[发明专利]一种生产纳米包覆材料或纳米空心材料的方法和装置

说明书

本公开涉及一种生产纳米包覆材料或纳米空心材料的方法，该方法包括：在向料仓中持续通入松动气的情况下将在所述料仓中的纳米核材料加热升温；将氮气持续通入负压通路，以促进纳米核材料从料仓下料至导流筒反应器内；并使反应气与高温的纳米核材料进行热交换而得到纳米包覆材料。本公开通过设计导流筒使物料加热区与反应区位于两个不同部位，有效解决了反应过程中炉壁发生沉积现象；采用的松动气设计，有效解决了料仓中物料因压实和架桥导致无法下料的问题；采用负压发生器的设计可以保证物料的连续顺利下料。在本公开的设备结构，可以确保连续生产、产品无团聚、炉壁无沉积。

技术领域

本公开涉及一种生产纳米包覆材料或纳米空心材料的方法和装置。具体而言，本公开特别涉及一种用于锂离子电池负极的纳米包覆材料或纳米空心材料的大规模生产的方法和装置。

背景技术

在锂离子电池领域，为提高能量密度，需要开发高比容量的电极材料。其中关于负极材料，现有的商业锂离子电池中使用的负极材料为石墨，实际比容量已接近理论极限，寻找新的高比容量负极材料成为亟待解决的问题。

在制备高比容量的纳米硅负极材料的过程中，纳米级颗粒材料在生产过程中容易出现颗粒团聚、包覆材料沉壁等现象，导致生产的产品一致性差、原料利用率低、生产不连续等问题。所以，本公开在前期试验基础上，提出了改进后的连续规模化生产设备和方法。

发明内容

本公开的发明人在多次反复实验的基础上发现，通过向料仓引入松动气并使用负压发生器，可以防止颗粒团聚、包覆材料沉壁等现象，并在此基础上完成了本公开。

本公开的一个目的是提供一种生产纳米包覆材料或纳米空心材料的方法。

本公开的另一个目的是提供一种生产纳米包覆材料或纳米空心材料的装置。

根据本公开的一个方面，其提供了一种生产纳米包覆材料或纳米空心材料的方法，该方法包括：

第一步骤：在向料仓中持续通入松动气的情况下将在所述料仓中的纳米核材料加热升温至500℃-650℃；

第二步骤：将氮气持续通入“负压通路”，以促进纳米核材料从料仓下料至导流筒反应器内；

第三步骤：将预热至300℃-360℃的反应气通过“反应气管”送入导流筒反应器，从而使反应气与高温的纳米核材料进行热交换，反应气分解并在纳米核材料表面包覆纳米硅薄膜，从而形成第一包覆材料；

第四步骤：生成的第一包覆材料从“导流筒反应器”进入“中间料仓”，固体粉料在重力作用下沉降至“中间料仓”底部，以得到纳米包覆材料；

或者，其进一步包括：

脱核步骤：将中间料仓中的纳米包覆材料去核化，以得到纳米空心材料，

其中，所述核材料包括碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸镁、碳酸钙中的至少一种或其组合，所述反应气选自硅烷、三氯氢硅、二氯氢硅、四氯化硅及它们与氢气的混合物中的至少一种或其组合。

根据本公开的另一个方面，其提供了一种生产纳米包覆材料或纳米空心材料的装置，该装置包括：

料仓，其设置有料仓进料口、松动气管、出料口，其中所述松动气管设置在料仓下部与出料口相邻；

导流管反应器，其包括反应器进料口、反应器出口、负压通路连接口和反应器进气口，所述反应器进料口、反应器出口分别在导流管反应器的上侧和下侧，所述负压通路连接口和反应器进气口位于导流管反应器侧面；所述反应器进料口连接至料仓的出料口；

负压通路，其连接至所述导流管反应器的负压通路连接口；

反应气管，其连接至所述导流管反应器的反应气进气口；