CN111992173A - 一种硅氧复合物批量生产设备 - Google Patents

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刘航
史德友
徐杉
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Abstract

本发明公开了一种硅氧复合物批量生产设备。该生产设备主要包括反应装置和收集***，以及配套的装料、输送、密封、真空、加热等子***，各***间通过连接件和管道有序相连。通过本发明的设备，能够连续的、自动化的实现硅氧复合物的批量制备，机械化程度高，生产效率大幅提升。

Description

一种硅氧复合物批量生产设备
技术领域
本发明涉及新能源材料和化工设备领域，更具体的，涉及一种用作锂离子电池负极的硅氧复合物批量生产设备。
背景技术
随着绿色、可持续发展改革的不断深化，我国的能源结构正发生着质的变化，锂离子二次电池在新能源领域和电子领域的大规模应用，正是这一变革的重要体现。但受限传统铁锂类正极材料比容量低、三元类正极材料稳定性差等客观因素影响，锂离子电池比容量提升乏力，且短期内很难改善。为突破这一限制，开发超高比容量的负极材料成为首选途径之一，研究表明，负极材料比容量很增加500 mA h/g，可使锂离子电池比容量提升15%以上，效果显著，而传统石墨类负极的理论比容量仅有372 mA h/g，且已达上限，因此开发高比容量锂离子电池负极材料势在必行。
硅基负极材料拥有高达4200 mA h/g的理论比容量，10倍于传统石墨负极，是近年来代石墨负极的研究热点。硅基负极材料，按成分可分为硅单质和硅氧复合物两类，硅氧复合物又包括氧化亚硅SiO、硅氧化物SiOx（0<x<2，x≠1）、二氧化硅SiO2等，其中因相较于硅单质拥有更出色的稳定性，硅氧复合物是目前唯一一款实现小规模商业化应用的硅基负极材料。
硅氧复合物的主流制备工艺，是以硅和二氧化硅的高温固相产物氧化亚硅SiO为原材料，再通过二次高温处理，使氧化亚硅SiO发生歧化反应得到，一般在放大的工业真空炉中反应，属于间歇工艺，且工艺较复杂，生产效率低，产量和产品均一性很难得到保障，严重制约了该型材料的规模化应用。
中国实用新型专利CN204973821公开了一种半连续的硅氧化合物制造设备，由罐体、分置的反应部和收集部等构成，采用高温固相反应合成目标产物。虽然该设备较现有设备有所改进，但仍然需要在反应结束后打开设备，取出产物，效率仍然较低，无法实现连续化批量生产。
中国发明专利CN105752992公开了一种生产氧化亚硅的方法和装置，仍然采用高温固相反应，其进料方式采用气流或螺杆法，虽然实现了连续进料，但产物的收集仍然是间歇进行，且原材料必须是粉末状的，这导致多种反应物间不能充分接触，产物均匀性无法保障，原料输送程中也极易出现粉末扬尘，污染操作环境。。
发明内容
本发明的目的是提供一种硅氧复合物批量生产设备，以解决现有生产设备无法实现连续生产的难题，同时保证产物的均匀性，提高生产效率。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种硅氧复合物批量生产设备，所述设备包括至少一套反应装置，承载所述反应装置的输送***，为所述反应装置供给原料的装料***，保证所述反应装置气密性的密封***，与所述反应装置通过管道连接的收集***，与所述收集***通过管道连接的真空***，为所述反应装置提供热源的加热***。
优选地，所述反应装置为圆形、正方形、长方形、椭圆形的耐高温容器。
优选地，所述输送***包括传送带和转轮。
优选地，所述装料***包括下料斗和压实板。
优选地，所述密封***包括密封盖板和与所述密封盖板相连的真空器。
优选地，所述真空器通过管道与所述真空***相连。
优选地，所述收集***底部为料斗，呈锥形并设有开口，所述锥形料斗与放料阀相连。
优选地，所述放料阀的另一端与出料桶相连。
优选地，所述收集***包括至少一个进气接口、一个出气接口，其中所述进气接口通过管道与所述密封***相连，所述出气接口通过管道与所述真空***相连。
优选地，所述收集***还外设有冷却装置，所述冷却装置通过冷却介质循环冷却，所述冷却介质为空气、水及其它导热良好的介质。
优选地，所述收集***还包括收集器，所述收集器安置于所述收集***的顶部，介于所述进气接口和所述出气接口之间。
优选地，所述收集器包括收集板和振打器，所述收集板通过轴承与所述振打器相连接。
优选地，所述收集板也通过冷却介质循环冷却，所述冷却介质为空气、水及其它导热良好的介质。
优选地，所述振打器通过转动和振动实现振打。
本发明的有益效果包括：本发明提出的一种硅氧复合物批量生产设备，通过多***的配合实现了硅氧复合物的连续生产，在保证产品均匀性的同时，大幅提高生产效率，机械化程度高，操作简单，有利于硅氧复合物的批量生产。
附图说明
图1为本发明一实施例设备部件的主视结构示意图；
图2为本发明一实施例设备部件的主视结构示意图；
图3为本发明一实施例设备部件的主视结构示意图；
图4为本发明一实施例设备部件的主视结构示意图；
图5为本发明一实施例设备部件的主视结构示意图；
图6为本发明一实施例设备部件的主视结构示意图；
图7为本发明一实施例设备部件的俯视结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种硅氧复合物批量生产设备，该设备具有至少一套反应装置3，本实施例中的设备具有一套反应装置3，以及承载反应装置3的传送轮1和传送带2，供给原料的装料***4，使原料充分接触的压实板5，保证反应装置3气密性的密封***6，为反装置3提供热源的加热***8，产物收集***9。
