一种制备高稳定性金属锂微球粉末的制备装置制造方法及图纸

技术编号:15802068 阅读:28 留言:0更新日期:2017-07-12 00:31
本实用新型专利技术涉及一种制备液体金属材料制备金属粉末的制备装置,雾化室内安装高压气体雾化器,熔炼装置出口通过第一输液管和熔体导管与高压气体雾化器的进口相连,雾化室的出口通过粉体导管与粉体保护反应室的进口相连,粉体保护反应室充满流动的保护液,粉体保护反应室的出口通过第三输液管与保护液储藏罐和固液分离室相连,保护液储藏罐的第一出口通过输液泵及第二输液管道循环至粉体保护反应室,保护液储藏罐的第二出口通过气体管道以及气体增压泵循环至高压气体雾化器。本实用新型专利技术实现了粉末生产的连续化、一体化,缩短了工艺流程,提高了生产效率。

Preparation device for preparing metal lithium microsphere powder of high stability

The utility model relates to a device for preparing liquid metal material preparation of metal powder, indoor installation of high pressure gas atomizing atomizer, melting device connected to the outlet through import the first infusion tube and melt conduit and high-pressure gas atomizer, the atomizing chamber is connected to the outlet through the inlet conduit and the powder powder protection reaction chamber, powder body protection reaction chamber filled with protective liquid, powder protective reaction chamber outlet is connected with the protective liquid storage tank and solid-liquid separation chamber through the infusion tube third, liquid storage tanks to protect the first export by infusion pump and two infusion pipe circulation to the powder protection reaction chamber, liquid storage tank protection second export by gas the pipeline and gas booster pump cycle to high-pressure gas atomizer. The utility model realizes the continuous and integration of powder production, shortens the technological process and improves the production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种制备高稳定性金属锂微球粉末的制备装置[
]本技术涉及一种制备液体金属材料制备金属粉末的制备装置,具体涉及一种制备高稳定性金属锂微球粉末的制备装置,用于锂离子电池电极材料以提升电池的首次库伦效率、容量和循环性能。[
技术介绍
]锂离子电池因工作电压高、比能量大、体积小、质量轻、循环寿命长、自放电低、无记忆效应、无污染等优点被广泛应用。传统锂离子电池负极材料为石墨及碳材料,正极材料有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等材料。但是由于石墨类材料容量偏低,其续航能力越来越不能满足人们的要求。现有的锂离子电池生产技术存在一定量的活性锂损失问题,其主要体现在由于石墨负极的嵌锂电位低于电解液溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)等的还原电位,在充电过程中溶剂会被还原从而在负极表面生产一层固体电解质膜(SEI),此过程中有锂离子参与反应,例如生成Li2CO3、LiF和烷基碳酸锂等在负极材料中难以脱嵌的不可逆锂产物,从而导致了活性锂约7-10%的损失,使得锂离子电池的首次库伦效率降低。通过理论以及实验证明,向锂离子电池中添加额外的活性锂,即加入金属锂微球粉末,让锂预先掺入电极材料中,可以有效地解决上述问题。传统金属粉末的制备方法一般采用气雾法或水雾法,其主要特征在于通过雾化方法将熔融金属粉碎成金属粉末。传统方法中,金属的熔炼装置通常使用感应加热炉或电阻加热炉,并且与雾化器分开,这就导致熔融后的金属需要中间包来保持温度,增加了能耗。而金属锂的熔点在180℃,低于大部分的金属。本专利技术利用锂金属熔点低的特性,提出一种将熔融装置与雾化器直接连接起来的制备锂金属粉末的制备装置。锂金属十分活泼,易与氧气、氮气以及水蒸气发生反应,制备成微球粉末后,比表面积大大增加,活性也大大提高。针对金属锂粉易与空气和水蒸气发生反应的问题,本专利技术提出一种制备高稳定性金属锂微球粉末的方法。此方法操作过程简单,能耗少,产品具有粒度可控和稳定性高的优点,能在室温和正常湿度下保持12小时以上不发生明显金属锂衰减,易于在空气中使用,添加到电极材料中能有有效改善电池的首效和循环性能。因此利用本专利技术的方法和设备制备的高稳定性金属锂微球粉末在锂电池领域具有非常广阔的应用前景。[
