SiO/C负极气相预锂方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种SiO/C负极气相预锂方法和装置。该SiO/C负极气相预锂装置包括：反应容器(4)，具有反应腔，用于盛放SiO/C；锂源盒(3)，设置于反应腔内，具有容纳腔和气体出口，容纳腔被构造为容纳锂源，气体出口与容纳腔连通；第一气管(1)，与反应腔连通；第二气管(2)，与锂源盒(3)连通，并配置为向容纳腔通入保护气；加热器，被构造为对反应腔进行加热。本发明专利技术的技术方案的SiO/C负极气相预锂方法，能够应用于SiO/C材料的预锂，可以提高首效，且对环境友好。好。好。

【技术实现步骤摘要】
SiO/C负极气相预锂方法和装置


[0001]本专利技术涉及锂电池
，具体而言，涉及一种SiO/C负极气相预锂方法和装置。

技术介绍

[0002]传统石墨负极已不能满足电芯设计中更高能量密度的需求，氧化亚硅负极具有较高的比容量，被认为是最具前景的新一代负极材料，但同时存在一些缺陷，无法大规模应用。氧化亚硅负极嵌锂时，膨胀达到200％，循环过程中极易导致材料粉化失效，首次嵌锂时形成大量不可逆硅酸锂，导致首效较低。
[0003]对于首效较低问题，通常采用预锂的方法，将SiO/C提前与锂源反应，减少全电池中锂源的消耗，提高首效。通常预锂化方法为固相烧结法和液相预锂法。固相烧结即将锂源与SiO/C混合后高温煅烧，此种方法工艺简单，但混合均匀性难控制，煅烧过程中局部反应剧烈，晶粒尺寸增长明显。液相预锂法是将锂源溶于有机溶剂中再与SiO/C混合，最后再进行煅烧，此种方法混合均匀性较好，可有效控制住晶粒增长，但涉及有机溶剂，对环境不友好，后处理难度大。
[0004]综观以上技术可知，目前尚缺乏一种新的预锂工艺，能够应用于SiO/C材料，不仅提高首效，而且绿色环保。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种SiO/C负极气相预锂方法和装置，能够应用于SiO/C材料的预锂，可以提高首效，且对环境友好。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一方面，提供了一种SiO/C负极气相预锂装置，包括：
[0007]反应容器，具有反应腔，用于盛放SiO/C；
[0008]锂源盒，设置于反应腔内，具有容纳腔和气体出口，容纳腔被构造为容纳锂源，气体出口与容纳腔连通；
[0009]第一气管，与反应腔连通；
[0010]第二气管，与锂源盒连通，并配置为向容纳腔通入保护气；
[0011]加热器，被构造为对反应腔进行加热。
[0012]进一步地，SiO/C负极气相预锂装置还包括旋转驱动装置，旋转驱动装置与反应容器驱动连接，驱动反应容器转动。
[0013]进一步地，反应容器的内侧壁上设置有翻料板，翻料板从内侧壁向反应容器的中心凸出。
[0014]进一步地，反应容器的端部开设有安装口，安装口设置有安装塞，安装塞能够相对于反应容器转动，第一气管和第二气管均安装在安装塞上。
[0015]进一步地，反应容器上开设有能够打开或者关闭的密封门，密封门被构造为向锂
源盒内放置锂源和/或SiO/C；和/或，第二气管连通至锂源盒的底部，锂源盒的顶部设置有出气口。
[0016]进一步地，反应容器的末端开设有出料口，出料口处设置有封堵结构，封堵结构能够打开或者关闭出料口；和/或，保护气为氦、氖、氩、氪、氙和氡中的至少一种。
[0017]根据本专利技术的另一方面，提供了一种SiO/C负极气相预锂方法，采用了上述的SiO/C负极气相预锂装置，包括：
[0018]将SiO/C置入反应容器的反应腔中；
[0019]将锂源放入锂源盒中；
[0020]利用第一气管向反应腔内通入保护气，对反应腔内的空气进行置换；
[0021]对反应腔进行加热，使得反应腔内的温度达到第一预设温度，其中第一预设温度在锂源熔点以上；
[0022]使得锂源蒸汽与SiO/C反应预设时间，生成反应物料。
[0023]进一步地，在反应腔内的温度达到第一预设温度的步骤之后，使得锂源蒸汽与SiO/C反应预设时间的步骤之前，SiO/C负极气相预锂方法还包括：
[0024]利用第二气管向锂源盒内通入保护气，将锂源蒸汽吹入反应腔内。
[0025]进一步地，SiO/C负极气相预锂方法还包括：
[0026]在锂源蒸汽与SiO/C反应结束后，对反应腔进行降温，并关闭第二气管；
[0027]当反应腔内温度降至预设温度后，关闭第一气管；
[0028]将反应物料从出料口进行出料。
[0029]进一步地，SiO/C负极气相预锂方法还包括：
[0030]在锂源蒸汽与SiO/C反应结束后，将反应腔温度提升至第二预设温度，其中第二预设温度大于第一预设温度；
[0031]切换第一气管的气源，通过第一气管向反应腔通入保护气和碳源气体的混合气，并保温预设时间；
[0032]切换第一气管的气源，通过第一气管向反应腔通入保护气；
[0033]当反应腔内温度降至预设温度后，关闭第一气管；
