用于制备锂离子电池负极材料的反应炉的制作方法

本实用新型涉及负极材料制备技术领域，尤其涉及一种用于制备锂离子电池负极材料的反应炉。

背景技术：

硅基负极材料可与锂形成合金并具有非常高的理论容量(4200mAh/g)，且具有价格低廉、资源丰富、安全无毒等特点，是未来锂离子电池最具潜力的负极材料。然而，硅在锂离子嵌脱过程中体积变化大，引起电极的粉化和硅与集流体的物理接触减少，导致导电性差和硅的利用率降低。这些因素会造成硅基材料的不可逆容量高和循环稳定性差。

目前通过制备纳米结构材料、复合材料和多孔材料等方法可有效提高硅基材料的电化学性能。纳米硅材料最大的优点在于颗粒尺寸小，晶粒边界多，能有效释放体积变化产生的应力，嵌锂时锂离子快速通过硅晶粒边界并与硅结合形成无定形锂硅化合物，脱锂时硅颗粒不会发生重结晶，不存在相变，容量损失主要由体积可逆膨胀与收缩导致。

现有技术中负极材料纳米硅的制备方法主要有化学刻蚀硅片法、物理刻蚀硅片法、化学气相沉积法、镁热还原法等。而化学刻蚀法需要使用大量的氢氟酸，环保性差且工艺复杂；物理刻蚀法对设备和工艺要求高。化学气相沉积法的设备复杂，产量较低，成本高。其中镁热还原法以二氧化硅为原料、金属镁为还原剂，在惰性气体的保护下反应，可得到纯净的硅材料，且具有原料来源广泛、产量大等特点。但目前对于镁热还原法的研究较少，其启动温度高，对反应容器要求高，实际操作性差，不利于规模化生产。鉴于此，实有必要提供一种用于制备锂离子电池负极材料的反应炉以克服上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于制备锂离子电池负极材料的反应炉，操作简便、安全环保，适合规模化生产，产率高且产物性能较好。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于制备锂离子电池负极材料的反应炉，包括炉体、与炉体密封连接的炉盖及用于支撑炉体的支架；所述炉体内设有中空的内胆，所述内胆与炉盖围成密闭的收容腔；所述炉体内设有围绕所述内胆的加热装置，所述内胆内设有与加热装置配合的热电偶；所述热电偶的一端固定于炉盖靠近内胆的一侧且悬空设置于收容腔中；所述炉盖上设有与收容腔相连通的进气管道和排气管道；所述炉体的一侧设有用于显示收容腔中气体压力的压力表；所述炉盖背离炉体的一侧设有把手。

在一个优选实施方式中，所述内胆包括呈中空圆柱状的筒体及与筒体相连的底部，所述底部为与筒体相配合的圆弧状。

在一个优选实施方式中，所述炉盖为法兰结构，所述炉盖上均匀开设有多个以所述炉盖的中心轴为对称中心且贯通的螺孔，所述炉体上靠近炉盖的一侧开设有多个与所述螺孔对应的安装孔。

在一个优选实施方式中，所述把手焊接于炉盖上，所述加热装置包括设于炉体内的发热电阻丝。

在一个优选实施方式中，所述加热装置为油浴加热装置且包括围绕内胆设置的用于容纳导热油的加热罐体。

在一个优选实施方式中，所述加热罐体与炉体的内壁之间设有隔温棉。

在一个优选实施方式中，所述炉盖背离炉体的一侧设有与收容腔连通的加料通道，所述加料通道背离炉体的一端设有用于密封加料通道的法兰盖。

在一个优选实施方式中，所述把手焊接于法兰盖上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的用于制备锂离子电池负极材料的反应炉，安全环保，产率高且制备获得的产物性能较好，同时设备制造成本较低，操作性强，适用于规模化生产需求。

【附图说明】

图1为本实用新型提供的用于制备锂离子电池负极材料的反应炉的一个实施例的局部剖视图。

图2为图1所示的用于制备锂离子电池负极材料的反应炉的俯视图。

图3为本实用新型提供的用于制备锂离子电池负极材料的反应炉的另一个实施例的局部剖视图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并不是为了限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供一种用于制备锂离子电池负极材料的反应炉，包括炉体10、与炉体10密封连接的炉盖20及用于支撑炉体10的支架30。炉体10内设有中空的内胆11，内胆11与炉盖20围成密闭的收容腔12。本实施方式中，内胆11包括呈中空圆柱状的筒体111及与筒体111相连的底部112，底部112为与筒体111相配合的圆弧状。炉体10、内胆11、炉盖20及支架30的尺寸根据实际制备需要来设定。

请一并参阅图2，炉盖20为法兰结构，炉盖20上均匀开设有多个以炉盖20的中心轴为对称中心且贯通的螺孔21，炉体10上靠近炉盖20的一侧开设有多个与螺孔21对应的安装孔13，通过锁附螺栓40将炉盖20和炉体10密封连接。

具体的，炉体10内设有围绕内胆11的加热装置(图未示)，内胆11内设有与加热装置配合的热电偶50。通常加热装置与炉体外壳10之间设有保温层，以保证热量不被散失。本实施方式中，热电偶50的一端固定焊接于炉盖20靠近内胆11的一侧且悬空设置于收容腔12中，避免与内胆11接触，以准确检测收容腔12内温度。

具体的，炉盖20上设有与收容腔12相连通的进气管道60和排气管道70，通过进气管道60可导入制备过程中所需的保护气体例如氮气，并通过排气管道70排出收容腔12内的多余气体，以保证收容腔12内的压力平衡。本实施方式中，炉体10的一侧焊接有用于显示收容腔12中气体压力的压力表80，通过压力表80直接读取炉体10内压力，以保证负极材料制备安全有效地进行。具体的，炉体10及内胆11均开设有将收容腔12与压力表80相连通的孔道，内胆11内的气体通过孔道流向压力表80，由压力表80直接检测压力。

进一步的，炉盖20背离炉体10的一侧设有起吊用的把手22，通过起吊设备将炉盖20与炉体10分离，可在内胆11中加入制备负极材料所用的原料，加料结束后再将炉盖20放置于炉体10上，通过锁附螺栓40将炉盖20与炉体10密封连接。

本实施方式中，把手22焊接于炉盖20上，加热装置包括设于炉体10内的发热电阻丝(图未示)，对内胆11进行直接加热。

在其他实施方式中，请参阅图3，加热装置为油浴加热装置15且包括围绕内胆11设置的用于容纳导热油的加热罐体151，通过导热油对内胆11加热，加热效果均匀。进一步的，加热罐体151与炉体10的内壁之间设有隔温棉152，具有较好的保温效果。

在其他实施方式中，炉盖20背离炉体10的一侧设有与收容腔12连通的加料通道90，加料通道90背离炉体10的一端设有用于密封加料通道90的法兰盖91，把手22焊接于法兰盖91上，通过拆卸法兰盖91可向收容腔12内加料，同时也可通过起吊设备将炉盖20与炉体10分离，进行加料和取料操作。

本实用新型提供的用于制备锂离子电池负极材料的反应炉，安全环保，产率高且制备获得的产物性能较好，同时设备制造成本较低，操作性强，适用于规模化生产需求。

本实用新型并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。