本發(fā)明屬于二次電池領(lǐng)域，特別涉及一種鈍化金屬鋰微球離心霧化生產(chǎn)裝置。

背景技術(shù)：

近年來，隨著智能手機、平板電腦、電動汽車等電器產(chǎn)品對高能量密度化學(xué)電源的需求，對二次電池的比容量要求也越來越高。但是現(xiàn)有的二次電池因受材料限制，比容量發(fā)展空間有限，因此，急需研究高容量的電池材料。鈍化金屬鋰微球質(zhì)量輕，電極電勢低，作為高容量的電池負極材料具有很多優(yōu)勢，可以作為鋰硫電池、鋰空氣電池、鋰全固態(tài)電池、鋰聚合物電池的負極以及其它以鈍化金屬鋰微球為負極的二次電池；鈍化金屬鋰微球還可以應(yīng)用于電池正極或負極材料補鋰用，補充電池循環(huán)過程中形成sei膜消耗的鋰離子，達到提高電池容量的作用；鈍化金屬鋰微球也可以作為鋰離子超級電容器的鋰源，提高電池的容量。

目前金屬鋰微球主要采用濕法制備，專利文獻cn101213039a公開的制備金屬鋰微球的方法是：將固體的金屬鋰加入溶劑烴油中，加熱攪拌，金屬鋰熔化，再通過高速攪拌，制備得到金屬鋰微球，再加入氟化劑將其鈍化，得到表面有氟化鋰保護的金屬鋰微球，之后經(jīng)過冷卻過濾，得到表面有烴油的金屬鋰微球，經(jīng)過溶劑己烷三次清洗，溶劑戊烷一次清洗，得到產(chǎn)品。濕法制備存在的問題：1)工藝路線長，制備過程復(fù)雜；2)產(chǎn)品表面會有少量的溶劑(烴油、己烷、戊烷)殘留，對產(chǎn)品的電化學(xué)性能發(fā)揮有一定的影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種鈍化金屬鋰微球離心霧化生產(chǎn)裝置，該裝置不需要使用溶劑，制備的金屬鋰微球表面比較干凈。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種鈍化金屬鋰微球離心霧化生產(chǎn)裝置，包括熔鋰罐和鈍化罐，所述熔鋰罐設(shè)有加熱器，所述熔鋰罐的底部通過輸送管道與所述鈍化罐的頂部連接，所述輸送管道的出口部伸入在所述鈍化罐內(nèi)，在所述鈍化罐內(nèi)的頂部固定有與輸送管道出口銜接的離心霧化器，所述鈍化罐設(shè)有氣流冷卻循環(huán)系統(tǒng)，在所述鈍化罐的底部設(shè)有出料口，所述鈍化罐的出料口與氬氣手套箱的入料口密封連接，在所述氬氣手套箱內(nèi)設(shè)有相互銜接的篩分器和收集箱，所述收集箱設(shè)置在所述篩分器的下方，所述篩分器與所述鈍化罐的出料口銜接，在所述氬氣手套箱上設(shè)有過渡艙門。

所述氣流冷卻循環(huán)系統(tǒng)包括依次連接的回風(fēng)管、過濾器、抽風(fēng)機、冷卻器ⅱ和供風(fēng)管，所述供風(fēng)管的出口伸入至所述鈍化罐內(nèi)的底部，所述回風(fēng)管與所述鈍化罐的頂部連接，所述抽風(fēng)機和所述冷卻器ⅱ設(shè)置在所述鈍化罐的外部。

所述氣流冷卻循環(huán)系統(tǒng)還包括鈍化劑霧化器，所述氣流冷卻循環(huán)系統(tǒng)包括依次連接的所述回風(fēng)管、所述過濾器、所述抽風(fēng)機、所述冷卻器ⅱ、所述鈍化劑霧化器和供風(fēng)管。

