CN115090235B - 一种用于电池负极碳基材料制备的智能控制反应*** - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种用于电池负极碳基材料制备的智能控制反应***，涉及电池材料的技术领域，其包括第一反应容器；主控模块；第一物料阀门，与第一反应容器相连接，用于控制第一反应容器内物料的排出；搅拌装置，主控模块在物料阀门打开预设第二时长后控制搅拌装置工作将苯并芴与括酚醛树脂进行混合得到混合物料；第二物料阀门，与搅拌装置的其中一出料口相连接；第二物料阀门与主控模块相通信；主控模块能够控制第二物料阀门打开；以及，第二反应容器，第二物料阀门的出料口与第二反应容器的进料口相对齐，第二反应容器用于使混合物料发生裂解、碳化反应。本申请具有能够更加智能地控制电池负极碳基材料的制备的效果。
Description
技术领域
本申请涉及电池材料的技术领域，尤其是涉及一种用于电池负极碳基材料制备的智能控制反应***。
背景技术
电极材料是决定电池的容量、工作电压和循环寿命等重要的参数。
碳基材料因其较高的体积比容量和良好的循环性能，目前广泛在电池负极中。如何能够更加智能地进行电池负极碳基材料的制备是需要解决的技术难题。
发明内容
为了能够更加智能地控制电池负极碳基材料的制备，本申请提供了种用于电池负极碳基材料制备的智能控制反应***。
本申请提供的一种用于电池负极碳基材料制备的智能控制反应***采用如下的技术方案。
一种用于电池负极碳基材料制备的智能控制反应***，包括：
第一反应容器，所述第一反应容器用于对加入其反应腔的苯并芴进行预氧化处理；
主控模块，作为所述***的控制单元；
第一物料阀门，与所述第一反应容器相连接，用于控制第一反应容器内物料的排出；所述第一物料阀门与所述主控模块相通信；所述主控模块在所述第一反应容器反应预设第一时长后控制所述第一物料阀门打开；
搅拌装置，所述搅拌装置的其中一进料口与所述第一物料阀门通过管道相连接，所述搅拌装置与所述主控模块相通信，所述主控模块在所述物料阀门打开预设第二时长后控制所述搅拌装置工作将苯并芴与酚醛树脂进行混合得到混合物料；
第二物料阀门，与所述搅拌装置的其中一出料口相连接；所述第二物料阀门与所述主控模块相通信；所述主控模块能够控制所述第二物料阀门打开；以及，
第二反应容器，所述第二物料阀门的出料口与所述第二反应容器的进料口相对齐，所述第二反应容器用于使混合物料发生裂解、碳化反应。
通过采用上述技术方案，通过主控模块与其它装置的联动，能够实现碳基材料的自动制备，同时减少了人工控制各个模块的工作状态的误差性，进一步提高了碳基材料的性能。
可选的，所述第一反应容器内设置有第一升温模块及第一温度传感器；所述第一升温模块及所述第一温度传感器均与所述主控模块相通信；所述主控模块在接收到工作指令后控制所述第一升温模块将第一反应容器内的所述苯并芴升温至第一温度区间；所述第一温度传感器与所述主控模块相通信，所述第一温度传感器用于检测第一反应容器的反应腔的温度并向所述主控模块发送第一温度信号；所述主控模块基于所述第一温度信号调节所述第一升温模块的加热功率。
可选的，所述的主控模块基于所述第一温度信号调节所述第一升温模块的加热功率，包括：
基于所述第一温度信号得到所述第一反应容器的反应腔内的第一温度值；
判断所述第一温度值是否大于所述第一温度区间的上限阈值；如果是，则减少所述第一升温模块的加热功率；以及，
判断所述第一温度值是否小于所述第一温度区间的下限阈值；如果是，则增加所述第一升温模块的加热功率。