技术实现思路
]本技术的目的在于提供一种高稳定性金属锂微球粉末的制备装置,制备装置利用了金属锂低熔点的特性使设备更简易、环保,制备方法解决了现有技术中锂微球粉末易与空气、水反应的缺陷,并将其应用于锂离子电池中以提高电池首效、容量和循环性能。为了实现上述目的,本技术采取的技术方案如下:一种高稳定性金属锂微球粉末的制备装置,其特征在于:包括熔炼装置、雾化室8、高压气体雾化器7、粉体保护反应室10、固液分离室18、输液泵12、气体增压泵15、粉体管道9、熔体输液管道(第一输液管道3)、熔体导管6、保护液管道(第二输液管道11和第三输液管道17)、气体管道14、加热器4和冷却器5,雾化室8内安装高压气体雾化器7,熔炼装置出口通过第一输液管3和熔体导管6与高压气体雾化器7的进口相连,雾化室8的出口通过粉体管道9与粉体保护反应室10的进口相连,粉体保护反应室10充满流动的保护液,粉体保护反应室10的出口通过第三输液管17与保护液储藏罐13和固液分离室18相连,所述保护液储藏罐13的第一出口通过输液泵12及第二输液管道11循环至粉体保护反应室10,所述保护液储藏罐13的第二出口通过气体管道以及气体增压泵15循环至高压气体雾化器7。上述装置形成了高稳定性金属锂微球粉末制备装置,包括金属锂的熔融、输液、雾化、粉体保护、过滤等环节。所述的熔炼装置包括熔炼炉1与熔炼炉夹层2,熔炼炉夹层内可通导热油或可安装感应加热装置。所述的熔炼装置为带有夹层的熔炼炉,夹层内可以通导热油或加入感应加热设备。固液分离室18内装有过滤装置,并与保护液储藏罐相连,所述输液管上有冷却器和加热器,用于供液或停止供液;所述的雾化室安装有冷却装置,冷却方式通常为水冷或气冷,优选气冷。所述的过滤装置为滤网自然过滤或布氏漏斗抽滤,通过筛网19过滤可以筛选出所需的锂粉粒径。所述的固液分离室18可以拆卸移动,可以定时将分离得到的湿高稳定性金属锂微球粉末倒出干燥。综上所述,本技术对现有技术具有如下特点:本技术利用金属锂熔点低的特性,提出一种针对金属锂的雾化法粉末制备装置,该装置将金属锂的熔融、熔体输送、雾化、粉体保护、过滤筛分等工艺进行了有效集成,使各个工艺环节有效对接,实现了粉末生产的连续化、一体化,缩短了工艺流程,提高了生产效率,同时通过气体的循环使用以及保护液的循环使用,最大限度地减小了排放,实现了高稳定性金属锂微球粉末生产的环保化。[附图说明]图1为高稳定性金属锂微球粉末的制备装置结构示意图。图中标记说明1熔炼炉,2熔炼炉夹层,3第一输液管,4加热器,5冷却器,6熔体导管,7高压气体雾化器,8雾化室,9粉体管道,10粉体保护反应室,11第二输液管道,12输液泵,13保护液储藏罐,14气体管道,15气体增压泵,16气体管道,17第三输液管道,18固液分离室,19筛网。[具体实施方式]以下现结合附图及实施例对本技术的技术方案进一步阐述,相信对本领域技术人员来说是清楚的,实施例仅用于解释而不限制本专利技术的保护范围。如图1所示,为本高稳定金属锂微球粉末的制备装置结构示意图。本金属粉末制备装置,包括熔融炉1、熔融炉夹层2、高压气体雾化器7、雾化室8、粉体保护反应室10、保护液储存罐12、固液分离室18、第一输液管3、熔体导管6、粉体管道9、第二输液管11、第三输液管17、气体管道14、16和输液泵12、气体增压泵15、筛网19、加热器4、冷却器5等组成。熔融装置分为熔融炉1与熔融炉夹层2,熔融炉1可开启加入锂块,熔融炉夹层2中可通导热油,导热油温度在200-300℃,或可安装感应加热设备进行加热。熔融炉1通过第一输液管3与雾化室7的熔体导管6相连,第一输液管3上装有加热器4、冷却器5,供液时加热器4将第一输液管3加热到200-300℃,若要停止输液,通过冷却器5冷却到低于锂金属熔点50-100℃即可使熔体凝固在第一输液管3中,起到封闭停止制备过程的作用。雾化室8中安装有高压气体雾化器7,高压气体雾化器7通高压氩气,对熔体进行雾化。高压氩气由固液分离室18中的氩气经过气体增压泵15增压通过气体导管16提供,并在雾化完成后,随粉体返回固液分离室18,从而使氩气可以循环使用。雾化室8安装有冷却装置,通常选用气冷方式。雾化室8与粉体保护反应室10通过粉体管道9相连,粉体管道9直接通入粉体保护反应室10中的保护液中。保护液储藏罐13通过第二输液管11与第三输液管17分别与粉体保护反应室10和固液分离室18相连,保护液利用输液泵12通过第二输液管11从储藏罐13中流入粉体保护反应室10中,被保护的粉体随保护液通过第三输液管17进入固液分离室18,保护液通过筛网19返回保护液储藏罐13,被保护层包裹的粉体留在筛网19上。从而,保护液可以重复使用。固液分离室18可拆卸,随着制备的进行,可定时将筛网上的粉体倒出干燥收集。以上装置形成了高稳定金属锂微球粉末的制备装置。本专利技术所述的高稳定性金属锂微球粉末的制备方法,包括锂金属本文档来自技高网
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一种制备高稳定性金属锂微球粉末的制备装置

