碳硅复合材料的制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种碳硅复合材料的制备装置。该制备装置包括多晶硅制备装置、石墨供应装置、混料装置和焙烧单元，多晶硅制备装置设置有无定型硅粉供应口，用于供应无定型硅粉；石墨供应装置设置有石墨供应口，用于供应石墨；混料装置设置有加料口和混料出口，加料口分别与无定型硅粉供应口和石墨供应口相连通，同时加料口也用于添加碳源和有机溶剂；焙烧单元设置有混料入口，混料出口与混料入口通过混料输送管路相连通。采用上述制备装置制得的碳硅复合材料具有较小的硅源体积膨胀率和较大的电池容量。此外上述制备装置还具有流程短，能耗低，对环境友好等优点。

Fabrication Device of Carbon-Silicon Composites

【技术实现步骤摘要】
碳硅复合材料的制备装置
本专利技术涉及多晶硅生产领域，具体而言，涉及一种碳硅复合材料的制备装置。
技术介绍
近年来，随着人们生活水平的提高和对环境保护意识的增强，可重复使用的二次电池的使用越来越广泛，对电池容量的要求也越来越高。另一方面，随着相关法律法规相继出台以及国家政策支持力度的加强，对推广高容量电池的应用也起到了很好的推动作用。目前，限制电池容量提高的主要因素是普遍使用的碳负极材料的容量太低，无法使电池容量达到相关规定，只有采用容量更高的新型负极材料才能使电池容量达到要求，而在所有的负极材料中，硅碳复合材料是最有希望取代碳负极材料的。因此，研发低成本、高容量的硅碳复合材料成了当前热门课题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种碳硅复合材料的制备装置，以解决现有硅负极材料存在硅材料体积膨胀较大的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术提供了一种碳硅复合材料的制备装置，该制备装置包括多晶硅制备装置、石墨供应装置、混料装置和焙烧单元，多晶硅制备装置设置有无定型硅粉供应口，用于供应无定型硅粉；石墨供应装置设置有石墨供应口，用于供应石墨；混料装置设置有加料口和混料出口，加料口分别与无定型硅粉供应口和石墨供应口相连通，同时加料口也用于添加碳源和有机溶剂；焙烧单元设置有混料入口，混料出口与混料入口通过混料输送管路相连通。进一步地，焙烧单元包括：焙烧装置和研磨筛分装置，焙烧装置设置有混料入口和焙烧产物出口；及研磨筛分装置设置有焙烧产物入口，焙烧产物入口与焙烧产物出口相连通。进一步地，研磨筛分装置设置有筛分物料出口，上述制备装置还包括洗涤单元，洗涤单元包括：氢氟酸供应装置、洗涤装置和过滤装置，氢氟酸供应装置设置有氢氟酸供应口；洗涤装置设置有洗涤液入口、筛分物料入口和洗涤物料出口，筛分物料入口与筛分物料出口相连通，洗涤液入口与氢氟酸供应口相连通；及过滤装置设置有洗涤物料入口，洗涤物料入口与洗涤物料出口相连通。进一步地，过滤装置设置有固相出口，上述洗涤单元还包括烘干装置，烘干装置设置有待烘干物料入口，待烘干物料入口与将固相出口相连通，用于烘干经固相出口排出的物料。进一步地，上述焙烧单元还设置有温度控制装置，温度控制装置用于控制焙烧装置中的温度。进一步地，上述制备装置还包括加料计量装置，加料计量装置用于控制无定型硅粉、石墨、碳源及有机溶剂的加入量。进一步地，上述制备装置还包括碳源供应装置和第一控制阀，碳源供应装置设置有碳源供应口，碳源供应口与加料口通过碳源供应管路相连通，第一控制阀设置在碳源供应管路上，且第一控制阀与加料计量装置电连接。进一步地，上述制备装置还包括有机溶剂供应装置和第二控制阀，有机溶剂供应装置设置有有机溶剂供应口，有机溶剂供应口与加料口通过有机溶剂供应管路相连通，第二控制阀设置在有机溶剂供应管路上，且第二控制阀与加料计量装置电连接。进一步地，硅粉供应口与加料口通过硅粉供应管路相连通，上述制备装置包括第三控制阀，第三控制阀设置在硅粉供应管路上，且第三控制阀与加料计量装置电连接。进一步地，石墨供应口与加料口通过石墨供应管路相连通，上述制备装置包括第四控制阀，第四控制阀设置在石墨供应管路上，且第四控制阀与加料计量装置电连接。应用本专利技术的技术方案，上述碳硅复合材料的制备装置中，多晶硅制备装置中供应的硅粉是在气相环境下生成的，粒径比球磨得到的粒径均匀，非常适合包覆，这使得碳硅复合材料在应用过程中硅的体积变化相对较小；同时石墨装置提供的石墨加入到混料装置中时，由于石墨为连续导电相，加入石墨能够起到抑制硅体积膨胀的作用。在上述两方面原因下，采用上述制备装置制得的碳硅复合材料具有较小的硅源体积膨胀率和较大的电池容量。此外上述制备装置还具有流程短，能耗低，对环境友好等优点。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本专利技术的一种典型的实施方式提供的碳硅复合材料的制备装置的结构示意图；以及图2示出了根据本专利技术的一种典型的实施方式提供的碳硅复合材料的制备方法的工艺流程图。其中，上述附图包括以下附图标记：11、多晶硅制备装置；12、石墨供应装置；13、碳源供应装置；14、有机溶剂供应装置；20、混料装置；30、焙烧单元；31、焙烧装置；32、研磨筛分装置；40、洗涤单元；41、氢氟酸供应装置；42、洗涤装置；43、过滤装置；44、烘干装置。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。正如
技术介绍
所描述的，现有的硅负极材料存在硅材料体积膨胀较大的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种碳硅复合材料的制备装置，如图1所示，该制备装置包括：多晶硅制备装置11、石墨供应装置12、混料装置20和焙烧单元30。多晶硅制备装置11设置有无定型硅粉供应口，用于供应无定型硅粉；石墨供应装置12设置有石墨供应口，用于供应石墨；混料装置20设置有加料口和混料出口，加料口分别与无定型硅粉供应口和石墨供应口相连通，同时加料口也用于添加碳源和有机溶剂，加料口也用于添加碳源和有机溶剂，焙烧单元30设置有混料入口，混料出口与混料入口通过混料输送管路相连通。上述碳硅复合材料的制备装置中，多晶硅制备装置11中供应的硅粉是在气相环境下生成的，粒径比球磨得到的粒径均匀通常为1～300nm，非常适合包覆，这使得碳硅复合材料在应用过程中硅的体积变化相对较小，并且有利于降低制备成本；同时石墨装置提供的石墨加入到混料装置20中时，由于石墨为连续导电相，加入石墨能够起到抑制硅源体积膨胀的作用。在上述两方面原因下，采用上述制备装置制得的碳硅复合材料具有较小的硅体积膨胀率和较大的电池容量。此外上述制备装置还具有流程短，能耗低，对环境友好等优点。采用上述碳硅复合材料的制备装置有利于降低硅体积膨胀率。在一种优选的实施例中，如图1所示，该焙烧单元30包括焙烧装置31和研磨筛分装置32，焙烧装置31设置有混料入口和焙烧产物出口；及研磨筛分装置32设置有焙烧产物入口，焙烧产物入口与焙烧产物出口相连通。经混料装置20混合后得到的混合物料输送至焙烧装置31中进行焙烧，以使碳硅复合材料形成较为稳定的多孔结构，同时使石墨嵌入上述稳定的多孔结构中。由于上述孔隙的存在，使得硅体积的膨胀过程对后续含碳硅复合材料的电极的性能影响较小。同时通过研磨筛分装置32将碳硅复合材料研磨成更细小的颗粒，从而有利于进一步降低硅体积膨胀对后续含碳硅复合材料的电极的性能影响。在一种优选的实施例中，如图1所示，研磨筛分装置32设置有筛分物料出口，上述制备装置还包括洗涤单元40，该洗涤单元40还包括氢氟酸供应装置41、洗涤装置42和过滤装置43，氢氟酸供应装置41设置有氢氟酸供应口；洗涤装置42设置有洗涤液入口、筛分物料入口和洗涤物料出口，筛分物料入口与筛分物料出口相连通，洗涤液入口与氢氟酸供应口相连通；及过滤装置43设置有洗涤物料入口，洗涤物料入口与洗涤物料出口相连通。采用腐蚀性强的氢氟酸对筛选出的焙烧粉末进行洗涤，能够去除焙烧产物中的金属和其它杂质，进而能够提高碳硅复合材料的纯度。经酸洗后的物料表面通常会残留一些洗涤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳硅复合材料的制备装置，其特征在于，所述制备装置包括：多晶硅制备装置(11)，所述多晶硅制备装置(11)设置有无定型硅粉供应口，用于供应无定型硅粉；石墨供应装置(12)，所述石墨供应装置(12)设置有石墨供应口，用于供应石墨；混料装置(20)，所述混料装置(20)设置有加料口和混料出口，所述加料口分别与所述无定型硅粉供应口和所述石墨供应口相连通，同时所述加料口也用于添加碳源和有机溶剂；焙烧单元(30)，所述焙烧单元(30)设置有混料入口，所述混料出口与所述混料入口通过混料输送管路相连通。

