一种负极材料包覆用冷却设备

技术领域

本发明涉及电池生产领域，具体是涉及一种负极材料包覆用冷却设备。

背景技术

负极材料锂离子电池实现小型化、高容量化的关键，目前，商品化锂离子电池的负极材料多为炭材料，其中，人造石墨的使用虽然是主流之一，但人造石墨与电解液的相容性差、炭负极上发生有机溶剂的不可逆分解都会对电极行为产生负面影响，使石墨层发生膨胀和收缩，导致其剥落，从而降低循环效率，为了改善人造石墨这些缺陷，现有技术以人造石墨作为原料，对其进行表面改性处理，例如采用热缩聚法对人造石墨进行包覆改性，以得到的电化学性能佳，充放电效率高的负极材料。

现有技术在制作上述负极材料时，一般是将石墨和包覆材料在混合装置中混合加热完成包覆，然后再在聚合装置中加热实现聚合反应，最后进入低温窑炉里去长时间碳化，碳化后进行冷却，制作设备复杂，工艺成本高，需要转换不同设备进行处理。

授权公告号为CN105280920B的中国专利公开了一种用于锂电池负极材料制作的装置、系统和方法，包括：桶体；位于桶体顶端的桶体上盖；贯通桶体上盖并延伸至桶体内部的主轴；位于桶体内部且与主轴相连接的搅拌叶片；设置于装置上的进料口、出料口和排气口，其中，装置上还设置有保护气体入口，经由保护气体入口，进入桶体的气体用于排空桶体内的氧气；桶体外包覆电加热层，其中，电加热层的温度可调；以及桶体上盖处设置有冷却机构，以降低主轴上部的温度。

根据上述专利所述，该专利将原材料经由进料口进入桶体后，在桶体内可完成全部反应工艺，经出料口排出的产物冷却后即得到负极材料，然而该专利的负极材料在生成后还需要排出再进行冷却，较为繁琐，并且冷却效果效率不高，效果不佳，导致负极材料冷却不到位，因此，目前需要一种能够均匀冷却负极材料的冷却设备。

发明内容

针对现技术所存在的问题，提供一种负极材料包覆用冷却设备，本发明通过传导组件将冷热能量传导给混合组件上，使得负极材料在包覆碳化的过程中的搅拌效果更加均匀，促使负极材料更快速的冷却，提高了冷却均匀程度，以及提高了负极材料的生产效果。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种负极材料包覆用冷却设备，设置在罐体中，罐体中的下半部同轴设有一个内筒，内筒的底部与罐体固定连接，内筒的外径小于罐体的内径，罐体中的上半部同轴且固定设有一个投料漏斗，罐体的底部开设有出料口，罐体的上半部侧边开设有尾气出口，内筒与罐体之间形成冷热空腔，罐体的两侧分别对称开设有与冷热空腔连通的热气进口和热气出口，以及对称开设有冷气进口和冷气出口，冷却设备设有用以均匀对负极材料达到冷却效果的搅拌机构，搅拌机构设有旋转套环，旋转套环旋转套设在内筒的顶部，内筒的外壁上设有用以驱动旋转套环转动的旋转驱动器，搅拌机构还设有多个围绕旋转套环均匀分布的传导组件，每个传导组件均位于内筒中，并且多个传导组件之间还设有混合组件。

优选的，旋转套环上对应每个传导组件的位置处均设有一个气管，气管与冷热空腔连通，旋转套环与投料漏斗的下端之间套设有一个呈盘状的通气套板，通气套板与旋转套环固定连接，旋转套环的外圈与罐体内壁之间套设有一个呈环状的挡板，通气套板与投料漏斗之间连接设有内轴承，旋转套环与挡板之间连接设有外轴承。

优选的，传导组件设有导流管路，导流管路的一端与气管连通，导流管路的另一端沿着内筒的筒壁朝向其底部中心延伸，内筒的内侧底部与其同轴设有一个旋转平台，旋转平台呈中空结构，旋转平台的中心从上至下贯通设有与出料口连通的连通管路，每个传导组件的导流管路均与旋转平台连通。