反应时，加热***8开启预热，收集***9的出气口11通过管道与真空***16连通，预抽真空到设定值，同时反应装置3被安置于传送带2上，并在传送轮1的作用下向前移动到装料***4下方的装料工位，反应原材料经装料***4定量进入反应装置3，装料完成后，反应装置3移动到压实工位，通过压实板5对反应原料进行压实，以保证原料间的充分接触，压实完成后，反应装置3再移动到密封工位，由密封***6对其进行密封，并通过真空器7与真空***16连通，对密封后的反应装置3进行预抽真空，当真空度达到设定值后，真空器7与真空***16断开连接，反应装置3随后移动到加热***8内的加热工位，并通过真空器7与收集***9的进气口10连接，当反应装置3内的温度达到设定值后，原料开始反应，气态的硅氧复合物开始生成，此时在真空***16的持续作用下，硅氧复合物气体经由真空器7和进气口10进入收集***9中，当气态硅氧复合物接触到经冷却介质冷却的收集板14时，迅速凝结成固体并附着在收集板14上，在振打器13的持续振动和逆时针转运作用下，收集板14上凝结的硅氧复合物固体脱离，并进入收集***9底部的锥形料斗17，当锥形料斗17内的硅氧复合物积累到一定量时，放料阀15开启，硅氧复合物固体进入放料阀15内的料仓，经气压转换后，最终进入料桶12内贮存，此操作不会破坏反应装置3和收集***9的真空度，反应结束后，反应装置3移动到冷却工位，经冷却并解封后进入下一个反应循环。
实施例二
如图5、图6所示，本实施例与实施例一的区别在于，收集***9中的收集板14通过空气进行冷却，气态硅氧复合物接触到收集板14后迅速凝结成固体，振打器10带动收集板14做顺时针转动，使收集板14上凝结的硅氧复合物固体脱离，该操作同样可以实现硅氧复合物的冷却和收集，同时减少冷却介质的使用，降低生产成本。
实施例三
如图7所示，本实施例与实施例一的区别在于，该设备具有4套反应装置3，反应时，装料***4和压实板5可依次或同时对4套反应装置3进行装料和压实，密封***6也可依次或同时对4套反应装置3进入密封，密封后，反应装置3通过各自的真空器7采用串联或并联的方式与真空***16连通，预抽真空，并同时在加热***8中加热反应，本实施例在保证连续生产的同时，大幅提高了单炉的生产效率，实际操作时也可根据产能需求，依次或协同调节反应装置3的形状、单体容积、数量及排布方式等单个或多个参数。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了更清楚的说明本发明所举的实例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述实施例的基础上还可以做出其它不同形式的变化或改动，这里无需也无法对所有实施方式进行穷举。凡是在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种硅氧复合物批量生产设备，其特征在于，所述设备包括至少一套反应装置，承载所述反应装置的输送***，为所述反应装置供给原料的装料***，保证所述反应装置气密性的密封***，与所述反应装置通过管道连接的收集***，与所述收集***通过管道连接的真空***，为所述反应装置提供热源的加热***。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述反应装置为圆形、正方形、长方形、椭圆形的耐高温容器。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述输送***包括传送带和转轮。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述装料***包括下料斗和压实板。
5.据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述密封***包括密封盖板和与所述密封盖板相连的真空器，所述真空器通过管道与所述真空***相连。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述收集***底部为料斗，呈锥形并设有开口，所述锥形料斗与放料阀相连，所述放料阀的另一端与出料桶相连。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述收集***包括至少一个进气接口、一个出气接口，其中所述进气接口通过管道与所述密封***相连，所述出气接口通过管道与所述真空***相连。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述收集***还外设有冷却装置，所述冷却装置通过冷却介质循环冷却，所述冷却介质为空气、水及其它导热良好的介质。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述收集***还包括收集器，所述收集器安置于所述收集***的顶部，介于所述进气接口和所述出气接口之间。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述收集器包括收集板和振打器，所述收集板通过轴承与所述振打器相连，所述收集板还通过冷却介质循环冷却，所述冷却介质为空气、水及其它导热良好的介质，所述振打器通过转动和振动实现振打。
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