专利名称：锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备的制作方法
技术领域：
锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备技术领域[0001]本实用新型涉及一种锂离子电池电极材料生产设备，特别是一种对锂离子电池正极、负极材料进行碳包覆的生产设备。
背景技术：
[0002]现有技术的化学气相沉积方法是被用在集成电路的基片上生长各种晶体薄膜层的重要方法。化学气相沉积工艺在化学气相沉积设备的反应腔室中进行，当进行化学气相沉积时，将待处理基片置于加热台上，通过喷头将含有薄膜所需的原子或分子的气体混合物注入反应腔室，并在所述反应腔室中发生反应，其原子或分子淀积在基片表面，从而聚集形成晶体薄膜层。[0003]对锂离子电池的正极、负极材料进行碳包覆后可以提高电极材料的电化学性能， 现有技术通过按比例事先称取包覆材料和被包覆材料的质量，采用熔融、固相、液相、或液相与固相复合的方式包覆后，烧结而成，这种方法存在的不足是难以精确控制包覆层的膜厚，且工艺复杂、耗能高导致制造成本较高，还对环境造成污染。发明内容[0004]本实用新型的目的是提供一种锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备，要解决的技术问题是精确控制包覆层的膜厚，降低锂离子电池电极材料的成本。[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案一种锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备，设有反应室、传动装置、沉积装置，所述反应室为可移动装置，所述传动装置为传输带循环式传动机，整个传动装置穿置于两端为敞口的四周封闭的分别为预热段、沉积段和降温段的流程通道内，在传动装置的输送下，所述反应室由上料端经预热段、沉积段、降温段传至下料端，所述沉积装置置于所述的沉积段，在所述流程通道的内侧壁上设有将电能传至反应室的导电轨道。[0006]本实用新型的反应室由托架、不少于一个水平置于托架上并盛装粉状基体的两端敞口的石英管、非接触式套置在石英管外周的螺旋形的电加热器及可使石英管旋转的驱动装置构成，所述电加热器和驱动装置通过设于托架上的弹簧电极与外接电源相连。[0007]本实用新型在所述石英管上接近两端的位置，设有向内凹进的缩颈式的滚槽，所述驱动装置由固定在托架上的电动机、位于托架两端的由电动机)驱动其旋转的主滚轮和从滚轮构成，主滚轮与从滚轮水平设置，所述石英管置于主滚轮与从滚轮之间，主滚轮与从滚轮的轮盘分别与所述滚槽内面相触。[0008]本实用新型的石英管的两端，一端为进粉端，另一端为出粉端，进粉端开口直径大于出粉端的开口直径，在出粉端设有粉尘过滤网。[0009]本实用新型的沉积装置由可以升降的向所述石英管内充入反应气和/或保护气的供气组件、将石英管中经化学气相沉积反应后产生的废气排出的废气排出组件及不少于一个触动开关和使反应室定位的定位气缸构成。[0010]本实用新型的供气组件由并列设置的反应气供气管与保护气供气管、喷气直管、 控制喷气直管垂直移动的升降气缸及控制喷气直管水平移动的平移气缸构成，反应气供气管与保护气供气管的下端分别接于喷气直管的进口端，喷气直管的出口端为其上设有向下敞开的不少于一个的出气孔。[0011]本实用新型的废气排出组件由排气管、抽气泵和控制排气管垂直移动的排气气缸构成，排气管的进气端朝向反应室，其出气端通过抽气泵与废气回收室连接。[0012]本实用新型的预热段设有不少于二个工位。[0013]本实用新型的沉积段设有不少于二个工位。[0014]本实用新型的降温段设有不少于二个工位。[0015]本实用新型与现有技术相比，采用传动装置和可移动式反应室，实现自动化学气相沉积工艺，石英管在沉积工艺过程中处于转动状态，其内的粉状基体也在不断的滚动，即粉状基体的表面会不时裸露于外，使反应气体可与粉状基体的各个表面相触，最终在其表面上形成均匀的结晶薄膜层，实现了对粉状基体进行包覆的加工工艺，工艺简单，容易精确控制包覆层的厚度，生产效率高，降低了锂离子电池电极材料的最终成本，有效保护环境。
[0016]图I为本实用新型的设备示意图。[0017]图2为本实用新型的反应室示意图。
具体实施方式
[0018]
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。图I和图2中的附图标记为反应室1，托架11，石英管12，滚槽121，进粉端122，出粉端123，电加热器13，弹簧电极14，电动机15，主滚轮16，粉状基体17，传动装置2，沉积装置3，供气组件31，废气排出组件32，喷气直管33，出气孔34，升降气缸35，平移气缸36，排气气缸37，流程通道4，工位 5。[0019]如图1、2所示，本实用新型的锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备，设有传动装置2、沉积装置3、反应室I和流程通道4。