在所述輸送管道的外側(cè)設(shè)有保溫加熱結(jié)構(gòu)。

在所述鈍化罐的中部外側(cè)設(shè)有冷卻器ⅰ。

所述鈍化罐采用兩頭小中間大的橄欖型結(jié)構(gòu)。

在所述輸送管道上設(shè)有閥門。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：通過采用干燥的熔鋰罐將固態(tài)的金屬鋰熔融成液態(tài)的金屬鋰，并在干燥的鈍化罐內(nèi)將液態(tài)的金屬鋰霧化成細微的金屬鋰液滴使其分散下落，在下落過程中與冷卻鈍化氣流相遇，受冷凝固成金屬鋰微球，同時與鈍化劑反應(yīng)在金屬鋰微球的表面形成鈍化膜，獲得已經(jīng)鈍化的金屬鋰微球，表面活性較低。本發(fā)明采用干法生產(chǎn)，工藝路線簡單，制備過程中不需要使用溶劑，制備的金屬鋰微球表面比較干凈，獲得的鈍化金屬鋰微球直徑為0.010～0.120mm，可以根據(jù)不同的應(yīng)用篩分成不同目數(shù)的產(chǎn)品，用作高容量的二次電池的負極、二次電池負極或正極補鋰及作為鋰離子超級電容器鋰源，能極大地提高二次電池的容量。并且本發(fā)明能夠提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、收集箱；2、篩分器；3、氬氣手套箱；4、加熱器；5、熔鋰罐；6、輸送管道；7、鈍化罐；8、閥門；9、離心霧化器；10、高速電機；11、回風(fēng)管；12、過濾器；13、抽風(fēng)機；14、冷卻器??；15、冷卻器ⅱ；16、供風(fēng)管；17、鈍化劑霧化器；18、過渡艙。

具體實施方式

為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1，一種鈍化金屬鋰微球離心霧化生產(chǎn)裝置，包括熔鋰罐5和鈍化罐7，所述熔鋰罐5設(shè)有加熱器4，所述熔鋰罐5的底部通過輸送管道6與所述鈍化罐7的頂部連接，所述輸送管道6的出口部伸入在所述鈍化罐7內(nèi)，在所述鈍化罐7內(nèi)的頂部固定有與輸送管道出口銜接的離心霧化器9，所述鈍化罐7設(shè)有氣流冷卻循環(huán)系統(tǒng)，在所述鈍化罐7的底部設(shè)有出料口，所述鈍化罐7的出料口與氬氣手套箱3的入料口密封連接，在所述氬氣手套箱3內(nèi)設(shè)有相互銜接的篩分器2和收集箱1，所述收集箱1設(shè)置在所述篩分器2的下方，所述篩分器2與所述鈍化罐7的出料口銜接，在所述氬氣手套箱3上設(shè)有過渡艙門18。

在本實施例中，為了使冷卻鈍化氣流與分散下落的金屬鋰液滴形成對流，提高鈍化質(zhì)量，所述氣流冷卻循環(huán)系統(tǒng)包括依次連接的回風(fēng)管11、過濾器12、抽風(fēng)機13、冷卻器ⅱ15和供風(fēng)管16，所述供風(fēng)管16的出口伸入至所述鈍化罐7內(nèi)的底部，所述回風(fēng)管11與所述鈍化罐7的頂部連接，所述抽風(fēng)機13和所述冷卻器ⅱ15設(shè)置在所述鈍化罐7的外部。為了方便非氣態(tài)鈍化劑的使用，所述氣流冷卻循環(huán)系統(tǒng)還包括鈍化劑霧化器17，所述氣流冷卻循環(huán)系統(tǒng)包括依次連接的所述回風(fēng)管11、所述過濾器12、所述抽風(fēng)機13、所述冷卻器ⅱ15、所述鈍化劑霧化器17和供風(fēng)管16。為了便于金屬鋰液的輸送和霧化，在所述輸送管道6的外側(cè)設(shè)有保溫加熱結(jié)構(gòu)，用于保證輸送管道6出口處的溫度為200～800℃。為了防止細微的金屬鋰液滴在分散下落的過程中粘連在罐壁上，在所述鈍化罐7的中部外側(cè)設(shè)有冷卻器ⅰ14，用于保證鈍化罐的溫度較低，鈍化罐的溫度以0～80℃為宜。為了保證生產(chǎn)順暢，所述鈍化罐7采用兩頭小中間大的橄欖型結(jié)構(gòu)。為了調(diào)節(jié)控制液態(tài)金屬鋰的流量，在所述輸送管道6上設(shè)有閥門8。