可选的，所述***还包括用于放置酚醛树脂的第一存储容器；所述第一存储容器连接有另一个第三物料阀门；该第三物料阀门与所述搅拌装置的另一进口相连接；所述第三物料阀门与所述主控模块相通信；所述主控模块在所述第一物料阀门打开后控制所述第三物料阀门打开；所述主控模块通过分别控制所述第一物料阀门及所述第三物料阀门的开启时长，控制加入至搅拌装置的苯并芴及酚醛树脂的比例。
可选的，所述主控模块连接或者内置有数据输入模块，所述数据输入模块用于供工作人员输入苯并芴的加入量；所述主控模块基于所述加入量控制第一物料阀门及所述第二物料阀门的开启时长。
可选的，所述***还包括提示装置；所述提示装置用于在所述搅拌装置工作第三时长后发出提示；所述***还包括功能按钮；所述功能按钮被按压后产生电位变化；所述功能按钮设置于搅拌装置旁；所述功能按钮与所述主控模块相电连接，所述主控模块基于所述功能按钮所产生的电位变化控制所述第二物料阀门开启。
可选的，所述***还包括第二存储容器；所述第二存储容器用于存储惰性气体；所述第二存储容器连接有用于抽气的抽气装置；所述抽气装置与所述主控模块相通信；所述抽气装置的出气端与所述第二反应容器相连通；所述主控模块在所述第二物料阀门开启第四时长后，控制所述抽气装置工作。
可选的，所述***还包括第二升温模块，所述第二升温模块用于对所述第二反应容器进行升温；所述第二升温模块的加热功率大于所述第一升温模块的加热功率；所述第二升温模块与所述主控模块相通信；所述主控模块在混合物料加入所述第二反应容器后控制所述第二升温模块工作使得所述第二反应容器达到预设第二温度区间。
可选的，所述主控模块内置有定时模块，所述定时模块用于计时；
所述定时模块在所述第一升温模块工作第一时长后向所述主控模块发送第一控制信号，所述主控模块基于所述第一控制信号控制所述第一物料阀门打开；
所述定时模块在所述第二升温模块工作第四时长后向所述主控模块发送第二控制信号，所述主控模块基于所述第二控制信号控制所述抽气装置及所述第二升温模块停止工作。
附图说明
图1是本申请实施例一种用于电池负极碳基材料制备的智能控制反应***的***框图；
图中，1、第一反应容器；2、主控模块；3、第一物料阀门；4、搅拌装置；5、第二物料阀门；6、第二反应容器；7、第一升温模块；8、第一温度传感器；9、第一存储容器；10、数据输入模块；11、提示装置；12、第二存储容器；13、第二升温模块；14、定时模块；15、第三物料阀门。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例公开一种用于电池负极碳基材料制备的智能控制反应***。参照图1，作为一种用于电池负极碳基材料制备的智能控制反应***的一种实施方式，一种用于电池负极碳基材料制备的智能控制反应***包括：第一反应容器1、主控模块2、第一物料阀门3、搅拌装置4、第二物料阀门5及第二反应容器6。
第一反应容器1具有反应腔，第一反应容器1用于对加入其反应腔的苯并芴进行预氧化处理，苯并芴进行预氧化处理后表面上带有含氧官能团。
主控模块2作为***的控制单元，主控模块2可以是单片机、ARM处理器、电脑等具有数据处理功能的处理器。主控模块2用于对反应过程中的参数、数据进行收集并控制***中的其它装置按照反应顺序进行工作。
第一物料阀门3与第一反应容器1相连接，第一物料阀门3为电磁阀门，第一物料阀门3的进口与第一反应容器1的其中一出料口相连接，第一物料阀门3用于控制第一反应容器1内物料的排出。第一物料阀门3与主控模块2相通信，通信的方式可以是有线的，也可以是无线的；主控模块2在第一反应容器1反应预设第一时长后控制第一物料阀门3打开，进而实现第一反应容器1内的物料的自动排出，第一时长可以是2小时。