【技术保护点】
一种高稳定性金属锂微球粉末的制备装置,其特征在于:包括熔炼装置、雾化室(8)、高压气体雾化器(7)、粉体保护反应室(10)、固液分离室(18)、输液泵(12)、气体增压泵(15)、粉体管道(9)、输液管、熔体导管(6)、保护液管道、气体管道(14)、加热器(4)和冷却器(5),雾化室(8)内安装高压气体雾化器(7),熔炼装置出口通过第一输液管(3)和熔体导管与高压气体雾化器(7)的进口相连,雾化室(8)的出口通过粉体管道(9)与粉体保护反应室(10)的进口相连,粉体保护反应室(10)的出口通过第三输液管(17)与保护液储藏罐(13)和固液分离室(18)相连,所述保护液储藏罐(13)的第一出口通过输液泵(12)及第二输液管道(11)循环至粉体保护反应室(10),所述保护液储藏罐(13)的第二出口通过气体管道以及气体增压泵(15)循环至高压气体雾化器(7)。

【技术特征摘要】
1.一种高稳定性金属锂微球粉末的制备装置,其特征在于:包括熔炼装置、雾化室(8)、高压气体雾化器(7)、粉体保护反应室(10)、固液分离室(18)、输液泵(12)、气体增压泵(15)、粉体管道(9)、输液管、熔体导管(6)、保护液管道、气体管道(14)、加热器(4)和冷却器(5),雾化室(8)内安装高压气体雾化器(7),熔炼装置出口通过第一输液管(3)和熔体导管与高压气体雾化器(7)的进口相连,雾化室(8)的出口通过粉体管道(9)与粉体保护反应室(10)的进口相连,粉体保护反应室(10)的出口通过第三输液管(17)与保护液储藏罐(13)和固液分离室(18)相连,所述保护液储藏罐(13)的第一出口通过输液泵(12)及第二输液管道(11)循环至粉体保护反应室(10),所述保护液储藏罐(13)的第...

【专利技术属性】
技术研发人员:魏俊飞孙淑华
申请(专利权)人:上海四驱新能源科技有限公司
类型:新型
国别省市:上海,31

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