[0020]传动装置2为直线型或椭圆型履带循环式传动机，也可以是滚轮式传动机，整个传动装置2穿置于两端为敞口的四周封闭的流程通道4内，传动装置2分上料端、预热段、 沉积段、降温段和下料端，上料端和下料端分处于流程通道4两端的开口处，所述预热段、 沉积段和降温段设置于流程通道4内，每段可设不少于二个工位5，传动装置2每次由上一个工位5运转至下一个工位5时，都停顿一个事先确定的工艺时间，由此，完成化学气相沉积必要工艺所需的工艺时间。[0021]在通道内侧壁上设有与供电电源连接的铜制的为凹槽形状的导电轨道。[0022]反应室I主要由托架11、多个放置粉状基体17的石英管12、空套在石英管12外周的螺旋形电加热器13和固定设置在托架11底部的电动机15构成，在托架11的侧壁上设有与电加热器13和电动机15电连接的弹簧电极14，当反应室I移动至流程通道4内时， 弹簧电极14与所述的导电轨道相触及，由此，接通电加热器13和电动机15与外接电源的连接。[0023]石英管12水平设置于托架11的上部，其两端为敞口，一端为进粉端122，另一端为出粉端123，进粉端122开口直径大于出粉端123的开口直径，在出粉端123设有粉尘过滤网，防止石英管12内的粉状基体17被排出，在石英管12上接近两端的位置，设有向内凹进的缩颈式的滚槽121，粉状基体17就置于石英管12内两滚槽121之间，在托架11两端设有滚轮组件，滚轮组件由水平并列设置的主滚轮16和从滚轮构成，石英管12置于主滚轮16 与从滚轮之间，主滚轮16与从滚轮的轮盘分别与石英管12两端的滚槽121内面相接触，主滚轮16与所述的电动机15相连，并在电动机15的驱动下旋转，在主滚轮16的转动下，与其相接触的石英管12也跟着旋转，石英管12的转动，使从滚轮也跟着旋转，从滚轮的旋转促使石英管12的转动均匀、稳定且所受阻力较小。[0024]石英管12内的粉状基体17在石英管12的转动下，也跟着上下翻滚，而空套在石英管12外周的电加热器13，也使旋转的石英管12及粉状基体17受热更加均匀。[0025]沉积装置3设于流程通道4内的沉积段，主要由可以升降的供气组件31、废气排出组件32、定位气缸及多个触动开关构成。[0026]供气组件31设于沉积段的上方，其由反应气供气管、保护气供气管、喷气直管33、 垂直移动的升降气缸35和水平移动的平移气缸36构成,喷气直管33为一端面封闭的空心直管，其敞开端面为进气端，其上设有多个方向朝下的出气孔34，出气孔34为喷气直管33 的出口端，反应气供气管与保护气供气管并列设置并与喷气直管33的进气端相接，当反应室I移至沉积段工位5并在定位气缸的精确定位下，在升降气缸35和平移气缸36的作用下，喷气直管33由石英管12的进粉端122水平悬空插入石英管12中，即喷气直管33与石英管12间无任何接触，因为此时的石英管12在电动机15的驱动下正在旋转，对已经加热至设定温度并上下翻滚的粉状基体17充气，从而，确保在粉状基体17的表面均匀生成结晶膜层。[0027]所述排气组件也设于沉积段的上方，其由抽气泵、排气管和垂直移动的排气气缸 37构成，当反应室I移至沉积段工位5并在定位气缸的精确定位下，在排气气缸37的作用下，排气管的进气端置于石英管12出粉端123近旁，将石英管12中化学气相沉积反应后产生的废气，由抽气泵排往外置的废气回收室。[0028]本实用新型的工作过程[0029]I)将欲加工的粉状基体17，如如石墨粉体、硬碳粉体、负极复合粉体或正极复合粉体放于石英管12中。[0030]2)将石英管12穿过螺旋形电加热器13架在主滚轮16与从滚轮上。[0031]3)将放有多个石英管12的工作托架11放在传动装置2的上料端。[0032]4)在传动装置2的传输下，所述工作托架11进入流程通道4内的预热段，此时，工作托架11上的弹簧电极14与流程通道4内壁上的导电轨道相触，在触动开关的工作下，电动机15驱动石英管12旋转，与此同时，石英管12外的电加热器13也开始对石英管12加热。[0033]5)在传动装置2的传输下，工作托架11经具有多个工位5的预热段进入沉积段， 在定位气缸对工作托架11的精确定位和相关触动开关的启动下，位于沉积段上方的供气组件31和排气组件在升降气缸35、平移气缸36和排气气缸37的工作下，喷气直管33由石英管12的进粉端122插入石英管12中并对滚动的粉状基体17充入反应气体或保护气5体，或者同时充入反应气体和保护气体，与此同时，排气管也将化学气相沉积反应后产生的废气排出。[0034]6)在设定的单工位5工艺时间完成后，所述的供气组件31和排气组件恢复原位。[0035]7)在传动装置2的传输下，工作托架11进入沉积段的下一个工位5，继续步骤5) 中的工艺过程。[0036]8)在传动装置2的传输下，工作托架11经具有多个工位5的沉积段完成化学气相沉积反应的工艺过程，在沉积段，粉状基体17在石英管12的旋转下，始终在石英管12内作上下翻滚运动，经几个工位5的化学气相沉积反应，粉状基体17的外表面会与反应气体充分接触，从而，确保在粉状基体17的表面均匀生成结晶膜层。[0037]9)进入降温段后，在触动开关的工作下，降低电加热器13功率或断开电加热器 13，此时，石英管12仍维持在旋转状态。[0038]10)在传动装置2的传输下，工作托架11经具有多个工位5的降温段进入下料端， 此时，工作托架11已移至流程通道4之外，其上的电动机15与电加热器13已与供电电源断开，将石英管12取下，至此，完成化学气相沉积的工艺过程。