搅拌装置4用于对加入其内部的苯并芴与酚醛树脂进行搅拌使得苯并芴与酚醛树脂进行混合，进而使得苯并芴与酚醛树脂发生交联反应。搅拌装置4的其中一进料口与第一物料阀门3通过管道相连接，第一物料阀门3排出的物料自动进入搅拌装置4内。搅拌装置4与主控模块2相通信，主控模块2在物料阀门打开预设第二时长后控制搅拌装置4工作将苯并芴与酚醛树脂进行混合得到混合物料，根据加入的苯并芴与酚醛树脂的总重量不同，搅拌装置4的工作时长也不同，通常而言，加入的苯并芴与酚醛树脂的总重量越大，需要搅拌的时长越久。
第二物料阀门5与搅拌装置4的其中一出料口相连接；第二物料阀门5与主控模块2相通信；主控模块2能够控制第二物料阀门5打开，进而使得搅拌装置4内的混合物料排出。
第二物料阀门5的出料口与第二反应容器6的进料口相对齐，第二反应容器6用于使混合物料发生裂解、碳化反应。在这个过程中使得碳基材料内部具有大量细小的微孔，进而增加碳基材料的储钠锂或钠的能力。
在本申请中，通过主控模块2与其它装置的联动，能够实现碳基材料的自动制备，同时减少了人工控制各个模块的工作状态的误差性，进一步提高了碳基材料的性能。
继续参照图1，第一反应容器1内设置有第一升温模块7及第一温度传感器8。第一升温模块7用于对第一反应容器1进行加热，第一升温模块7可以是电阻丝加热模块，也可以是电磁加热模块。第一升温模块7及第一温度传感器8均与主控模块2相通信，主控模块2在接收到工作人员下发的工作指令后控制第一升温模块7将第一反应容器1内的苯并芴升温至第一温度区间，第一温度区间可以是250度至300度。第一温度传感器8设置于第一反应容器1内，第一温度传感器8可以是红外式的传感器；第一温度传感器8与主控模块2相通信，第一温度传感器8用于检测第一反应容器1的反应腔的温度并向主控模块2发送第一温度信号；第一温度信号为电压信号，主控模块2基于第一温度信号调节第一升温模块7的加热功率。通过上述设置，能够自动控制第一反应容器1内的温度，使得更加有利于苯并芴的氧化。
主控模块2基于第一温度信号调节第一升温模块7的加热功率，包括以下步骤：
步骤S101、基于第一温度信号得到第一反应容器1的反应腔内的第一温度值。
具体地，第一温度信号为电压信号，主控模块2根据第一温度信号的电压值根据预设的对照表或对照关系得到与第一温度信号相对应的第一温度值，从而处理器能够得到反应腔内的第一温度值。
步骤S102、判断第一温度值是否大于第一温度区间的上限阈值；如果是，则减少第一升温模块7的加热功率；
具体地，当第一温度值大于第一温度区间的上限阈值时，表明第一反应容器1的温度过高会导致苯并芴分解或者挥发，不利于苯并芴的氧化，此时主控模块2减少第一升温模块7的加热功率，进而使得第一反应容器1内的温度降低，有利于苯并芴的氧化。
步骤S103、判断第一温度值是否小于第一温度区间的下限阈值；如果是，则增加第一升温模块7的加热功率。
具体地，当第一温度值小于第一温度区间的上限阈值时，表明第一反应容器1的温度过低，容易导致苯并芴的反应速率降低，不利于苯并芴的氧化，此时主控模块2增加第一升温模块7的加热功率，进而使得第一反应容器1内的温度升高，有利于苯并芴的氧化。
继续参照图1，该***还包括用于放置酚醛树脂的第一存储容器9；第一存储容器9连接有另一个第三物料阀门15，该第三物料阀门15为电磁阀门；该第三物料阀门15的进口与搅拌装置4的另一进口相连接，进而搅拌装置4搅拌后的混合物料能够经由第三物料阀门15排出。第三物料阀门15与主控模块2相通信；主控模块2在第一物料阀门3打开后控制第三物料阀门15打开；主控模块2通过分别控制第一物料阀门3及第三物料阀门15的开启时长，控制加入至搅拌装置4的苯并芴及酚醛树脂的比例，例如，当第一物料阀门3的出料速率与第三物料阀门15的出料速率相同时，通过分别控制第一物料阀门3及第三物料阀门15的开启时长的比值即可控制苯并芴及酚醛树脂的比例；当第一物料阀门3的出料速率与第三物料阀门15的出料速率不同时，可以基于预设得到的出料速率的比例，适应性改变两者的出料时间。通过上述设置，能够更加准确且方便地控制苯并芴及酚醛树脂的比例，更加有利于苯并芴与酚醛树脂发生交联反应。