优选的，混合组件设有传导套环，传导套环具有多个，多个传导套环沿着内筒的轴线方向等间距分布，每个传导套环上均开设套口固定套设在对应的导流管路上，每个传导套环的内圈沿着其轴线方向分别均匀设有多个水平搅拌杆，当导流管路中通入冷气或热气时，传导套环处于受热或受冷影响的状态。

优选的，内筒的内部对应每个传导套环的一个水平搅拌杆均设有一个竖直搅拌杆，每个竖直搅拌杆均与所对应的每个传导套环上的水平搅拌杆固定连接，每个竖直搅拌杆的下端均延伸至旋转平台的表面。

优选的，内筒的内部且靠近内筒内壁的位置处沿着其圆周方向均匀分布设有多个刮壁刀板，每个刮壁刀板均与传导套环固定连接，每个刮壁刀板还均与内筒的内壁接触。

优选的，挡板与旋转套环之间套设有一个旋流风扇，旋流风扇与旋转套环固定连接，旋流风扇位于气管的下方，挡板的底部还设有与其固定连接且套设在旋转套环上的网罩。

优选的，旋转平台的表面围绕连通管路的圆周方向均匀设有多个分散条，当旋转平台旋转过程中，处在旋转平台上的负极材料处于向外分散开的流动状态。

优选的，内筒的外圈沿着其轴线方向围绕设有换热管，换热管的上端和下端分别设有穿过罐体的进水口和出水口。

优选的，罐体的上半部设有固定套设在投料漏斗上的环套，环套与罐体之间形成尾气空腔，环套的表面开设有条形口，尾气出口设置在罐体上与尾气空腔所连通的位置处。

本申请相比较于现有技术的有益效果是：

1.本发明通过传导组件将冷热能量传导给混合组件上，使得负极材料在包覆碳化的过程中的搅拌效果更加均匀，促使负极材料更快速的冷却，实现了负极材料的冷却定型，提高了冷却均匀程度，以及提高了负极材料的生产效果。

2.本发明通过导流管路与气管的连通，促使冷气或热气传导至导流管路中，并继续传导至混合组件上，使得负极材料在加热或冷却过程中更加均匀，提高加热或冷却的效率，实现了负极材料在内筒中完成加热生产和冷却成型的步骤，提高了生产效率，保证了负极材料的质量。

3.本发明通过传导套环与导流管路的接触，促使导流管路中的热量或冷量传导至传导套环上，传导套环随之将热量或冷量传导至水平搅拌杆上，在升温搅拌中的材料时，使得加热更加均匀，在冷却负极材料成型时，使得负极材料冷却效率更高，实现了负极材料的快速生产成型，提高了生产效率，无需多个设备进行操作。

