专利名称：锂离子电池硬碳负极材料的制备设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种锂离子电池负极材料的生产设备，特别是ー种半自动流水作业式生产硬碳负极材料的设备。
技术背景 随着信息时代多功能便携式电子设备的需求日益增长，以及电动车的快速发展，研发高比能量、高倍率、高安全性、长寿命、低成本的新型锂电池电极材料已经成为目前国际上重要的前沿研究領域。日本Sony公司1991年将锂离子电池商品化以来，锂离子电池以其能量密度高、工作电压高、负载特性好、充电速度快、安全无污染等优点，迅速在移动电话、微型相机、掌上电脑、笔记本电脑等领域得到了广泛的应用。在锂离子电池中，负极材料的容量是影响电池容量的重要因素之一。由于硬碳以其无规排序所具有的较高比容量、低造价和优良循环性能等优点，因而使人们将其应用于锂离子电池负极材料的制作中。硬碳是指难石墨化的碳，是高分子聚合物的热解碳。如图I所示，现有技术的硬碳的制备方法如下I)清洗烘干，将植物原料，如植物原料花粉、稻谷壳、甘蔗杆和核桃売，除杂浸水清洗烘干。2)低温预热，清洗烘干后的植物原料经低温炉预烧后，得到固态蜂窝状的灰黒色物质，以此可提高硬碳的产率、容量及首次库伦效率。3)粉碎，将固态蜂窝状的灰黑色物进行粉碎或球磨，得到合适粒度的粉末，以此来控制材料粒度的大小便于掺杂。4)掺杂，将掺杂物，如金属化合物、非金属化合物、金属单质或非金属单质，与步骤3)所得粉末混合搅拌，得到改良的前躯体，以此提高硬碳的容量及首次库伦效率。5)热解，将改良的前躯体放入热解炉内，经设定的升温、保温和降温后得到硬碳。6)粉碎或球磨，将硬碳进行球磨或粉碎，得到合适粒度的硬碳基体。7)包覆，在硬碳基体表面包覆一层有机物，如环氧树脂、酚醛树脂、羧甲基纤维素或浙青，以使硬碳基体表面具有蜂窝开孔结构。将所述有机物与硬碳基体混合搅拌后，放入热解炉中，经升温、保温和降温后，得到表面较为光滑、比表面积降低的硬碳材料的最终产品O现有技术制备硬碳材料，均由单台设备小批量完成，产量小、生产效率低、产品质量一致性较差，不能满足大批量生产的需要。
发明内容本实用新型的目的是提供一种锂离子电池硬碳负极材料的制备设备，要解决的技术问题是满足大批量生产的需要。为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为本实用新型的锂离子电池硬碳负极材料的制备设备设有原料清洗装置、低温预热装置和热解装置，所述原料清洗装置由连续式多エ位流水线清洗设备构成，所述低温预热装置和热解装置均为传输带输送的通道式调温烘烤炉。所述原料清洗装置包括分为第一段传输带和第二段传输带的架空循环轨道式传输带、置于第一段传输带正下方的清洗槽组件和置于第二段传输带正下方的脱水烘干装置，在每段传输带上间隔设有吊挂钩，吊挂钩的上端与传输带固定连接井随传输带的移动而前行，其下端为挂钩，挂钩上悬挂有盛放原料的镂空容器篮，在清洗槽组件和脱水烘干装置之间设有暂放容器篮的过渡台架。所述清洗槽组件依次由原料浸水槽、超声波清洗槽和净水冲洗槽构成，每个槽中设有ニ个エ位以上。所述脱水烘干装置由离心脱水机和热风烘干通道构成，在离心脱水机与热风烘干通道之间设有暂放容器篮的过渡台架，所述第二段传输带置于热风烘干通道的正上方。在所述离心脱水机内腔中设有将容器篮定位锁紧的卡件。所述热风烘干通道设有ニ个以上エ位，其内一侧壁设有热风吹入口，另ー侧壁设有湿气排出ロ。所述低温预热装置包括炉体、置于炉体通道内的传输带及置于炉体两端的上料台和下料台，炉体内分为升温区、保温区和降温区，在炉体内升温区末端至降温区始端的两侧壁上均匀设有ー个以上保护气体吹入口。所述热解装置包括炉体、置于炉体通道内的传输带及置于炉体两端的上料台和下料台，炉体内分为升温区、保温区和降温区，在炉体内升温区末端至降温区始端的两侧壁上均匀设有ー个以上保护气体吹入ロ。本实用新型与现有技术相比，在锂离子硬碳负极材料的生产过程中，使用了由连续式多エ位流水线清洗设备的原料清洗装置、履带或滚轮水平传输的通道式调温烘烤炉的低温预热装置和热解装置，使得制备锂离子硬碳负极材料由现有技术中的单台作坊式生产设备，过渡到半自动流水线生产设备，由此，使经本实用新型设备生产的锂离子硬碳负极材料，产量大、生产效率低、制备成本低、产品质量一致性好。