继续参照图1，主控模块2连接或者内置有数据输入模块10，数据输入模块10可以是键盘或带有数据输入功能的触摸屏；数据输入模块10用于供工作人员输入苯并芴的加入量；主控模块2基于苯并芴的加入量控制第一物料阀门3及第三物料阀门15的开启时长。
继续参照图1，***还包括提示装置11，提示装置11可以是语音播报装置，也可以是提示灯等装置。提示装置11用于在搅拌装置4工作第三时长后发出提示，具体地，主控模块2在控制搅拌装置4工作后进入计时，当搅拌装置4工作第三时长后主控模块2控制提示装置11工作，进而使得提示装置11发出提示。***还包括功能按钮，功能按钮设置于搅拌装置4旁；功能按钮被按压后产生电位变化；功能按钮与主控模块2相电连接，主控模块2基于功能按钮所产生的电位变化控制第二物料阀门5开启。
参照图1，***还包括第二存储容器12；第二存储容器12用于存储惰性气体，惰性气体可以选用氩气；第二存储容器12连接有用于抽气的抽气装置，抽气装置可以是气密性良好的气力输送机。抽气装置与主控模块2相通信；抽气装置的出气端与第二反应容器6相连通；主控模块2在第二物料阀门5开启第四时长后，控制抽气装置工作。通过上述设置，能够及时地向第二反应容器6内补充惰性气体，更加有利于反应的进行。
继续参照图1，***还包括第二升温模块13，第二升温模块13用于对第二反应容器6进行升温；第二升温模块13的加热功率大于第一升温模块7的加热功率；第二升温模块13与主控模块2相通信；主控模块2在混合物料加入第二反应容器6后控制第二升温模块13工作使得第二反应容器6达到预设第二温度区间。
主控模块2内置有定时模块14，定时模块14用于计时。定时模块14在第一升温模块7工作第一时长后向主控模块2发送第一控制信号，主控模块2基于第一控制信号控制第一物料阀门3打开。定时模块14在第二升温模块13工作第四时长后向主控模块2发送第二控制信号，主控模块2基于第二控制信号控制抽气装置及第二升温模块13停止工作。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
Claims (6)
1.一种用于电池负极碳基材料制备的智能控制反应***，其特征在于，包括：
第一反应容器(1)，所述第一反应容器(1)用于对加入其反应腔的苯并芴进行预氧化处理；
主控模块(2)，作为所述***的控制单元；
第一物料阀门(3)，与所述第一反应容器(1)相连接，用于控制第一反应容器(1)内物料的排出；所述第一物料阀门(3)与所述主控模块(2)相通信；所述主控模块(2)在所述第一反应容器(1)反应预设第一时长后控制所述第一物料阀门(3)打开；
搅拌装置(4)，所述搅拌装置(4)的其中一进料口与所述第一物料阀门(3)通过管道相连接，所述搅拌装置(4)与所述主控模块(2)相通信，所述主控模块(2)在所述物料阀门打开预设第二时长后控制所述搅拌装置(4)工作将苯并芴与酚醛树脂进行混合得到混合物料；
第二物料阀门(5)，与所述搅拌装置(4)的其中一出料口相连接；所述第二物料阀门(5)与所述主控模块(2)相通信；所述主控模块(2)能够控制所述第二物料阀门(5)打开；以及，