【技术特征摘要】
1.一种碳硅复合材料的制备装置，其特征在于，所述制备装置包括：多晶硅制备装置(11)，所述多晶硅制备装置(11)设置有无定型硅粉供应口，用于供应无定型硅粉；石墨供应装置(12)，所述石墨供应装置(12)设置有石墨供应口，用于供应石墨；混料装置(20)，所述混料装置(20)设置有加料口和混料出口，所述加料口分别与所述无定型硅粉供应口和所述石墨供应口相连通，同时所述加料口也用于添加碳源和有机溶剂；焙烧单元(30)，所述焙烧单元(30)设置有混料入口，所述混料出口与所述混料入口通过混料输送管路相连通。2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述焙烧单元(30)包括：焙烧装置(31)，所述焙烧装置(31)设置有所述混料入口和焙烧产物出口；及研磨筛分装置(32)，所述研磨筛分装置(32)设置有焙烧产物入口，所述焙烧产物入口与所述焙烧产物出口相连通。3.根据权利要求2所述的制备装置，其特征在于，所述研磨筛分装置(32)设置有筛分物料出口，所述制备装置还包括洗涤单元(40)，所述洗涤单元(40)包括：氢氟酸供应装置(41)，所述氢氟酸供应装置(41)设置有氢氟酸供应口；洗涤装置(42)，所述洗涤装置(42)设置有洗涤液入口、筛分物料入口和洗涤物料出口，所述筛分物料入口与所述筛分物料出口相连通，所述洗涤液入口与所述氢氟酸供应口相连通；及过滤装置(43)，所述过滤装置(43)设置有洗涤物料入口，所述洗涤物料入口与所述洗涤物料出口相连通。4.根据权利要求3所述的制备装置，其特征在于，所述过滤装置(43)设置有固相出口，所述洗涤单元(40)还包括烘干装置(44)，所述烘干装置(44)设...

【专利技术属性】
技术研发人员：司文学，严大洲，杜国山，徐月和，杨永亮，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11