权利要求1.一种锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备，其特征在于所述锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备设有反应室(I )、传动装置(2)、沉积装置(3)，所述反应室(I)为可移动装置，所述传动装置(2)为传输带循环式传动机，整个传动装置(2)穿置于两端为敞口的四周封闭的分别为预热段、沉积段和降温段的流程通道(4)内，在传动装置(2)的输送下，所述反应室(I)由上料端经预热段、沉积段、降温段传至下料端，所述沉积装置(3)置于所述的沉积段，在所述流程通道(4)的内侧壁上设有将电能传至反应室(I)的导电轨道。
2.根据权利要求I所述的锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备，其特征在于所述反应室(I)由托架(11)、不少于一个水平置于托架(11)上并盛装粉状基体(17 )的两端敞口的石英管(12)、非接触式套置在石英管(12)外周的螺旋形的电加热器(13)及可使石英管(12)旋转的驱动装置构成，所述电加热器(13)和驱动装置通过设于托架(11)上的弹簧电极(14)与外接电源相连。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备，其特征在于在所述石英管(12)上接近两端的位置，设有向内凹进的缩颈式的滚槽(121)，所述驱动装置由固定在托架(11)上的电动机(15)、位于托架(11)两端的由电动机(15)驱动其旋转的主滚轮(16)和从滚轮构成，主滚轮(16)与从滚轮水平设置，所述石英管(12)置于主滚轮(16)与从滚轮之间，主滚轮(16)与从滚轮的轮盘分别与所述滚槽(121)内面相触。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备，其特征在于所述石英管(12)的两端，一端为进粉端(122)，另一端为出粉端(123)，进粉端(122)开口直径大于出粉端(123)的开口直径，在出粉端(123)设有粉尘过滤网。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备，其特征在于所述沉积装置(3)由可以升降的向所述石英管(12)内充入反应气和/或保护气的供气组件(31)、将石英管(12)中经化学气相沉积反应后产生的废气排出的废气排出组件(32)及不少于一个触动开关和使反应室(I)定位的定位气缸构成。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备，其特征在于所述供气组件(31)由并列设置的反应气供气管与保护气供气管、喷气直管(33)、控制喷气直管(33 )垂直移动的升降气缸(35 )及控制喷气直管(33 )水平移动的平移气缸(36 )构成，反应气供气管与保护气供气管的下端分别接于喷气直管(33)的进口端，喷气直管(33)的出口端为其上设有向下敞开的不少于一个的出气孔(34)。
7.根据权利要求5所述的锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备，其特征在于所述废气排出组件(32)由排气管、抽气泵和控制排气管垂直移动的排气气缸(37)构成，排气管的进气端朝向反应室(1)，其出气端通过抽气泵与废气回收室连接。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备，其特征在于所述预热段设有不少于二个工位(5 )。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备，其特征在于所述沉积段设有不少于二个工位(5 )。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备，其特征在于所述降温段设有不少于二个工位(5)。
专利摘要本实用新型公开了一种锂离子电池材料的连续式化学气相沉积设备，要解决的技术问题是精确控制包覆层的膜厚。本实用新型设有反应室、传动装置、沉积装置，反应室为可移动装置，传动装置为传输带循环式传动机，整个传动装置穿置于两端为敞口的四周封闭的分别为预热段、沉积段和降温段的流程通道内。本实用新型与现有技术相比，采用传动装置和可移动式反应室，实现自动化学气相沉积工艺，使反应气体可与粉状基体的各个表面相触，最终在其表面上形成均匀的结晶薄膜层，实现了对粉状基体进行包覆的加工工艺，工艺简单，容易精确控制包覆层的厚度，生产效率高，降低了锂离子电池电极材料的最终成本，有效保护环境。
文档编号C23C16/54GK202808941SQ20122040769
公开日2013年3月20日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者吴其修, 岳杰 申请人:湛江市聚鑫新能源有限公司