专利名称：用于制备锂离子电池包覆负极材料的搅拌式反应釜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种搅拌式反应釜，特别涉及 一 种用于制备锂离子电池包覆 负极材料的搅拌式反应釜。
背景技术：
锂离子二次电池是20世纪90年代出现的绿色高能环保电池，具有工作电压 高、比能量大、重量轻、体积小、循环寿命长、无记忆效应、可快速充放电和无 环境污染等一系列显著的优点。在众多的负极材料中，炭素材料应用最为成功， 如石油焦、煤焦、石墨、中间相炭微球及有机物裂解炭等。石墨具有高的结晶度， 嵌锂石墨属离子型石墨层间化合物，其一阶化合物分子式为LiCe，理论容量为 372mAh g—1,锂的嵌入与脱嵌反应以发生在0 2.5V(相对于Li/Li+),具有良好的 电压平台，但石墨与电解液的相容性较差，耐过充过放性能不好，在嵌锂过程中 容易产生石墨层的剥离，循环性能较差，限制了纯石墨在锂离子电池中的应用。 为克服石墨的缺点，近年来人们进#了大量的研发工作，在石墨表面包覆一层无 定形碳材料，提高了振实密度，减少了在初次充放电过程形成SEI膜时消耗的锂 离子，使电池首次充放电容量增大，库仑效率提高。包覆石墨反应过程通常为首 先将石墨分散于液体包覆材料或熔化的包覆材料中，然后将溶剂或包覆材料蒸发 使无定形炭前驱体包覆在石墨材料表面，然后炭化，有时还需要石墨化。为使包 覆反应均匀进行，提出了本实用新型包覆反应设备的专利。发明内容本发明的目的就是为了提供一套用于制备锂离子电池包覆负极材料的设备。 这套设备的特点在于操作简单和包覆反应均匀。本实用新型设计了制备锂离子i池包覆负极材料的搅拌式反应釜，其技术方案是它包括釜体(1)、釜盖(2)、框式搅拌桨(3)、磁联轴器(4)、电机(5)、加 热炉(6)、卸料装置(27)和控制器。釜体(1)的容积范围为0.2L 2000L，釜体(1)的高径比范围为1 2，反 应釜所能承受的压力范围为0.05MPa 2MPa。反应釜的使用温度范围为室温 1200'C。釜盖上设有真空压力表(18)、气或液相阀门(19)、热电偶(20)、气体出口 (21)、手柄(22)、安全阀(23)及液体或固体加料口 (24)。搅拌器上采用框式搅拌桨，其侧动刀(7)与反应器侧壁之间的间隙均匀，范围在 0.2 5rnrn;底刮刀(8)与反应器底面之间的间隙均匀，范围在0.2 5rnm;侧刮刀与底刮刀的 组合有分体式和连体式两种。搅拌器轴上采用装有双桨片(9)或不装双桨片两种形式。釜盖与磁联轴器(4)相连，磁联轴器由内、外磁钢组成。反应釜的密封，可以采用无垫片的弧面与颊线接触密封形式，依靠触面的高 精度和高光洁度，以达到良好的密封效果。并不限于本发明的叙述，只要能达到 目的密封方法均可，例如采用螺纹密封方法，法兰密封方法，密封圈密封方法 等。装卸料装置(27)，釜盖可以上下移執，加热炉可以上下移动，使釜体脱离加热炉，并 且旋转卸料；对体积较小的反应釜也可以人工卸料。通过以上的改进，使材料在包覆反应过程中，混料更加均匀，粉体容易分散。使单釜的 产率和产品质量均得到了很大的提高。
图1为本发明主视图；图2为本发明搅拌器主视图及俯视图；图3为本发明磁联轴器主视图；图4为本发明釜盖主视图及俯视图。图5为本发明装卸料主视图。 ,图中1一釜体，2—釜盖，3—框式搅拌桨，4 —磁联轴器，5—电机，6—加热炉，7— 搅拌桨侧刮刀，8—底刮刀，9一双桨片，IO —圆棍，11 —外磁体，12—内磁芯，13—霍尔感 应元件，14一冷却水管，15 —加热电阻丝，16—筒形矽炉芯，17—接线螺柱，18—真空 压力表，19—气或液相阀门，20—热电偶，21 —气体出口， 22—手柄，23 —安全阀， 24—液体或固体加料口， 25 —控制阀门，26—活接头，27-卸料装置，28 —升降控 制器。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明实施'方式的具体机构 如图1所示，本发明包括釜体(1)、釜盖(2)、框式搅拌桨(3)、磁联轴器(4)、电机(5)、加热炉(6)和卸料装置(27)。如图2所示，本发明的框式搅拌桨(3)由侧刮刀(7)、底刮刀(8)和双桨片(9)组合 而成。框式搅拌桨的侧刮刀面与圆筒形釜壁的切面之间在前进方向上的夹角大于9(TC，这样 在蒸发溶剂过程中，可减少刮壁搅拌的阻力。