图I为锂离子电池硬碳负极材料的制备方法流程图。图2为本实用新型原料清洗装置示意图。图3为本实用新型低温预热装置和热解装置示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进ー步的详细说明。图2和图3中的附图标记为原料清洗装置1，第一段传输带11，第二段传输带12，容器篮13，吊挂钩14，浸水槽15，超声波清洗槽16，浄水冲洗槽17，离心脱水机18，卡件181，热风烘干通道19，调温烧烤炉2，エ位3，台架4，送料机5。如图2所示，本实用新型的锂离子电池硬碳负极材料的制备设备，设有原料清洗装置I、低温预热装置和热解装置。原料清洗装置I是由连续式多エ位3流水线清洗设备构成，该清洗设备包括架空循环轨道式传输装置、清洗槽组件和脱水烘干装置构成，传输装置为两段轨道吊挂式传输带，分别为第一段传输带11和第二段传输带12，每段传输带上间隔均匀设有吊挂钩14，每个吊挂钩14的上端与传输带固定连接井随传输带的移动而前行，其下端为挂钩，挂钩上悬挂有盛放植物原料的镂空容器篮13，所述的清洗槽组件设置于第一段传输带11的正下方，清洗槽组件依次由原料浸水槽15、超声波清洗槽16和浄水冲洗槽17构成，根据清洗所需要的时间，可将每个水槽设置多个操作エ位3，根据エ艺要求，在原料浸水槽15和超声波清洗槽16中加入适量的酸或碱溶液，当第一段传输带11携带载有植物原料的镂空容器篮13按照设定的エ艺时间，依次进入原料浸水槽15和超声波清洗槽16中时，将容器篮13中植物原料的杂质及油污去除，再经净水冲洗槽17去离子水喷淋式冲洗后，即得到纯净无污染的植物原料。脱水烘干装置由离心脱水机18和热风烘干通道19构成，在离心脱水机18的上方设有主要由升降气缸构成的可移动的送料机5，在清洗槽组件和离心脱水机18之间设有暂放容器篮13的过渡台架4，传输带将内装有纯净植物原料的容器篮13放在过渡台架4上， 所述送料机5将容器篮13提升并移送至脱水离心脱水机18内并卡件181锁紧，此时，相关触动开关启动离心脱水机18工作并将容器篮13内植物原料中多余的水份去除。当设定脱水时间达到后，离心脱水机18停止旋转并打开离心脱水机18顶盖，此时，所述送料机5将离心脱水机18中的容器篮13提升并移至设置于离心脱水机18与热风烘干通道19之间另一个过渡台架4上。第二段传输带12置于热风烘干通道19的正上方，其上的吊挂钩14将容器篮13勾起，在第二段传输带12的运转下，载有植物原料的容器篮13进入热风烘干通道19，所述热风烘干通道19设有ニ个以上エ位3，其内一侧壁设有多个热风吹入口，另ー侧壁设有多个湿气排出ロ，经热风烘干通道19后，容器篮13被移送至下一道エ序。低温预热装置位于热风烘干通道19之后，在其与热风烘干通道19出料端之间设有放置容器篮13的台架4，从热风烘干通道19出来的容器篮13由第二段传输带12传至低温预热装置的输入端并放置在所述的台架4上，再由人工或机械手将容器篮13放入低温预热装置中。如图3所示，低温预热装置为履带或滚轮水平传输的通道式调温烧烤炉2，该烘烤炉包括控温装置、穿置于通道内的传输装置、做为通道壁的炉体、设置于炉体内壁的加热装置、炉体两端的上料台21和下料台22，炉体内分为升温区、保温区和降温区，在炉体内升温区的末端至降温区的始端的两侧壁上均匀设有多个保护气体吹入口，保护气体为氦气、氮气、氩气、氙气或氮气，确保植物原料在保护气体的保护下进行低温预热烧，防止植物原料的氧化，以此可提高硬碳的产率、容量及首次库伦效率。载有植物原料的容器篮13经传输带传至低温预热装置的下料台22，再送至粉碎、掺杂工作间进入下道エ序。如图3所示，本实用新型的热解装置所述的粉碎、掺杂エ序之后，将掺杂改良后的硬碳前躯体放置在所述的容器篮13中，再由人工或机械手将容器篮13放入热解装置中。热解装置与低温预热装置结构相同，为履带或滚轮水平传输的通道式调温烧烤炉2，该烘烤炉包括控温装置、穿置于通道内的传输装置、做为通道壁的炉体、设置于炉体内壁的加热装置、炉体两端的上料台21和下料台22，炉体内分为升温区、保温区和降温区，在炉体内升温区的末端至降温区的始端的两侧壁上均匀设有多个保护气体吹入口，保护气体 为氦气、氮气、氩气、氙气或氮气，确保硬碳前躯体在保护气体的保护下进行热解，防止硬碳前躯体的氧化。
