等离子体淀积炉的反应室结构的制作方法

本发明涉及等离子体淀积炉设备技术领域，更具体地说是涉及一种等离子体淀积炉的反应室结构。

背景技术：

目前，随着电动汽车、电动单车的大量应用，以及光伏发电、风力发电的大量推广，对电的储能装置需求越来越多，而锂离子电池是其中不错的选择。锂离子电池主要由正极片、负极片和隔膜组成，而其中的负极片是由铜箔或铝箔及其上的石墨组成。当前，负极片的生产是由涂布机来完成的，大致工艺是由石墨、粘结剂、稀释剂和助剂制成浆料，铜箔或铝箔以卷料的形式放入涂布机，开卷后，通过辊筒印刷的形式在铜箔或铝箔的表面涂覆上石墨浆料，再经过烘干固化，最后分条形成所需的宽度尺寸的负极片。但是通过涂布机来生产负极片时，铜箔或铝箔上的石墨仅仅是石墨固体小颗粒的堆砌，不利于锂离子电池的储能，从而锂离子电池能量密度比较低。

技术实现要素：

为解决现有通过涂布机来生产负极片而导致锂离子电池能量密度比较低的问题，本发明提供一种等离子体淀积炉的反应室结构，用于生产负极片，使得锂离子电池具有更高的能量密度。

本发明的技术方案为：提供一种等离子体淀积炉的反应室结构，包括：

内层石英管，其内部为用于盛装反应气体的反应腔；

外层石英管，其套在所述内层石英管外并与所述内层石英管同轴，所述外层石英管与所述内层石英管之间具有间距；

用于将所述反应气体电离产生碳原子的电感线圈，其缠绕在所述内层石英管上，且所述电感线圈沿所述内层石英管的轴向延伸，所述电感线圈与射频电源连接。

所述电感线圈安装在一支架上，所述支架套在内层石英管上。

所述支架包括两个环形固定板和设在所述两个环形固定板之间的多个绝缘支撑杆，所述多个绝缘支撑杆相互平行且每个绝缘支撑杆均沿内层石英管的轴向延伸，电感线圈固定在多个绝缘支撑杆之间。

所述支架还包括多个连接杆，连接杆与绝缘支撑杆数量相等，一个连接杆穿设在一个绝缘支撑杆和所述两个环形固定板中将所述一个绝缘支撑杆与两个环形固定板连接。

每个绝缘支撑杆上沿其轴向间隔设有多个限位凹槽，所述电感线圈的一匝线圈置于一个限位凹槽内。

所述电感线圈包括主体段和分别设于所述主体段两端的两个延伸段，所述主体段缠绕在内层石英管上，两个延伸段朝相反的方向延伸，每个延伸段上设有与所述射频电源连接的电极块。

所述电感线圈为空心结构，所述电感线圈的内部走去离子水。

所述内层石英管的轴向一端设有环形进气管，所述环形进气管上沿其轴向均匀间隔设有多个与反应腔连通的进气孔。

本发明电感线圈通入射频电源后，电感线圈将反应腔内的反应气体电离产生碳原子，这样碳原子会一层一层的落在铜箔或铝箔上，而碳原子与碳原子之间会通过化学键联接在一起，从而在铜箔或铝箔上生长出石墨烯，这样石墨烯具有特定的结构，更有利于锂离子电池的储能，从而使该锂离子电池具有更高的能量密度。

附图说明

图1为本发明实施例中反应室结构的侧面结构图。

图2为图1中a-a向剖视图。

图3为图2的缩略图。

图4为本发明实施例中电感线圈安装在支架上的结构图。

图5为图4的缩略图。

图6为从图4的右侧看的示意图。

图7为图6中c-c向的剖视图。

图8为图7的缩略图。

图9为图8中d处的放大图。

图10为图1中b-b向剖视图。

图11为图10的缩略图。

具体实施方式

如图2和图3所示，本发明实施例中提出的等离子体淀积炉的反应室结构，包括内层石英管1、外层石英管2和电感线圈3，内层石英管1内部为反应腔4，反应腔4用于盛装反应气体，反应气体为甲烷，生产负极片所使用的铜箔或铝箔置于反应腔4中。外层石英管2套在内层石英管1外并与内层石英管1同轴，外层石英管2与内层石英管1之间具有间距。电感线圈3用于将反应气体电离产生碳原子，电感线圈3缠绕在内层石英管1上，且电感线圈3沿内层石英管1的轴向延伸，电感线圈3与射频电源连接形成回路。