框式搅拌桨采用圆棍(10)与轴连接并支撑， 可减小拼接阻力，从而降低功耗。当物料发粘结垢时易于清理。底部采用底刮刀，刀面与反 应器底面之间在前进方向上的夹角大于9(TC，结构简单，便于保证刮刀强度，与釜底的间隙 均匀性，使物料的向上翻动效果也得到加强。双桨片主要起到了使混料均匀分散的作用。该 搅拌器可实现无级调速。如图3所示，本发明的磁联轴器(4)由内、外环形磁钢组成，搅拌动力由伺服电机通过 内、外磁钢磁力传递。外磁体(11)通过皮带与电机相连，内磁芯(12)与搅拌轴相连，当 电机启动，带动外磁套作回转运动，内磁芯即搅拌器与外磁套做同步回转运动，从而对介质 进行搅拌；隔套外装有霍尔感应元件(13)，装成一体的搅拌器与内磁钢旋转时，霍尔元件便 产生脉冲的频率与搅拌速相对应，经单片机处理以后用以搅拌转速的显示及调节；在反应釜 加热过程中，磁联轴器的温度会升高，通过冷却水管来保护磁联轴器。如图4所示，本发明的釜盖(2)，为了使釜盖上的各部件分布合理，且在操作过程简单， 因此在釜盖的设计处理方面，本发明将^机装配在釜体上，使打开釜盖的操作方便；将热电 偶(20)设计在安装于釜盖上，使得在材料制备过程中的温度控制更加精确，可准确的将釜 内温度转为电信号，通过导线传到控制器上的数字温度仪，显示釜内温度；釜盖设有真空压 力表(18)、气或液相阀门(19)、热电偶(20)、气体出口 (21)、手柄(22)、安 全阀(23)及液体或固体加料口 (24)，在气体出口处设有阀门(25)和活接头(26)， 可使得釜内获得所需的实验条件要求，可随时加料，由于在气体出口处设有活接头(26)，则 可随时清洗处理气体出口管，以妨堵塞。如图5所示，对体积较大的反应釜，可装配卸料装置(27)，其釜盖可以上下移动，加热 炉可以上下移动，使反应釜体脱离加热炉，并且旋转卸料，使得实验操作方便，更加人性化。 对体积较小的反应釜也实现人工卸料。
权利要求1. 一种用于制备锂离子电池包覆负极材料的搅拌式反应釜，包括釜体(1)、釜盖(2)、框式搅拌桨(3)、磁联轴器(4)、电机(5)、加热炉(6)、装卸料装置(23)和控制器，其特征在于釜体、釜盖、搅拌器采用金属或陶瓷或玻璃或金属与陶瓷复合材料加工而成，釜体与釜盖密封；框式搅拌桨(3)由侧刮刀(7)，底刮刀(8)和双桨片(9)构成；磁联轴器与釜盖相连；釜体外装有筒形矽炉芯(15)，加热电阻丝(16)穿联其中，其端头自侧面穿出，通至接线螺柱(17)，使用胶皮电缆线与控制器相联；反应釜盖上，设有真空压力表(18)、气或液相阀(19)、热电偶(20)、气体出口(21)、手柄(22)、安全阀(23)及液体或固体加料口(24)；反应釜可配卸料装置(27)。
2. 根据权利要求1所述的反应釜，其特征在于釜体(1)的容积范围为 0.2L 2000L，釜体(1)的高径比范围为1~2，反应釜所能承受的压力范围为 0.05MPa 2MPa;釜体下部采用圆形平fe封底或椭圆形封底或半球形封底三种形式。
3. 根据权利要求1所述的反应釜，其特征在于反应釜的使用温度范围为室温 ~1200°C 。
4. 根据权利要求1或2或3所述的反应釜，其特征在于搅拌器采用框式搅拌桨， 且侧刮刀(7)与反应器侧壁之间的间隙均匀，范围在0.5 5mm;底刮刀(8)与反应器底面 之间的间隙均匀，范围在0.5 5mm;侧刮刀与底刮刀的组合有分体式和连体式两种。
5. 根据权利要求1或2或3所述的反应釜，其特征在于搅拌器轴上采用装有双桨 片(9)或不装双桨片两种形式。
专利摘要本实用新型涉及的是用于制备锂离子电池包覆负极材料的一种搅拌式反应釜，其设计方案是釜体、釜盖、搅拌器采用金属或陶瓷或玻璃或金属与陶瓷的复合材料加工而成，釜体与釜盖密封；反应釜所能承受的压力范围为0.05MPa～2.0MPa；搅拌器采用框式搅拌桨；釜体外装有加热炉；反应釜盖上，配有真空压力表、热电偶和气或液相阀门等；釜体的容积范围为0.2L～2000L，釜体(1)的高径比范围为1～2；反应釜的使用温度范围为室温～1200℃。这种反应釜的优点是包覆反应均匀且操作简单，使产品的产率和质量都得到了提高。
文档编号C01B31/02GK201117715SQ20072012567
公开日2008年9月17日 申请日期2007年7月26日 优先权日2007年7月26日
发明者于继甫, 孟丽娜, 崔振宇, 杨绍斌, 键 焦, 欢 王, 王凤琴, 费晓飞 申请人:辽宁工程技术大学