附图说明

图1是一种负极材料包覆用冷却设备的立体结构示意图；

图2是一种负极材料包覆用冷却设备的局部立体结构剖视图；

图3是一种负极材料包覆用冷却设备的主视图；

图4是图3的A-A处剖视图；

图5是图3的B-B处剖视图；

图6是图4的C-C处剖视图；

图7是一种负极材料包覆用冷却设备除去罐体的立体结构示意图；

图8是一种负极材料包覆用冷却设备除去罐体和内筒的立体结构示意图；

图9是一种负极材料包覆用冷却设备除去罐体和内筒的剖视图；

图10是图4的D处放大示意图。

图中标号为：1-罐体；11-出料口；12-尾气出口；2-内筒；21-冷热空腔；22-热气进口；221-热气出口；23-冷气进口；231-冷气出口；3-投料漏斗；4-搅拌机构；41-旋转套环；411-气管；412-通气套板；4121-内轴承；4122-外轴承；413-挡板；4131-旋流风扇；4132-网罩；42-传导组件；421-导流管路；422-旋转平台；4221-连通管路；4222-分散条；43-混合组件；431-传导套环；4311-水平搅拌杆；4312-竖直搅拌杆；432-刮壁刀板；5-旋转驱动器；6-换热管；61-进水口；62-出水口；7-环套；71-尾气空腔；72-条形口。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参见图1-图10所示，一种负极材料包覆用冷却设备，设置在罐体1中，罐体1中的下半部同轴设有一个内筒2，内筒2的底部与罐体1固定连接，内筒2的外径小于罐体1的内径，罐体1中的上半部同轴且固定设有一个投料漏斗3，罐体1的底部开设有出料口11，罐体1的上半部侧边开设有尾气出口12，内筒2与罐体1之间形成冷热空腔21，罐体1的两侧分别对称开设有与冷热空腔21连通的热气进口22和热气出口221，以及对称开设有冷气进口23和冷气出口231，冷却设备设有用以均匀对负极材料达到冷却效果的搅拌机构4，搅拌机构4设有旋转套环41，旋转套环41旋转套设在内筒2的顶部，内筒2的外壁上设有用以驱动旋转套环41转动的旋转驱动器5，搅拌机构4还设有多个围绕旋转套环41均匀分布的传导组件42，每个传导组件42均位于内筒2中，并且多个传导组件42之间还设有混合组件43。

将石墨与包覆材料通过投料漏斗3投入内筒2中，控制搅拌机构4进行搅拌，通过热气进口22通入热气至冷热空腔21中，热量传导在内筒2表面，热气出口221进行热气排出，升温至第一预定温度，并保持第一预定时间，以使石墨包覆于包覆材料中，通过该步骤，实现石墨和包覆材料的包覆，接着将冷热空腔21中的温度控制在第二预定温度，并保持第二预定时间，以使以上步骤所获得的产物完成热聚合，通过该步骤，实现聚合反应，然后控制将冷热空腔21中的温度升温至第三预定温度，并保持第三预定时间，以使热聚合后的产物完成碳化，得到锂电池负极材料，其中，通过该步骤，实现碳化，最终将冷热空腔21中的温度降低至预定的冷却温度，热气进口22停止热气通入，热气出口221将热气全部排出，冷气进口23不断通入冷气，冷气出口231进行冷气排出，完成负极材料的冷却，而在对负极材料搅拌过程中，为了保证负极材料均匀的受热和受冷，通过传导组件42将冷热能量分别传导给在不同步骤中对负极材料搅拌过程中的混合组件43上，使得负极材料加热或冷却过程中，提高工作效率，启动旋转驱动器5带动旋转套环41旋转，促使混合组件43对负极材料进行搅拌，提高负极材料的冷却效率，而负极材料搅拌过程中所产生的尾气则通过尾气出口12排出，负极材料通过出料口11排出。

参见图2-图10所示，旋转套环41上对应每个传导组件42的位置处均设有一个气管411，气管411与冷热空腔21连通，旋转套环41与投料漏斗3的下端之间套设有一个呈盘状的通气套板412，通气套板412与旋转套环41固定连接，旋转套环41的外圈与罐体1内壁之间套设有一个呈环状的挡板413，通气套板412与投料漏斗3之间连接设有内轴承4121，旋转套环41与挡板413之间连接设有外轴承4122。

当冷热空腔21中通入热气或冷气时，气流通过气管411作用在传导组件42上，随着旋转套环41的旋转，混合组件43对负极材料进行搅拌，而所产生的尾气向上飘散，通过通气套板412从尾气出口12排出，而挡板413的设置为了避免冷气与尾气混合，导致冷却效果不佳的情况。

参见图4-图10所示，传导组件42设有导流管路421，导流管路421的一端与气管411连通，导流管路421的另一端沿着内筒2的筒壁朝向其底部中心延伸，内筒2的内侧底部与其同轴设有一个旋转平台422，旋转平台422呈中空结构，旋转平台422的中心从上至下贯通设有与出料口11连通的连通管路4221，每个传导组件42的导流管路421均与旋转平台422连通。

当旋转套环41旋转过程中，带动与其连接的导流管路421一同旋转，导流管路421对负极材料起着搅拌效果，导流管路421的旋转带动旋转平台422一同旋转，旋转平台422由于呈中空结构，因此，气流能够在每个导流管路421中流通，使得气流的流通效果更佳，冷气或热气传导在混合组件43上，使得负极材料的冷却或加热的效果更加均匀。

