CN109037610B - 一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆方法及包覆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆装置，包括两根水平平行布置的转轴和滚动安装在所述转轴前后两端的立柱，所述转轴上固定安装有缠绕轮和从动齿轮一；所述立柱上固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上安装有与所述从动齿轮一啮合连接的主动齿轮；所述缠绕轮上缠绕有拉绳。有益效果在于：本发明所述的一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆方法及包覆装置能够实现快速、均匀的将沥青包覆在硅碳负极材料中间体表面，保证不会出现沥青结块的问题，包覆均匀、包覆效果好，实用性强。

Description

一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆方法及包覆装置

技术领域

本发明涉及硅碳负极材料生产领域，具体涉及一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆方法及包覆装置。

背景技术

负极材料是锂离子电池的重要组成部分，它直接影响着电池的能量密度、循环寿命和安全性能等关键指标。随着新能源汽车在实际应用中对续航里程要求的不断提高，动力电池相关材料也向着提供更高能量密度的方向发展。传统锂离子电池的石墨负极已经无法满足现有需求，高能量密度负极材料成为企业追逐的新热点。硅碳负极材料由于具有丰富的储量和超高的理论比容量正逐渐成为电池企业和锂电材料商改善负极的最优先选择，是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。

目前，在硅碳负极材料生产过程中，对经过冷等静压压制的块体进行破碎并分级后得到第二中间产物需要将其置于固相反应器内进行包覆得到第三中间产物。为了降低生产成本，包覆用的有机碳前驱体一般为沥青，传统的包覆方法是将第二中间产物得到的颗粒粉末和沥青溶液倒入反应器内进行混合搅拌，由于沥青粘度大，而且反应器内中心部位的温度不高，因此倒入反应器内的沥青溶液容易凝结粘连颗粒形成大块，致使反应器需要花费较长时间才能将大块分开，形成搅拌均匀的第三中间产物。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆方法及包覆装置，以解决现有技术中传统的反应器在包覆硅碳负极材料中间体时需要花费的工作时间较长，而且硅碳负极材料中间体不容易被包覆均匀，沥青也容易凝结成块，包覆效果较差等问题。本发明提供的诸多技术方案中优选的技术方案能够实现快速、均匀的将沥青包覆在硅碳负极材料中间体表面，不会出现沥青结块的问题，包覆均匀、包覆效果好，实用性强等技术效果，详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆装置，包括两根水平平行布置的转轴和滚动安装在所述转轴前后两端的立柱，所述转轴上固定安装有缠绕轮和从动齿轮一；所述立柱上固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上安装有与所述从动齿轮一啮合连接的主动齿轮；所述缠绕轮上缠绕有拉绳；

两根所述转轴的正下方通过拉绳悬挂有包覆箱，所述包覆箱内滚动安装有搅拌轴，所述搅拌轴侧面布置有多个搅拌条，所述搅拌轴和所述搅拌条内布满电加热丝；所述包覆箱上表面内部开设有储液腔，所述包覆箱内侧顶面上布满有与所述储液腔连通的沥青喷嘴；所述包覆箱内壁内镶嵌有红外线加热管；所述包覆箱下表面镶嵌有与所述包覆箱内部相接触的密封保温条，所述密封保温条下表面插接有多个连接销，多个所述连接销下端固定安装有连接杆；

所述包覆箱上表面固定安装有感应加热炉，所述感应加热炉通过输液管与所述储液腔连通，所述输液管上安装有沥青泵；所述包覆箱侧面安装有上料斗，所述上料斗下端安装有与所述包覆箱内部连通的进料管；

所述包覆箱侧面固定安装有机箱，所述搅拌轴一端伸入所述机箱内并固定安装有从动齿轮二，所述从动齿轮二侧面啮合连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮固定安装在搅拌电机的输出轴上，所述搅拌电机固定安装在所述机箱内的所述包覆箱侧面上；所述机箱内所述搅拌轴的一端插接有与所述电加热丝电连接的导电杆，所述机箱内壁上固定安装有与所述导电杆滚动电连接的导电刷，所述机箱侧面安装有与所述导电刷电连接的电流调节器；

所述包覆箱和所述机箱的侧面上均安装有旋转电机，两个所述旋转电机的输出轴上均安装有旋转杆，两根所述旋转杆下端均固定安装有电液推杆，两个所述电液推杆的推杆头分别与所述连接杆的两端固定连接。