[0034]将反应物料从出料口进行出料。
[0035]进一步地，锂源蒸汽与SiO/C进行反应的预设时间为2h～15h，保温温度为400℃～1000℃。
[0036]进一步地，锂源为金属锂、氧化锂、碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、叠氮化锂以及丁基锂中的至少一种；和/或，反应容器的材料为耐高温耐腐蚀材料。
[0037]进一步地，碳源气体为乙炔、甲烷、甲苯中的至少一种。
[0038]应用本专利技术的技术方案，SiO/C负极气相预锂装置包括：反应容器，具有反应腔，用于盛放SiO/C；锂源盒，设置于反应腔内，具有容纳腔和气体出口，容纳腔被构造为容纳锂源，气体出口与容纳腔连通；第一气管，与反应腔连通；第二气管，与锂源盒连通，并配置为向容纳腔通入保护气；加热器，被构造为对反应腔进行加热。该SiO/C负极气相预锂装置能够利用第一气管对反应腔内的气体环境进行置换，利用加热器使得锂源熔融，然后利用第二气管使得锂源被以气态方式吹入反应腔内，与SiO/C进行反应，实现SiO/C的气相预锂，锂源成为气体状态之后，浓度较低，与SiO/C反映较缓和，可以有效抑制晶粒尺寸的增长，从而
有效提高首效，且不涉及有机溶剂，因此对环境友好，后处理难度小，绿色环保。
附图说明
[0039]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：
[0040]图1示出了本专利技术的实施例的SiO/C负极气相预锂装置的结构图；
[0041]图2示出了本专利技术的实施例二的反应物料的扫描电子显微镜图像；
[0042]图3示出了本专利技术的实施例二的锂电池的首次充放电曲线图；以及
[0043]图4示出了本专利技术的实施例的SiO/C负极气相预锂方法流程图。
[0044]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0045]1、第一气管；2、第二气管；3、锂源盒；4、反应容器；5、出料口；6、旋转驱动装置；7、密封门；8、翻料板。
具体实施方式
[0046]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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0047]结合参见图1至图3所示，本专利技术提供了一种SiO/C负极气相预锂装置，包括：反应容器4，具有反应腔，用于盛放SiO/C；锂源盒3，设置于反应腔内，具有容纳腔和气体出口，容纳腔被构造为容纳锂源，气体出口与容纳腔连通；第一气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SiO/C负极气相预锂装置，其特征在于，包括：反应容器(4)，具有反应腔，用于盛放SiO/C；锂源盒(3)，设置于所述反应腔内，具有容纳腔和气体出口，所述容纳腔被构造为容纳锂源，所述气体出口与所述容纳腔连通；第一气管(1)，与所述反应腔连通；第二气管(2)，与所述锂源盒(3)连通，并配置为向所述容纳腔通入保护气；加热器，被构造为对所述反应腔进行加热。2.根据权利要求1所述的SiO/C负极气相预锂装置，其特征在于，所述SiO/C负极气相预锂装置还包括旋转驱动装置(6)，所述旋转驱动装置(6)与所述反应容器(4)驱动连接，驱动所述反应容器(4)转动。3.根据权利要求2所述的SiO/C负极气相预锂装置，其特征在于，所述反应容器(4)的内侧壁上设置有翻料板(8)，所述翻料板(8)从所述内侧壁向所述反应容器(4)的中心凸出。4.根据权利要求2所述的SiO/C负极气相预锂装置，其特征在于，所述反应容器(4)的端部开设有安装口，所述安装口设置有安装塞，所述安装塞能够相对于所述反应容器(4)转动，所述第一气管(1)和所述第二气管(2)均安装在所述安装塞上。5.根据权利要求1所述的SiO/C负极气相预锂装置，其特征在于，所述反应容器(4)上开设有能够打开或者关闭的密封门(7)，所述密封门(7)被构造为向所述锂源盒(3)内放置锂源和/或SiO/C；和/或，所述第二气管(2)连通至所述锂源盒(3)的底部，所述锂源盒(3)的顶部设置有出气口。6.根据权利要求1所述的SiO/C负极气相预锂装置，其特征在于，所述反应容器(4)的末端开设有出料口(5)，所述出料口(5)处设置有封堵结构，所述封堵结构能够打开或者关闭所述出料口(5)；和/或，所述保护气为氦、氖、氩、氪、氙和氡中的至少一种。7.一种SiO/C负极气相预锂方法，采用了如权利要求1至6中任一项所述的SiO/C负极气相预锂装置，其特征在于，包括：将SiO/C置入反应容器(4)的反应腔中；将锂源放入...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁男，赵宇飞，张辰，万文文，赵鹏，龙跃刚，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：