一种锂离子电池负极材料的制备装置的制作方法

本实用新型属于锂离子电池领域，特别是涉及一种锂离子电池负极材料的制备装置。

背景技术：

锂离子电池具有高电压、比能量大、寿命长及无记忆效应等优点，因而近年来，在3C产品、电动自行车、储能系统，特别是电动汽车中得到广泛应用。石墨类负极材料是目前商业化锂离子电池的主导负极材料，它具有较低的锂嵌入/脱出电位、较高的可逆容量且资源丰富、价格低廉等优点。

锂离子电池负极材料目前主要是具有石墨结构的材料，其中人造石墨发展迅速。中间相炭微球是人造石墨的一种，它结构稳定，比表面积小，循环性能及安全性好，但是其制作成本高，一直以来被作为高端锂离子负极材料来使用。一般的人造石墨粉形状不规则，比表面积大，各向异性度较高，导致材料加工性能差，极片反弹、电芯胀气、形变等问题突出。因此降低比表面积、提高各向同性度，改善电芯的循环性能及安全性一直是人造石墨类炭负极材料研究开发的重点。

目前，锂离子电池负极材料的制备需经过整形、包覆、二次造粒、混捏、焙烧等综合作用，产率在70～85％左右，并且生产能耗高。中国专利CN201410325202.3通过将物料物理加工、混合、模压处理、焙烧处理及球化整形等工序制得一种人造石墨负极材料，物料周转损失大，生产效率低，能耗大，工艺复杂。中国专利CN02125715.9利用喷雾造粒的方法在石墨微粉表面包覆一层炭，得到内部为石墨，外部为炭的核壳结构的炭包覆石墨微粉，首次不可逆容量较低，循环性能较好，但该方法工艺复杂，能耗大，生产成本高。中国专利CN200510029448.7在人造石墨微粉表面包覆有机碳源后经过焙烧等处理得到的人造石墨负极材料，需选择蒽油和洗油等芳香族溶剂作为反应助剂，蒽油和洗油中含有蒽、萘、高沸点酚类、重质吡啶碱类、苊、芴等有毒物质，对环境不友好。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是还要解决现有技术中的上述技术缺陷，提供一种负极材料的制备装置，使在制备锂离子电池负极材料过程中，达到连续、高效，周期短的目的。

本实用新型具体提供了如下技术方案：一种锂离子电池负极材料的制备装置，包括进料口、出料口、搅拌区、升温区、恒温区、冷却区和进排气口组成。其中进料口与搅拌区直接相连，物料进入后直接由搅拌区搅拌混合；搅拌区、升温区、恒温区与冷却区处于同一筒状钢体结构之中，其中温度控制各自分开，能够分别对每个区域的温度进行控制，待物料在温度区整形、包覆、二次造粒及焙烧处理完成后，由冷却区冷却之后经出料口出料。

所述的搅拌区、升温区、恒温区和冷却区的滚筒内部都设置有螺旋绞刀，螺旋绞刀之间的距离为10～80cm，高度为5～40cm。

还设置保护及保温外壳(11)，温度控制装置分别被置于各自区域所在的保护及保温壳内部，且由不同的控制装置控制。温度范围为20～1100℃。

所述的滚筒进料口(2)比出料口(9)高，有利于物料传递，其倾角为0～30°。

本实用新型具有如下优点和积极效果：

1、该制备装置将整形、包覆、二次造粒、混捏、焙烧等工序综合进行，减少了物料的周转和设备残留损失，产率高，工序简单，能耗低，环保，物料表面包覆效果均匀，一致性高。

2、对原材料的取向问题解决的比较好，宏观各向同性，铁杂质含量低，制得的锂离子电池负极材料，首次不可逆容量低，体积膨胀小，吸液性好，循环性能好、性价比高，综合性能优良。

3、本实用新型相比于现有技术的锂离子电池负极材料的制备装置，在原材料的管控、工艺的一体化、温度制度、包覆工艺等方面做了一定的创新，从而实现本实用新型的以下优点：

①多项功能综合进行，减少了物料的周转和设备残留损失，生产效率高，能耗低，产率高(≥92％)，生产工艺简单。

②对物料表面整形、包覆效果好，一致性高，二次混捏使原料取向问题得到很好的解决。

③制备的负极材料粒度均一(D50在5～25μm范围内)，整形包覆效果好，形状规则，比表面积低，铁杂质含量低，宏观各向同性，吸液性能好，体积膨胀小，首次放电效率高，循环性能好。

附图说明

图1本实用新型反应器的设备示意图

图2为滚筒内螺旋绞刀的分布示意图

附图标记为：进气口(1)、进料口(2)、设备基座(3)、搅拌区(4)、升温区(5)、恒温区(6)、冷却区(7)、排气口(8)、出料口(9)、螺旋绞刀(10)、保护及保温外壳(11)、驱动装置(12)

具体实施方式

为了进一步阐述本实用新型的内容、特点及显著功效，兹列举以下实施例，并结合附图进行说明，但本实用新型的实施例不限于此。

图1所示为一种生产负极材料的装置示意图，包括进、出料装置(2，9)、驱动装置(12)、温控装置(4，5，6，7)、螺旋绞刀(10)以及通气装置(2，8)等组成。其中，绞刀以螺旋式焊接到滚筒内壁。

物料从进料口(2)利用螺旋进料器进入到腔体中，经由搅拌区(4)送料和搅拌，物料顺着螺旋绞刀进入到升温区(5)加热升温，温度是由保护及保温外壳(11)进行提供和保温，并在每一段设有不同的温控装置，可以任意调节温度。

所述螺旋绞刀(10)是焊接到滚筒内壁，并且如图2所示螺旋焊接，物料可以由于绞刀螺旋转动而可将物料推送至下一区域。

所述保护及保温外壳(11)为钢结构外壳，并且内里设置有电加热丝，以及填充保温棉进行保温，

升温处理后的物料从升温区(5)由螺旋绞刀推送至恒温区(6)进行保温若干时间，最后经至冷却区(7)进行降温处理，然后成品物料由出料口(9)出料，然后装袋包装处理。其中，(1)，(8)分别为进气口和排气口，通入相应的保护气体或反应气体。

本装置可实现连续进出料要求，能有效地提高效率和产能。