作为优选，所述包覆箱外部粘贴有保温层；

其中，所述保温层侧面与所述立柱侧面滑动接触。

作为优选，所述包覆箱和所述机箱下表面为弧面；

其中，所述旋转电机的中心轴线与所述弧面的中心轴线重合。

作为优选，所述密封保温条为三棱柱形。

作为优选，所述搅拌电机数量有多个；

其中，多个所述搅拌电机均通过所述驱动齿轮与所述从动齿轮二啮合连接。

上述一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆装置，硅碳负极材料中间体经所述上料斗和所述进料管进入所述包覆箱内后不断的被所述搅拌轴和所述搅拌条搅拌，而所述感应加热炉内的沥青溶液经所述沥青泵输送至所述储液腔内并从所述沥青喷嘴喷出均匀喷洒在硅碳负极材料中间体表面，因此，采用喷射的方式相比传统的直接将沥青溶液倒入反应器内与硅碳负极材料中间体混合的方式可有效避免沥青结块，而且随着所述搅拌轴和所述搅拌条不停的搅拌，硅碳负极材料中间体逐渐被包覆完全，此外，所述电加热丝通电发热会加热所述搅拌轴和所述搅拌条，所述红外线加热管通电后会向所述包覆箱内发射红外线，采用上述两种加热方式后可保证硅碳负极材料中间体和包覆在硅碳负极材料中间体表面的沥青温度不至过低，因此，硅碳负极材料中间体不会通过沥青而粘连在一起，进一步保证了硅碳负极材料中间体包覆均匀彻底，包覆效果好，实用性强。

一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆方法，包括如下步骤：

步骤一：将硅碳负极材料中间体和包覆用的沥青分别加入所述上料斗和所述感应加热炉内；

步骤二；启动所述感应加热炉、所述搅拌电机、所述沥青泵，接通所述红外线加热管和所述电加热丝的电路连接，操作所述电流调节器调节流经所述电加热丝的电流；所述搅拌电机转动带动所述搅拌轴和所述搅拌条转动搅拌硅碳负极材料中间体，所述沥青泵将加热融化的沥青溶液通过所述输液管泵入所述储液腔内并从所述沥青喷嘴喷出射向硅碳负极材料中间体表面；

步骤三：控制两个所述缠绕轮下端的所述驱动电机转动通过所述拉绳拉动所述包覆箱两端上下摆动，使所述进料管进入所述包覆箱内的硅碳负极材料中间体能够均匀分布在所述包覆箱内而不会在所述包覆箱内右端聚集；

步骤四：搅拌一段时间后，硅碳负极材料中间体已经被沥青包覆均匀，此时，控制所述电液推杆转动推动所述连接杆向下移动带动所述密封保温条与所述包覆箱分离，之后，控制所述旋转电机转动带动所述旋转杆和所述密封保温条绕所述旋转电机旋转一定角度；所述包覆箱内的包覆完毕的硅碳负极材料中间体便从所述包覆箱底面流出。

作为优选，步骤四中在硅碳负极材料中间体流出所述包覆箱的同时，所述搅拌轴和所述搅拌条仍需要保持转动。

作为优选，步骤三中所述拉绳的移动速度应小于0.01m/s，且所述包覆箱的摆动角度不大于30度。

作为优选，步骤二中待所述搅拌电机启动一分钟后再接通所述感应加热炉的电路连接，当所述感应加热炉内的沥青完全融化后再启动所述沥青泵。

有益效果在于：本发明所述的一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆方法及包覆装置能够实现快速、均匀的将沥青包覆在硅碳负极材料中间体表面，保证不会出现沥青结块的问题，包覆均匀、包覆效果好，实用性强。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的图1的内部结构图；

图3是本发明的图2的第一个局部放大图；

图4是本发明的图2的第二个局部放大图；

图5是本发明的图2的剖视图的放大图；

图6是本发明的左视图的放大图。

附图标记说明如下：

1、立柱；2、转轴；3、缠绕轮；4、从动齿轮一；5、主动齿轮；6、驱动电机；7、拉绳；8、机箱；9、电流调节器；10、旋转电机；11、旋转杆；12、电液推杆；13、连接杆；14、连接销；15、密封保温条；16、保温层；17、感应加热炉；18、沥青泵；19、输液管；20、上料斗；21、包覆箱；22、红外线加热管；23、储液腔；24、沥青喷嘴；25、搅拌轴；26、搅拌条；27、电加热丝；28、驱动齿轮；29、从动齿轮二；30、导电杆；31、导电刷；32、进料管；33、搅拌电机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1-图6所示，本发明提供的一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆装置，包括两根水平平行布置的转轴2和滚动安装在转轴2前后两端的立柱1，立柱1用于支撑固定硅碳负极材料中间体外部致密包覆装置，转轴2上固定安装有缠绕轮3和从动齿轮一4，缠绕轮3用于缠绕拉绳7；立柱1上固定安装有驱动电机6，驱动电机6用于带动缠绕轮3转动通过拉绳7拉动包覆箱21上下移动，驱动电机6的输出轴上安装有与从动齿轮一4啮合连接的主动齿轮5；缠绕轮3上缠绕有拉绳7；