权利要求1.一种锂离子电池硬碳负极材料的制备设备，其特征在于所述锂离子电池硬碳负极材料的制备设备设有原料清洗装置(I)、低温预热装置和热解装置，所述原料清洗装置(I)由连续式多工位(3)流水线清洗设备构成，所述低温预热装置和热解装置均为传输带输送的通道式调温烘烤炉。
2.根据权利要求I所述的锂离子电池硬碳负极材料的制备设备，其特征在于所述原料清洗装置(I)包括分为第一段传输带(11)和第二段传输带(12)的架空循环轨道式传输带、置于第一段传输带(11)正下方的清洗槽组件和置于第二段传输带(12)正下方的脱水烘干装置，在每段传输带上间隔设有吊挂钩(14)，吊挂钩(14)的上端与传输带固定连接并随传输带的移动而前行，其下端为挂钩，挂钩上悬挂有盛放原料的镂空容器篮(13)，在清洗槽组件和脱水烘干装置之间设有暂放容器篮(13)的过渡台架(4)。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池硬碳负极材料的制备设备，其特征在于所述清洗槽组件依次由原料浸水槽(15)、超声波清洗槽(16)和净水冲洗槽(17)构成，每个槽中设有二个工位(3)以上。
4.根据权利要求2所述的锂离子电池硬碳负极材料的制备设备，其特征在于所述脱水烘干装置由离心脱水机(18)和热风烘干通道(19)构成，在离心脱水机(18)与热风烘干通道(19)之间设有暂放容器篮(13)的过渡台架(4)，所述第二段传输带(12)置于热风烘干通道(19)的正上方。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池硬碳负极材料的制备设备，其特征在于在所述离心脱水机(18)内腔中设有将容器篮(13)定位锁紧的卡件(181)。
6.根据权利要求4所述的锂离子电池硬碳负极材料的制备设备，其特征在于所述热风烘干通道(19)设有二个以上工位(3)，其内一侧壁设有热风吹入口，另一侧壁设有湿气排出口。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的锂离子电池硬碳负极材料的制备设备，其特征在于所述低温预热装置包括炉体、置于炉体通道内的传输带及置于炉体两端的上料台(21)和下料台(22)，炉体内分为升温区、保温区和降温区，在炉体内升温区末端至降温区始端的两侧壁上均匀设有一个以上保护气体吹入口。
8.根据权利要求I至6中任一项所述的锂离子电池硬碳负极材料的制备设备，其特征在于所述热解装置包括炉体、置于炉体通道内的传输带及置于炉体两端的上料台(21)和下料台(22)，炉体内分为升温区、保温区和降温区，在炉体内升温区末端至降温区始端的两侧壁上均匀设有一个以上保护气体吹入口。
专利摘要本实用新型公开了一种锂离子电池硬碳负极材料的制备设备，要解决的技术问题是满足大批量生产的需要。该制备设备设有原料清洗装置、低温预热装置和热解装置，所述原料清洗装置由连续式多工位流水线清洗设备构成，所述低温预热装置和热解装置均为传输带输送的通道式调温烘烤炉。与现有技术相比，在锂离子硬碳负极材料的生产过程中，使用了由连续式多工位流水线清洗设备的原料清洗装置、履带或滚轮水平传输的通道式调温烘烤炉的低温预热装置和热解装置，使得制备锂离子硬碳负极材料由现有技术中的单台作坊式生产设备，过渡到半自动流水线生产设备，由此，生产的锂离子硬碳负极材料，产量大、生产效率低、制备成本低、产品质量一致性好。
文档编号H01M4/1393GK202651262SQ20122016944
公开日2013年1月2日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者吴其修, 岳杰 申请人:湛江市聚鑫新能源有限公司