第二反应容器(6)，所述第二物料阀门(5)的出料口与所述第二反应容器(6)的进料口相对齐，所述第二反应容器(6)用于使混合物料发生裂解、碳化反应；
所述第一反应容器(1)内设置有第一升温模块(7)及第一温度传感器(8)；所述第一升温模块(7)及所述第一温度传感器(8)均与所述主控模块(2)相通信；所述主控模块(2)在接收到工作指令后控制所述第一升温模块(7)将第一反应容器(1)内的所述苯并芴升温至第一温度区间；所述第一温度传感器(8)与所述主控模块(2)相通信，所述第一温度传感器(8)用于检测第一反应容器(1)的反应腔的温度并向所述主控模块(2)发送第一温度信号；所述主控模块(2)基于所述第一温度信号调节所述第一升温模块(7)的加热功率；
所述***还包括用于放置酚醛树脂的第一存储容器(9)；所述第一存储容器(9)连接有另一个第三物料阀门(15)；该第三物料阀门(15)与所述搅拌装置(4)的另一进口相连接；该第三物料阀门(15)与所述主控模块(2)相通信；所述主控模块(2)在所述第一物料阀门(3)打开后控制所述第三物料阀门(15)打开；所述主控模块(2)通过分别控制所述第一物料阀门(3)及所述第三物料阀门(15)的开启时长，控制加入至搅拌装置(4)的苯并芴及酚醛树脂的比例。
2.根据权利要求1所述的一种用于电池负极碳基材料制备的智能控制反应***，其特征在于，所述的主控模块(2)基于所述第一温度信号调节所述第一升温模块(7)的加热功率，包括：
基于所述第一温度信号得到所述第一反应容器(1)的反应腔内的第一温度值；
判断所述第一温度值是否大于所述第一温度区间的上限阈值；如果是，则减少所述第一升温模块(7)的加热功率；以及，
判断所述第一温度值是否小于所述第一温度区间的下限阈值；如果是，则增加所述第一升温模块(7)的加热功率。
3.根据权利要求2所述的一种用于电池负极碳基材料制备的智能控制反应***，其特征在于，所述主控模块(2)连接或者内置有数据输入模块(10)，所述数据输入模块(10)用于供工作人员输入苯并芴的加入量；所述主控模块(2)基于所述加入量控制第一物料阀门(3)及所述第二物料阀门(5)的开启时长。
4.根据权利要求3所述的一种用于电池负极碳基材料制备的智能控制反应***，其特征在于，所述***还包括提示装置(11)；所述提示装置(11)用于在所述搅拌装置(4)工作第三时长后发出提示；所述***还包括功能按钮；所述功能按钮被按压后产生电位变化；所述功能按钮设置于搅拌装置(4)旁；所述功能按钮与所述主控模块(2)相电连接，所述主控模块(2)基于所述功能按钮所产生的电位变化控制所述第二物料阀门(5)开启。
5.根据权利要求4所述的一种用于电池负极碳基材料制备的智能控制反应***，其特征在于，所述***还包括第二存储容器(12)；所述第二存储容器(12)用于存储惰性气体；所述第二存储容器(12)连接有用于抽气的抽气装置；所述抽气装置与所述主控模块(2)相通信；所述抽气装置的出气端与所述第二反应容器(6)相连通；所述主控模块(2)在所述第二物料阀门(5)开启第四时长后，控制所述抽气装置工作。
6.根据权利要求5所述的一种用于电池负极碳基材料制备的智能控制反应***，其特征在于，所述***还包括第二升温模块(13)，所述第二升温模块(13)用于对所述第二反应容器(6)进行升温；所述第二升温模块(13)的加热功率大于所述第一升温模块(7)的加热功率；所述第二升温模块(13)与所述主控模块(2)相通信；所述主控模块(2)在混合物料加入所述第二反应容器(6)后控制所述第二升温模块(13)工作使得所述第二反应容器(6)达到预设第二温度区间。
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