[实用新型]锂离子电池氧化硅负极材料制备装置

说明书

本实用新型提供了锂离子电池氧化硅负极材料制备装置。本实用新型锂离子电池氧化硅负极材料制备装置包括二氧化硅以及含有碳的二氧化硅的制造装置以及还原装置。其中，所述氧化硅以及含有碳的二氧化硅的制造装置包括：喷雾装置、反应腔体、第一加热装置，以及第一回收装置；所述喷雾装置设置于反应腔体的顶部，所述第一回收装置通过管路与反应腔体的下部连接。通过本实用新型装置，能够制备得到正确的氧化硅或含有正确分子碳数的氧化硅球状多孔的构造，因而能提高电池的重量能量和输出密度，得到性能更优良的具有快速充放电功能的锂离子充电电池。

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及锂离子电池氧化硅负极材料制备装置。

背景技术

目前，作为手机，数码相机，笔记本电脑等的便携电子机器，电动汽车，汽车，铁路等电子设备或交通运输装置的电源，对于电源的高密度(高容量)，并且充电循环周期特性良好的非水溶剂充电电池受到了广泛的关注。

现在，在市场上最受到追捧并得到广泛使用的非水充电电池是锂离子充电电池。

现在的锂离子电池的负极材料，普遍为石墨，硬碳等碳元素材料或钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)等的氧化物为多。但是，利用这一类负极材料生成的锂离子充电电池的能源密度很低，因此用作电动汽车等电池时在每一次充电后的行走距离相对比较短。

氧化硅(SiO₁-X)作为锂电池负极材料被使用的情况下，采用碳或铝等同价数的不同的金属和反应后部分还原的方法以得到上述氧化硅材料，是现有是公认或者被大家广泛提出来的。但是，这种方式虽然可以在还原过程中使得充电电池得到比较高的容量，然而，会由于体积的膨胀使得能量密度短时间内急剧下降。并且因为碳的含量不能精密控制，使得电池在充放电时，电池间的电压平衡不能得到很好的控制，这也是造成电池故障的一大原因之一。

虽然与本实用新型类似的利用电炉或高周波等离子熔融发生时的SiO 气体析出法来制造出氧化硅的方法已经被提出来很久了，(参照日本专利 1-4)但是，其生产性不适合工业生产。

虽然SiO_1－X通过氧化硅的还原而成，并且被锂离子电池广泛采用，但是电动汽车等需要能量密度更高的电池，因此对拥有更稳定的循环特性的材料提出了更高的要求。

虽然现在氧化硅碳复合化的制造方法有很多，比如溶胶凝胶法，喷雾热分解法，喷雾干燥法等等(例如参考文献1-6)。但是这些方法只应用在生物，化学分析用材料的研究，没有很好的在充电电池的负极材料的生产制造上被研究和开发。

同时，按照上述的方法来制造氧化硅，还原后在粒子中的碳会产生不均匀分布，或者在还原中，由于碳的挥发作用使得碳的含量很难准确的把握。因为这个原因使得在大量生产的时候会产生碳素物质分布不均匀的负极材料产品，使得产品质量降低，造成电池的不合格和产生电池故障。

由于氧化硅在负极材料的应用中具有周期稳定性低的问题，现在的负极材料市场上普遍采用的是在氧化硅中加入碳元素物质或者其它异性金属，但是，在煅烧还原过程中由于强大的凝聚力会产生粗大颗粒及发生粒子不均匀的问题，使得在周期数的增加的同时，造成能源密度急剧下降。

日本专利1：JP特开2002-260651；

日本专利2：JP特开2007-290919；

日本专利3：JP特开2011-79724；

日本专利4：JP特开2011-243535。