两根转轴2的正下方通过拉绳7悬挂有包覆箱21，包覆箱21内滚动安装有搅拌轴25，搅拌轴25侧面布置有多个搅拌条26，搅拌轴25和搅拌条26内布满电加热丝27，电加热丝27用于加热搅拌轴25和搅拌条26，防止位于包覆箱21中心处并与搅拌轴25和搅拌条26相接触的硅碳负极材料中间体表面包覆的沥青冷却与其他硅碳负极材料中间体发生粘连；包覆箱21上表面内部开设有储液腔23，包覆箱21内侧顶面上布满有与储液腔23连通的沥青喷嘴24；包覆箱21内壁内镶嵌有红外线加热管22，红外线加热管22用于加热包覆箱21及其包覆箱21内的硅碳负极材料中间体，防止箱内温度过低；包覆箱21下表面镶嵌有与包覆箱21内部相接触的密封保温条15，密封保温条15用于密封包覆箱21，密封保温条15下表面插接有多个连接销14，多个连接销14下端固定安装有连接杆13；

包覆箱21上表面固定安装有感应加热炉17，感应加热炉17用于加热融化沥青，感应加热炉17通过输液管19与储液腔23连通，输液管19上安装有沥青泵18；包覆箱21侧面安装有上料斗20，上料斗20下端安装有与包覆箱21内部连通的进料管32，进料管32用于上料斗20内的待包覆的硅碳负极材料中间体进入包覆箱21内；

包覆箱21侧面固定安装有机箱8，搅拌轴25一端伸入机箱8内并固定安装有从动齿轮二29，从动齿轮二29侧面啮合连接有驱动齿轮28，驱动齿轮28固定安装在搅拌电机33的输出轴上，搅拌电机33用于带动搅拌轴25转动搅拌包覆箱21内的硅碳负极材料中间体，搅拌电机33固定安装在机箱8内的包覆箱21侧面上；机箱8内搅拌轴25的一端插接有与电加热丝27电连接的导电杆30，机箱8内壁上固定安装有与导电杆30滚动电连接的导电刷31，机箱8侧面安装有与导电刷31电连接的电流调节器9，电流调节器9用于调节流经电加热丝27的电流，从而调节电加热丝27的发热功率；

包覆箱21和机箱8的侧面上均安装有旋转电机10，旋转电机10用于带动密封保温条15旋转离开包覆箱21下端，两个旋转电机10的输出轴上均安装有旋转杆11，两根旋转杆11下端均固定安装有电液推杆12，电液推杆12用于推动密封保温条15与包覆箱21分离，排出包覆箱21内的包覆完毕的硅碳负极材料中间体，两个电液推杆12的推杆头分别与连接杆13的两端固定连接。