电感线圈3通入射频电源后，电感线圈3将反应腔内的反应气体电离产生碳原子，这样碳原子会一层一层的落在铜箔或铝箔上，而碳原子与碳原子之间会通过化学键联接在一起，从而在铜箔或铝箔上生长出石墨烯，这样石墨烯具有特定的结构，更有利于锂离子电池的储能，从而使该锂离子电池具有更高的能量密度。

反应室结构还包括炉体5、第一前过渡法兰8、进气法兰9、第二前过渡法兰10、第三前过渡法兰11、前固定板12、后固定板13、第一后过渡法兰14、第二后过渡法兰15、第三后过渡法兰16、尾法兰17、内热偶管20、炉门6、炉门挡热板7、第一不锈钢屏蔽套、第二不锈钢屏蔽套、炉体不锈钢壳、第三不锈钢屏蔽套、第四不锈钢屏蔽套、炉尾挡热板17和环形进气管19。

第一前过渡法兰8、进气法兰9、第二前过渡法兰10、第三前过渡法兰11、前固定板12、炉体5、后固定板13、第一后过渡法兰14、第二后过渡法兰15、第三后过渡法兰16、尾法兰17、依次由前至后沿内层石英管1的轴向设置。第三前过渡法兰11、前固定板12、炉体5、后固定板13、第一后过渡法兰14均套在外层石英管2上，且依次连接。第二前过渡法兰10套在内层石英管1上并与第三前过渡法兰11连接，进气法兰9与第二前过渡法兰10连接，第一前过渡法兰8与进气法兰9连接。

炉体不锈钢壳套在炉体5中间部位，第二不锈钢屏蔽套套在炉体5前部，第三不锈钢屏蔽套在炉体5后部。第一不锈钢屏蔽套设置在第三前过渡法兰11与前固定板12之间，第四不锈钢屏蔽套设置在后固定板13与第一后过渡法兰14之间，不锈钢壳套用于电磁屏蔽。

炉门6安装在第一前过渡法兰8上，炉门挡热板7固定在炉门6的内侧面上。炉门6与第一前过渡法兰8之间设有第一密封圈21，第一前过渡法兰8与进气法兰9之间设有第二密封圈22，进气法兰9与第二前过渡法兰10之间设有第三密封圈23，第二前过渡法兰10与第三前过渡法兰11之间设有第四密封圈24。

第一后过渡法兰14与第二后过渡法兰15之间设有第五密封圈25，第二后过渡法兰15与第三后过渡法兰16之间设有第六密封圈26，第三后过渡法兰16与尾法兰17之间设有第七密封圈27。

需要说明的是，进气法兰9与第二前过渡法兰10之间设有第三密封圈23，第二前过渡法兰10与第三前过渡法兰11之间设有第四密封圈24，第一后过渡法兰14与第二后过渡法兰15之间设有第五密封圈25，第二后过渡法兰15与第三后过渡法兰16之间设有第六密封圈26，实现了内层石英管1和外层石英管2的真空环境。

环形进气管19固定在进气法兰9的内侧，且环形进气管19设于内层石英管1的轴向前端，环形进气管19上沿其轴向均匀间隔设有多个与反应腔4连通的进气孔191，以实现向反应腔4内均匀供气。

内热偶管20位于反应腔4内，且内热偶管20的一端从尾法兰17伸出，内热偶管20用于控制反应腔内的温度。

如图3所示，电感线圈3安装在一支架28上，支架28套在内层石英管1上。

如图4和图5所示，本实施例中，支架包括两个环形固定板281和设在两个环形固定板281之间的多个绝缘支撑杆282，多个绝缘支撑杆282相互平行且每个绝缘支撑杆282均沿内层石英管的轴向延伸，电感线圈固定在多个绝缘支撑杆之间。

