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一种利用硅藻土制备锂电用纳米硅装置的制作方法

时间:2022-02-06 阅读: 作者:专利查询

一种利用硅藻土制备锂电用纳米硅装置的制作方法

1.本实用新型涉及纳米硅技术领域,具体是一种利用硅藻土制备锂电用纳米硅装置。


背景技术:

2.伴随着电子产品和新能源汽车的不断发展与进步,人们对于锂电池的要求也进一步提高。而传统的商用石墨锂电池的理论容量仅仅为372mah/g,越来越不能满足现代电子产品所需的能量密度和容量。因此,目前急需一种高的功率密度、大的能量密度、优秀的循环寿命的新型负极材料来替代石墨负极。硅材料理论上具有高达4200mah/g的比容量,是目前公认的最理想的锂电池负极材料。但由于在锂电池充放循环过程中,锂离子的脱嵌有较高的内部应力,导致硅负极发生体积变化,超过300%,进而破坏了内部结构,影响了锂电池的循环性能。除此以外,复杂的制备成本也成为了阻碍硅基负极商业化的一个原因。因此寻找廉价的原料和简单的工艺对于硅基负极的发展具有重要意义。


技术实现要素:

3.本实用新型的目的在于提供一种利用硅藻土制备锂电用纳米硅装置,以解决上述背景技术中提出的由于在锂电池充放循环过程中,锂离子的脱嵌有较高的内部应力,导致硅负极发生体积变化,超过300%,进而破坏了内部结构,影响了锂电池的循环性能。除此以外,复杂的制备成本也成为了阻碍硅基负极商业化的一个原因。因此寻找廉价的原料和简单的工艺对于硅基负极的发展具有重要意义。
4.为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
5.一种利用硅藻土制备锂电用纳米硅装置,包括支撑底板,所述支撑底板的顶面垂直向上焊接有支撑侧板,所述支撑侧板之间侧边设置有处理罐体,所述处理罐体的顶端螺栓固定连接有排料泵,所述排料泵的输出端固定插接有排料管,一块所述支撑侧板的侧边螺栓连接有翻转电机,所述处理罐体的底面设置有出料管道,所述支撑底板的顶面螺栓连接有主罐体,所述主罐体的顶面插接有进液管一,所述主罐体的顶面插接有进气管,所述主罐体的顶面插接有进液管二,所述支撑底板的顶面螺栓连接有抽取泵,所述支撑底板的顶面远离支撑侧板的一端螺栓连接有干燥箱,所述干燥箱的一侧边斜焊接有收集管,所述处理罐体的底面中心位置螺栓连接有排液泵,所述主罐体的内侧边固定套接有内保温层,所述内保温层的内侧边缠绕有加热管,所述内保温层的内侧边焊接有主管道,所述主管道的外侧边均匀设置有喷洒头,所述内保温层的内侧底面镶嵌有检测板,所述干燥箱的内侧边设置有干燥主机。
6.作为本实用新型的一种优选实施方式:所述支撑侧板的个数为两块,且两块支撑侧板相互之间平行设置,两块支撑侧板分别竖直向固定设置在支撑底板的顶面靠近一端位置,处理罐体设置在支撑侧板之间靠近顶端位置,且处理罐体的两侧边垂直焊接有轴杆,轴杆分别水平插接在支撑侧板的固定轴承内侧边位置。
7.作为本实用新型的一种优选实施方式:所述排料泵的输入端与处理罐体的内部保持通接设置,排料管在远离排料泵的一端固定插接在主罐体的顶面靠近边缘位置,且排料管的内部与主罐体的内部保持通接设置。
8.作为本实用新型的一种优选实施方式:所述翻转电机固定设置在一块支撑侧板的侧边靠近顶端位置,且翻转电机的输出端水平焊接在处理罐体的轴杆端位置,出料管道的一端固定插接在排液泵的输出端位置,主罐体竖直向固定设置在支撑底板的顶面中心位置。
9.作为本实用新型的一种优选实施方式:所述进液管一和进液管二均与主管道相互之间保持通接设置,进气管固定设置在主罐体的顶面中心位置,且相互之间内部保持通接,抽取泵通过管道与主罐体和干燥主机的内部保持通接设置,收集管与干燥主机的输出端保持通接设置。
10.作为本实用新型的一种优选实施方式:所述加热管呈螺旋状设置在内保温层的内侧边位置,主管道呈t形结构设置,且主管道的底端垂直向下固定设置在内保温层的底面中心位置。
11.与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
12.本实用新型将一定质量的硅藻土投入到处理罐体的内部,从开口位置投入稀盐酸,使得硅藻土与稀盐酸相互之间浸泡一夜,然后在控制着排液泵对稀盐酸抽取出从出料管道排出处理,让浸泡后的硅藻土干燥后从开口位置投入相应铝粉和氯化钾进入,然后在翻转电机的转动下使得处理罐体可以在支撑侧板之间位置摇晃作用,使其内部相互之间混合均匀,然后在翻转电机翻转下使得处理罐体翻转倒立,在排料泵的抽取下使得原料从排料管进入到主罐体中,在进气管注入相应的气体进入到主罐体的内部,同时在加热管加热升温至750℃保温3h进行反应,反应结束后将对主罐体顶面的进气功能进行连续抽真空,同时升温至800℃保温5h,降温后将产物利用一定浓度的盐酸和氢氟酸从进液管一和进液管二注入到主罐体的内部,在喷洒头的作用下使得对其进行酸洗,再通过注入大量去离子水进行水洗,在检测板检测ph=7以后,在抽取泵的抽取下使得进入到干燥主机的内部进行真空干燥,最终得到纳米硅材料,装置可通过参数对反应进行调控,节省工序和能耗,制得的纳米硅粒径小,成本低,倍率性能和循环性能高。
