理产物倒入接料漏斗(8)、在热交换器(7)处冷凝，待填满后，经出料漏斗(6)和出料阀，最终获得镍锡/硅复合材料。

所述的镍锡/硅生产工艺是连续进行的；

所述的镍锡进料过程是不连续的；待储料器(13)、斜面(12)和铺展槽(11)填满，启动传递带(1)；