[发明专利]等离子雾化制备高能量密度锂离子电池纳米硅用的装置

说明书

等离子雾化制备高能量密度锂离子电池纳米硅用的装置，包括雾化罐体、真空系统、换气系统、等离子发生装置、送粉装置、送气装置和冷却装置；真空系统和换气系统分别与雾化罐体相连通；送粉装置和送气装置分别通过送粉管和送气管与雾化罐体上端相连通，且送气管套设在送粉管外侧；等离子发生装置包括等离子发生器和安装座，等离子发生器穿设在安装座内，且能够沿安装座前后移动，等离子发生器喷射出的等离子在送粉管出口下端中心处汇合形成等离子体汇集焦点区；雾化罐体侧壁和底部分别设置有冷却装置和出粉管。该装置结构简单、操作方便并且使用成本较低的硅粉作为原料，同时该装置雾化区域内的死角少，具有雾化效率高、纳米硅颗粒均匀度好的特点。

技术领域

本发明涉及一种雾化制粉设备，尤其是涉及一种真空熔炼下的等离子雾化制备高能量密度锂离子电池纳米硅用的装置及其组成的雾化制粉设备。

背景技术

硅是目前为止应用最为广泛的半导体材料，在集成电路、太阳能光伏以及高性能电池等领域已经具备了很好的工业基础。随着锂离子电池的应用范围向薄膜电池、动力电池等领域扩展，对电池的能量密度和使用寿命提出了更高的要求，对作为负极材料的纳米硅颗粒的要求也日益提高。

CN203333311U公开了一种用来制备纳米硅粉的等离子体装置，其特征在于，包括中空的腔体，所述腔体上端设有供硅粉料进入的投料口和保护气氛通入的风帘：所述腔体内部分为上中下三部分，上半部分为燃烧室，中间部分为接枝反应腔，下半部分为沉淀腔：所述燃烧室内装有石英管，石英管外围绕有放电线圈，石英管内为等离子弧高温区域：所述石英管上端连接投料口和风帘进气喘：等离子弧高温区域下端设在接枝反应腔内，接枝反应腔内壁设有从外部通入洁性气体和接枝反应气体的进气管道。该装置的等离子弧高温区域内存在一定的制粉盲区，部分硅粉原料可以无法与等离子体接触，而影响纳米硅产品的细度和均匀度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供等离子雾化制备高能量密度锂离子电池纳米硅用的装置，该装置结构简单、操作方便并且使用成本较低的硅粉作为加工原料，同时，该装置雾化区域内的雾化死角少，从而具有雾化效率高、纳米硅颗粒均匀度好的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：等离子雾化制备高能量密度锂离子电池纳米硅用的装置，包括：雾化罐体、真空系统、换气系统、等离子发生装置、送粉装置、送气装置和冷却装置；所述真空系统和换气系统分别与雾化罐体相连通；所述送粉装置和送气装置分别通过送粉管和送气管与雾化罐体上端相连通，且所述送气管套设在送粉管外侧；所述等离子发生装置包括等离子发生器和安装座，所述安装座以绕圆周均布的方式设置在雾化罐体上方，所述等离子发生器穿设在安装座内，且能够沿安装座前后移动，所述等离子发生器喷射出的等离子在送粉管出口下端中心处汇合形成等离子体汇集焦点区；所述冷却装置设置在雾化罐体的侧壁上；所述雾化罐体底部设置有出粉管。

在上述方案中，通过送粉装置将硅粉原料喷射至等离子体汇集焦点区，硅粉原料在该区域被瞬间融化，并被等离子高速冲击分散雾化成超细液滴，液滴在送气装置吹出的气流以及重力的作用下散开，同时，换气装置吹入的冷却气体将散开的液滴冷却成纳米硅颗粒；最后，纳米硅颗粒落在雾化罐体壁面上后，被雾化罐体侧壁内冷却装置二次冷却，最后由出粉管排出。

进一步，所述等离子发生装置的数量为2~6组。通过多个等离子发生器向中心喷射形成等离子体汇集焦点区，这种对喷的形式能够最大限度的消除该区域内的雾化死角，从而保证制粉的细度和均匀度。

进一步，所述等离子发生器通过丝杆式调节装置与安装座相连，所述安装座内壁设置有与等离子发生器相贴合的密封件。通过丝杆式调节装置可以调节等离子发生器在安装座上的前后位置，从而配合改变等离子发生器的工作规律大小，可以调节等离子体汇集焦点区的大小，从而保证雾化效果并控制雾化效率。