作为可选的实施方式，包覆箱21外部粘贴有保温层16；

其中，保温层16侧面与立柱1侧面滑动接触，保温层16用于包覆箱21保温，避免包覆箱21热量流失过快。

包覆箱21和机箱8下表面为弧面，这样设计，方便搅拌轴25和搅拌条26搅拌硅碳负极材料中间体；

其中，旋转电机10的中心轴线与弧面的中心轴线重合，这样设计，密封保温条15便可沿着包覆箱21的下表面旋转。

密封保温条15为三棱柱形，这样设计，防止硅碳负极材料中间体落到密封保温条15，省去了后续人工清除密封保温条15上的硅碳负极材料中间体的麻烦。

搅拌电机33数量有多个；

其中，多个搅拌电机33均通过驱动齿轮28与从动齿轮二29啮合连接，这样设计，保证具有足够的动力带动搅拌轴25和搅拌条26旋转。

上述一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆装置，硅碳负极材料中间体经上料斗20和进料管32进入包覆箱21内后不断的被搅拌轴25和搅拌条26搅拌，而感应加热炉17内的沥青溶液经沥青泵18输送至储液腔23内并从沥青喷嘴24喷出均匀喷洒在硅碳负极材料中间体表面，因此，采用喷射的方式相比传统的直接将沥青溶液倒入反应器内与硅碳负极材料中间体混合的方式可有效避免沥青结块，而且随着搅拌轴25和搅拌条26不停的搅拌，硅碳负极材料中间体逐渐被包覆完全，此外，电加热丝27通电发热会加热搅拌轴25和搅拌条26，红外线加热管22通电后会向包覆箱21内发射红外线，采用上述两种加热方式后可保证硅碳负极材料中间体和包覆在硅碳负极材料中间体表面的沥青温度不至过低，因此，硅碳负极材料中间体不会通过沥青而粘连在一起，进一步保证了硅碳负极材料中间体包覆均匀彻底，包覆效果好，实用性强。

一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆方法，包括如下步骤：

步骤一：将硅碳负极材料中间体和包覆用的沥青分别加入上料斗20和感应加热炉17内；

步骤二；启动感应加热炉17、搅拌电机33、沥青泵18，接通红外线加热管22和电加热丝27的电路连接，操作电流调节器9调节流经电加热丝27的电流；搅拌电机33转动带动搅拌轴25和搅拌条26转动搅拌硅碳负极材料中间体，沥青泵18将加热融化的沥青溶液通过输液管19泵入储液腔23内并从沥青喷嘴24喷出射向硅碳负极材料中间体表面；

步骤三：控制两个缠绕轮3下端的驱动电机6转动通过拉绳7拉动包覆箱21两端上下摆动，使进料管32进入包覆箱21内的硅碳负极材料中间体能够均匀分布在包覆箱21内而不会在包覆箱21内右端聚集；

步骤四：搅拌一段时间后，硅碳负极材料中间体已经被沥青包覆均匀，此时，控制电液推杆12转动推动连接杆13向下移动带动密封保温条15与包覆箱21分离，之后，控制旋转电机10转动带动旋转杆11和密封保温条15绕旋转电机10旋转一定角度；包覆箱21内的包覆完毕的硅碳负极材料中间体便从包覆箱21底面流出。

作为可选的实施方式，步骤四中在硅碳负极材料中间体流出包覆箱21的同时，搅拌轴25和搅拌条26仍需要保持转动，这样设计，可防止硅碳负极材料中间体粘连在包覆箱21内壁上。

步骤三中拉绳7的移动速度应小于0.01m/s，且包覆箱21的摆动角度不大于30度，这样设计，即可防止硅碳负极材料中间体在包覆箱21内一端聚集，又避免了摆动幅度过大、速度过快而引起沥青喷溅和硅碳负极材料中间体从上料斗20内飞出。

步骤二中待搅拌电机33启动一分钟后再接通感应加热炉17的电路连接，当感应加热炉17内的沥青完全融化后再启动沥青泵18，这样设计，保证沥青喷嘴24喷射沥青时，包覆箱21内已经均匀充满硅碳负极材料中间体，避免沥青喷嘴24直接将沥青喷射到包覆箱21内壁上造成浪费。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆装置，包括两根水平平行布置的转轴（2）和滚动安装在所述转轴（2）前后两端的立柱（1），其特征在于：所述转轴（2）上固定安装有缠绕轮（3）和从动齿轮一（4）；所述立柱（1）上固定安装有驱动电机（6），所述驱动电机（6）的输出轴上安装有与所述从动齿轮一（4）啮合连接的主动齿轮（5）；所述缠绕轮（3）上缠绕有拉绳（7）；

两根所述转轴（2）的正下方通过拉绳（7）悬挂有包覆箱（21），所述包覆箱（21）内滚动安装有搅拌轴（25），所述搅拌轴（25）侧面布置有多个搅拌条（26），所述搅拌轴（25）和所述搅拌条（26）内布满电加热丝（27）；所述包覆箱（21）上表面内部开设有储液腔（23），所述包覆箱（21）内侧顶面上布满有与所述储液腔（23）连通的沥青喷嘴（24）；所述包覆箱（21）内壁内镶嵌有红外线加热管（22）；所述包覆箱（21）下表面镶嵌有与所述包覆箱（21）内部相接触的密封保温条（15），所述密封保温条（15）下表面插接有多个连接销（14），多个所述连接销（14）下端固定安装有连接杆（13）；