支架还包括多个连接杆283，连接杆283与绝缘支撑杆282数量相等，一个连接杆283穿设在一个绝缘支撑杆282和两个环形固定板281中将一个绝缘支撑杆282与两个环形固定板281连接。

需要说明的是，每个绝缘支撑杆由多节构成，绝缘支撑杆的横截面形状呈t字形。

电感线圈包括主体段301和分别设于主体段301两端的两个延伸段，为了方便描述将两个延伸段分别设为前延伸段301和后延伸段302。电感线圈的主体段301固定在多个绝缘支撑杆282之间，主体段32缠绕在内层石英管上，两个延伸段32朝相反的方向延伸，

如图7至图9所示，为了固定电感线圈，每个绝缘支撑杆282上沿其轴向间隔设有多个限位凹槽2821，电感线圈的一匝线圈置于一个限位凹槽2821内，从而将电感线圈固定在支架上。本实施例中是电感线圈的主体段301的一匝线圈置于一个限位凹槽2821内。

如图10和图11所示，每个延伸段上都设有电极块，其中一个延伸段上的电极块与射频电源连接，另一个延伸段上的电极块接地。安装在前延伸段302上的电极块为前电极块30，安装在后延伸段303上的电极块为后电极块37。

前延伸段302依次穿过第二前过渡法兰、进气法兰和第一前过渡法兰后伸到反应室结构外，后延伸段303依次穿过第二后过渡法兰、第三后过渡法兰和尾法兰后伸到反应室结构外。前电极块30套在前延伸段302的伸出反应室结构外的部分的外壁上，后电极块37套在后延伸段303的伸出反应室结构外的部分的外壁上。

前延伸段302上套有第一陶瓷绝缘套28和第二陶瓷绝缘套29，第一陶瓷绝缘套28用于电感线圈与第二前过渡法兰之间的绝缘，第二陶瓷绝缘套29用于电感线圈与进气法兰、第一前过渡法兰之间的绝缘。前延伸段302上设有位于第一陶瓷绝缘套28和第二陶瓷绝缘套29之间的第八密封圈，第一陶瓷绝缘套29与第二前过渡法兰之间设有第九密封圈。

后延伸段303上套有第三陶瓷绝缘套35和第四陶瓷绝缘套36，第三陶瓷绝缘套35用于电感线圈与第二后过渡法兰之间的绝缘，第四陶瓷绝缘套36用于电感线圈与第三后过渡法、兰尾法兰之间的绝缘。后延伸段303上设有位于第三陶瓷绝缘套35和第四陶瓷绝缘套36之间的第十密封圈，第三陶瓷绝缘套35与第二后过渡法兰之间设有第十一密封圈。

电感线圈为空心结构，电感线圈的内部走去离子水，用于给电感线圈降温。

前延伸段302的端部连接有出水接头31，出水接头31与出水橡胶管32连接，前电极块30和出水接头31外围设有第一电木绝缘盒33，用于绝缘，第一电木绝缘盒33外围设有第一不锈钢屏蔽盒34。后延伸段303的端部连接有进水接头38，进水接头38与进水橡胶管39连接，后电极块37和进水接头38外围设有第二电木绝缘盒40，用于绝缘，第二电木绝缘盒40外围设有第二不锈钢屏蔽盒41。

第一前过渡法兰上设有第一水道42，进气法兰上设有第二水道43，第二前过渡法兰上设有第三水道44，第三前过渡法兰上设有第四水道45，第一后过渡法兰上设有第五水道46，第二后过渡法兰上设有第六水道47，第三后过渡法兰上设有第七水道48。

本发明中，反应腔内的压力为10-25pa、温度为800度、气体流量为1-15slm。

以上的具体实施例仅用以举例说明本发明的构思，本领域的普通技术人员在本发明的构思下可以做出多种变形和变化，这些变形和变化均包括在本发明的保护范围之内。