以使用非氣態(tài)鈍化劑為例對本發(fā)明的工作過程及原理進行說明如下：

鋰錠去除包裝后，加入干燥的熔鋰罐5，抽真空后充金屬鋰保護氣，在本實施例中，金屬鋰保護氣采用氬氣。啟動加熱器4，將金屬鋰加熱至熔融；然后在熔鋰罐5內(nèi)用氬氣加壓0.005～0.1mp，液態(tài)金屬鋰通過輸送管道6經(jīng)閥門8進入鈍化罐7內(nèi)，此時在鈍化罐7內(nèi)已經(jīng)形成有冷卻鈍化氣流。輸送管道6及閥門8需要加熱保溫，使輸送管道6出口處的溫度為200～800℃；從輸送管道6出口滴流出的高溫金屬鋰液進入離心霧化器9，離心霧化器9由高速電機10驅(qū)動，高速電機10的轉(zhuǎn)速可達1～8萬轉(zhuǎn)/分。高溫金屬鋰液被離心霧化器9霧化成細微的金屬鋰液滴分散下落。同時鈍化罐7內(nèi)的冷卻鈍化氣流經(jīng)抽風(fēng)機13增壓、經(jīng)冷卻器ⅱ15冷卻，進入鈍化劑霧化器17，將霧化后蒸汽形態(tài)的鈍化劑混入冷卻鈍化氣流后進入供風(fēng)管16，經(jīng)供風(fēng)管出口在鈍化罐7的下部排出，通過調(diào)節(jié)冷卻器ⅱ15控制供風(fēng)管16出口處冷卻鈍化氣流的溫度為0～80℃。在抽風(fēng)機13的作用下，冷卻鈍化氣流緩慢均勻地上升，與分散下落的細微的金屬鋰液滴形成對流，細微的金屬鋰液滴在冷卻鈍化氣流的作用下凝固成金屬鋰微球，同時與冷卻鈍化氣流中蒸汽形態(tài)的鈍化劑反應(yīng)在表面形成保護膜，獲得鈍化金屬鋰微球。鈍化金屬鋰微球通過鈍化罐7底部的出料口落入氬氣手套箱內(nèi)的篩分器2進行篩分，獲得所需粒徑的產(chǎn)品落入收集箱1。收集箱1可以經(jīng)氬氣手套箱3上的過渡艙門18取出。

上述冷卻鈍化氣流是由鈍化罐內(nèi)的金屬鋰保護氣摻入鈍化劑形成的，鈍化劑用于對金屬鋰微球表面進行鈍化，可以采用磷酸類、磷酸酯類、硫酸類、硫醇類、硅氧烷類、含氟的化合物和液體石蠟等，也可以采用二氧化碳與氧氣混合等氣體。如果使用氣態(tài)鈍化劑，只需將氣態(tài)鈍化劑直接充入鈍化罐，氣態(tài)鈍化劑與罐內(nèi)的金屬鋰保護氣混合，在氣流冷卻循環(huán)系統(tǒng)的作用下形成冷卻鈍化氣流，此時所述氣流冷卻循環(huán)系統(tǒng)不包括鈍化劑霧化器17。如果使用非氣態(tài)鈍化劑，需要將非氣態(tài)鈍化劑霧化后，將鈍化劑霧化蒸汽加入金屬鋰保護氣，在氣流冷卻循環(huán)系統(tǒng)的作用下形成冷卻鈍化氣流，此時所述氣流冷卻循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)該包括鈍化劑霧化器17。金屬鋰保護氣可使用氬氣等不與金屬鋰反應(yīng)的惰性或穩(wěn)定氣體。

上述生產(chǎn)裝置對環(huán)境的相對濕度有一定要求，最好將鈍化罐安置在干燥間內(nèi)。上述鈍化金屬鋰微球包括鈍化純金屬鋰微球，還包括鈍化鋰金屬中摻雜鋁元素、硅元素、硼元素、鎂元素、銦元素、鋅元素等其他元素的鋰合金微球，摻雜方式可以采用單元、二元、三元或多元摻雜，摻雜元素的含量為0.01％～40％。例如：鈍化鋰鋁合金微球、鈍化鋰鎂硼合金微球、鈍化鋰鎂硼硅合金微球等。

盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍的情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。