参见图4-图9所示，混合组件43设有传导套环431，传导套环431具有多个，多个传导套环431沿着内筒2的轴线方向等间距分布，每个传导套环431上均开设套口固定套设在对应的导流管路421上，每个传导套环431的内圈沿着其轴线方向分别均匀设有多个水平搅拌杆4311，当导流管路421中通入冷气或热气时，传导套环431处于受热或受冷影响的状态。

当热量或冷量通过导流管路421传导至传导套环431上后，传导套环431将能量传导至水平搅拌杆4311上，随着水平搅拌杆4311对负极材料搅拌过程中，使得负极材料加热和冷却过程中的搅拌更加均匀，提高加热和冷却的效果，传导套环431为能够传导冷热能量的材质，因此促使水平搅拌杆4311对负极材料的搅拌过程中的加热或冷却更加快速的完成。

参见图4-图9所示，内筒2的内部对应每个传导套环431的一个水平搅拌杆4311均设有一个竖直搅拌杆4312，每个竖直搅拌杆4312均与所对应的每个传导套环431上的水平搅拌杆4311固定连接，每个竖直搅拌杆4312的下端均延伸至旋转平台422的表面。

当水平搅拌杆4311对负极材料进行搅拌的过程中，由于水平搅拌杆4311上设置有竖直搅拌杆4312，因此，竖直搅拌杆4312能够对旋转平台422表面的负极材料起到搅拌效果，加大搅拌范围，提高搅拌效果，保证负极材料在搅拌的过程中更加均匀受热或冷却，提高生产效率。

参见图4-图9所示，内筒2的内部且靠近内筒2内壁的位置处沿着其圆周方向均匀分布设有多个刮壁刀板432，每个刮壁刀板432均与传导套环431固定连接，每个刮壁刀板432还均与内筒2的内壁接触。

当传导套环431跟随旋转套环41一同旋转时，刮壁刀板432贴合着内筒2的内壁旋转，将内筒2所附着的负极材料刮落，便于清理内筒2。

参见图4、图6和图10所示，挡板413与旋转套环41之间套设有一个旋流风扇4131，旋流风扇4131与旋转套环41固定连接，旋流风扇4131位于气管411的下方，挡板413的底部还设有与其固定连接且套设在旋转套环41上的网罩4132。

当冷热空腔21中通入冷气或热气过程中，随着旋转套环41的旋转，从而带动旋流风扇4131旋转，旋流风扇4131起到吸气效果，促使部分冷气或热气被向着气管411的管口方向引导，气流通过网罩4132进入导流管路421中，提高导流管路421受冷或受热的效率。

参见图8和图9所示，旋转平台422的表面围绕连通管路4221的圆周方向均匀设有多个分散条4222，当旋转平台422旋转过程中，处在旋转平台422上的负极材料处于向外分散开的流动状态。

当旋转平台422旋转过程中，处在旋转平台422表面的负极材料被分散条4222向外拨动，使得负极材料在离心力的作用下向外分散，有效的通过竖直搅拌杆4312对负极材料进行搅拌，避免负极材料堆积在中心而无法得到搅拌的情况。

参见图7所示，内筒2的外圈沿着其轴线方向围绕设有换热管6，换热管6的上端和下端分别设有穿过罐体1的进水口61和出水口62。

当对负极材料冷却时，为了快速的将冷热空腔21中的热量换走，通过换热管6的设置，换热管6中通入冷凝水，冷凝水将热量带走，随着冷气通入冷热空腔21中，促使了内筒2快速冷却，从而使得负极材料在内筒2中得到快速冷却，提高负极材料冷却的速率。

参见图4和图10所示，罐体1的上半部设有固定套设在投料漏斗3上的环套7，环套7与罐体1之间形成尾气空腔71，环套7的表面开设有条形口72，尾气出口12设置在罐体1上与尾气空腔71所连通的位置处。

当尾气向上飘通过环套7上的条形口72进入尾气空腔71中后，尾气被储存在其中，随着尾气出口12的开启，尾气通过尾气出口12被排出。

本发明通过传导组件42将冷热能量传导给混合组件43上，使得负极材料在包覆碳化的过程中的搅拌效果更加均匀，促使负极材料更快速的冷却，提高了冷却均匀程度，以及提高了负极材料的生产效果。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。