所述包覆箱（21）上表面固定安装有感应加热炉（17），所述感应加热炉（17）通过输液管（19）与所述储液腔（23）连通，所述输液管（19）上安装有沥青泵（18）；所述包覆箱（21）侧面安装有上料斗（20），所述上料斗（20）下端安装有与所述包覆箱（21）内部连通的进料管（32）；

所述包覆箱（21）侧面固定安装有机箱（8），所述搅拌轴（25）一端伸入所述机箱（8）内并固定安装有从动齿轮二（29），所述从动齿轮二（29）侧面啮合连接有驱动齿轮（28），所述驱动齿轮（28）固定安装在搅拌电机（33）的输出轴上，所述搅拌电机（33）固定安装在所述机箱（8）内的所述包覆箱（21）侧面上；所述机箱（8）内所述搅拌轴（25）的一端插接有与所述电加热丝（27）电连接的导电杆（30），所述机箱（8）内壁上固定安装有与所述导电杆（30）滚动电连接的导电刷（31），所述机箱（8）侧面安装有与所述导电刷（31）电连接的电流调节器（9）；

所述包覆箱（21）和所述机箱（8）的侧面上均安装有旋转电机（10），两个所述旋转电机（10）的输出轴上均安装有旋转杆（11），两根所述旋转杆（11）下端均固定安装有电液推杆（12），两个所述电液推杆（12）的推杆头分别与所述连接杆（13）的两端固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆装置，其特征在于：所述包覆箱（21）外部粘贴有保温层（16）；

其中，所述保温层（16）侧面与所述立柱（1）侧面滑动接触。

3.根据权利要求1所述的一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆装置，其特征在于：所述包覆箱（21）和所述机箱（8）下表面为弧面；

其中，所述旋转电机（10）的中心轴线与所述弧面的中心轴线重合。

4.根据权利要求1所述的一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆装置，其特征在于：所述密封保温条（15）为三棱柱形。

5.根据权利要求1所述的一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆装置，其特征在于：所述搅拌电机（33）数量有多个；

其中，多个所述搅拌电机（33）均通过所述驱动齿轮（28）与所述从动齿轮二（29）啮合连接。

6.一种采用如权利要求1-5中任一项所述的硅碳负极材料中间体外部致密包覆装置的包覆方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：将硅碳负极材料中间体和包覆用的沥青分别加入所述上料斗（20）和所述感应加热炉（17）内；

步骤二；启动所述感应加热炉（17）、所述搅拌电机（33）、所述沥青泵（18），接通所述红外线加热管（22）和所述电加热丝（27）的电路连接，操作所述电流调节器（9）调节流经所述电加热丝（27）的电流；所述搅拌电机（33）转动带动所述搅拌轴（25）和所述搅拌条（26）转动搅拌硅碳负极材料中间体，所述沥青泵（18）将加热融化的沥青溶液通过所述输液管（19）泵入所述储液腔（23）内并从所述沥青喷嘴（24）喷出射向硅碳负极材料中间体表面；

步骤三：控制两个所述缠绕轮（3）下端的所述驱动电机（6）转动通过所述拉绳（7）拉动所述包覆箱（21）两端上下摆动，使所述进料管（32）进入所述包覆箱（21）内的硅碳负极材料中间体能够均匀分布在所述包覆箱（21）内而不会在所述包覆箱（21）内右端聚集；

步骤四：搅拌一段时间后，硅碳负极材料中间体已经被沥青包覆均匀，此时，控制所述电液推杆（12）转动推动所述连接杆（13）向下移动带动所述密封保温条（15）与所述包覆箱（21）分离，之后，控制所述旋转电机（10）转动带动所述旋转杆（11）和所述密封保温条（15）绕所述旋转电机（10）旋转一定角度；所述包覆箱（21）内的包覆完毕的硅碳负极材料中间体便从所述包覆箱（21）底面流出。

7.根据权利要求6所述的一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆装置的包覆方法，其特征在于：步骤四中在硅碳负极材料中间体流出所述包覆箱（21）的同时，所述搅拌轴（25）和所述搅拌条（26）仍需要保持转动。

8.根据权利要求6所述的一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆装置的包覆方法，其特征在于：步骤三中所述拉绳（7）的移动速度应小于0.01m/s，且所述包覆箱（21）的摆动角度不大于30度。

9.根据权利要求6所述的一种硅碳负极材料中间体外部致密包覆装置的包覆方法，其特征在于：步骤二中待所述搅拌电机（33）启动一分钟后再接通所述感应加热炉（17）的电路连接，当所述感应加热炉（17）内的沥青完全融化后再启动所述沥青泵（18）。

Images