附图说明
13.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
14.图1为一种利用硅藻土制备锂电用纳米硅装置的立体结构示意图;
15.图2为一种利用硅藻土制备锂电用纳米硅装置的处理罐体侧视剖面连接细节的结构示意图;
16.图3为一种利用硅藻土制备锂电用纳米硅装置的主罐体正视剖面连接细节的结构示意图;
17.图4为一种利用硅藻土制备锂电用纳米硅装置的干燥箱正视剖面连接细节的结构示意图。
18.图中:1、支撑底板;2、支撑侧板;3、处理罐体;4、排料泵;5、排料管;6、翻转电机;7、
出料管道;8、主罐体;9、进液管一;10、进气管;11、进液管二;12、抽取泵;13、干燥箱;14、收集管;15、排液泵;16、内保温层;17、加热管;18、主管道;19、喷洒头;20、检测板;21、干燥主机。
具体实施方式
19.请参阅图1,本实用新型实施例中,一种利用硅藻土制备锂电用纳米硅装置,包括支撑底板1,支撑底板1的顶面垂直向上焊接有支撑侧板2,支撑侧板2之间侧边设置有处理罐体3,支撑侧板2的个数为两块,且两块支撑侧板2相互之间平行设置,两块支撑侧板2分别竖直向固定设置在支撑底板1的顶面靠近一端位置,处理罐体3设置在支撑侧板2之间靠近顶端位置,且处理罐体3的两侧边垂直焊接有轴杆,轴杆分别水平插接在支撑侧板2的固定轴承内侧边位置,处理罐体3的顶端螺栓固定连接有排料泵4,排料泵4的输出端固定插接有排料管5,排料泵4的输入端与处理罐体3的内部保持通接设置,排料管5在远离排料泵4的一端固定插接在主罐体8的顶面靠近边缘位置,且排料管5的内部与主罐体8的内部保持通接设置,一块支撑侧板2的侧边螺栓连接有翻转电机6,处理罐体3的底面设置有出料管道7,支撑底板1的顶面螺栓连接有主罐体8,翻转电机6固定设置在一块支撑侧板2的侧边靠近顶端位置,且翻转电机6的输出端水平焊接在处理罐体3的轴杆端位置,出料管道7的一端固定插接在排液泵15的输出端位置,主罐体8竖直向固定设置在支撑底板1的顶面中心位置,主罐体8的顶面插接有进液管一9,主罐体8的顶面插接有进气管10,主罐体8的顶面插接有进液管二11,支撑底板1的顶面螺栓连接有抽取泵12,支撑底板1的顶面远离支撑侧板2的一端螺栓连接有干燥箱13,干燥箱13的一侧边斜焊接有收集管14,进液管一9和进液管二11均与主管道18相互之间保持通接设置,进气管10固定设置在主罐体8的顶面中心位置,且相互之间内部保持通接,抽取泵12通过管道与主罐体8和干燥主机21的内部保持通接设置,收集管14与干燥主机21的输出端保持通接设置;
20.请参阅图2-4,本实用新型实施例中,一种利用硅藻土制备锂电用纳米硅装置,其中处理罐体3的底面中心位置螺栓连接有排液泵15,主罐体8的内侧边固定套接有内保温层16,内保温层16的内侧边缠绕有加热管17,内保温层16的内侧边焊接有主管道18,加热管17呈螺旋状设置在内保温层16的内侧边位置,主管道18呈t形结构设置,且主管道18的底端垂直向下固定设置在内保温层16的底面中心位置,主管道18的外侧边均匀设置有喷洒头19,内保温层16的内侧底面镶嵌有检测板20,干燥箱13的内侧边设置有干燥主机21。
21.部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件,其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
22.本实用新型的工作原理是:
23.将一定质量的硅藻土投入到处理罐体3的内部,从开口位置投入稀盐酸,使得硅藻土与稀盐酸相互之间浸泡一夜,然后在控制着排液泵15对稀盐酸抽取出从出料管道7排出处理,让浸泡后的硅藻土干燥后从开口位置投入相应铝粉和氯化钾进入,然后在翻转电机6的转动下使得处理罐体3可以在支撑侧板2之间位置摇晃作用,使其内部相互之间混合均匀,然后在翻转电机6翻转下使得处理罐体3翻转倒立,在排料泵4的抽取下使得原料从排料管5进入到主罐体8中,在进气管10注入相应的气体进入到主罐体8的内部,同时在加热管17加热升温至750℃保温3h进行反应,反应结束后将对主罐体8顶面的进气功能10进行连续抽
真空,同时升温至800℃保温5h,降温后将产物利用一定浓度的盐酸和氢氟酸从进液管一9和进液管二11注入到主罐体8的内部,在喷洒头19的作用下使得对其进行酸洗,再通过注入大量去离子水进行水洗,在检测板20检测ph=7以后,在抽取泵12的抽取下使得进入到干燥主机21的内部进行真空干燥,最终得到纳米硅材料。
24.以上所述的,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。