[发明专利]粉体包覆反应器、超声流化原子层沉积包覆装置及其应用

说明书

本发明提供了一种粉体包覆反应器、超声流化原子层沉积包覆装置及其应用。该粉体包覆反应器包括反应筒和多个传振片；反应筒的两端具有开口，反应筒的侧壁上开设有多个第一通孔；多个传振片依次间隔设置于反应筒内，每个传振片的边缘密封连接于反应筒的内壁，多个传振片将反应筒的内腔分隔为沿一端开口至另一端开口方向上依次分布的多个子腔体，传振片上设置有用于供粉体在该传振片相邻的两个子腔体之间通过的第二通孔。上述粉体包覆反应器能够有效保持纳米颗粒的分散状态，实现大批量粉末的均匀包覆。

技术领域

本发明涉及粉体包覆技术领域，特别是涉及一种粉体包覆反应器、超声流化原子层沉积包覆装置及其应用。

背景技术

通常电池主要由正极、负极、隔膜、有机电解液及电池壳体等部件构成。电池稳定性问题的主要来源是正极和负极活性物质在长期过充和过放电情况下会发生结构变化，同时活性物质与电解液之间的副反应也可能导致隔膜的破裂从而引起短路。在活性物质表面外加包覆层能够限制电极活性物质本身的结构变化，并减缓活性物质与电解液之间的副反应，因此采用包覆层将电极活性物质包覆起来是一种较优的提高电池稳定性的策略。

由于包覆层会占据电池内部的空间，并提高电池整体的质量，因此为了降低包覆层对电池能量密度等参数的影响，需要尽可能限制包覆层的厚度并提高包覆层的均匀程度。原子层沉积法是一种通过气相化学反应使薄膜在基底表面以但原子层的形式生长的薄膜沉积技术，其制备出的薄膜具有更好的均匀性和保型性，是一种理想的包覆层的制备方式。通常被包覆的电极活性物质呈纳米颗粒状，纳米颗粒的表面能较高，颗粒之间容易发生团聚。在原子层的沉积过程中，薄膜沉积在团聚的颗粒表面，会使得这些纳米颗粒固化成为大的颗粒团聚体，在后续的充放电过程中影响电极活性物质的能量释放。

超声流化原子层沉积装置是在原子层沉积装置的基础上引入接触夹持器(反应器)设置的超声振动装置。超声流化原子层沉积装置可以借助于超声振动的方式，使得位于夹持器中的纳米颗粒软团聚体发生解团聚，确保纳米颗粒获得更为充分、均匀的分散。这样的方式在解决小批量(例如1000g以下)电极活性物质粉体生产时的团聚问题时较为有用，但在更大批量的生产过程中则仍然无法充分保持纳米颗粒的分散状态，进而导致生产出的活性物质粉体仍然存在部分团聚的问题。这限制了活性物质粉体的生产效率。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够在更大批量粉体的制备过程中，对其中形成的软团聚体实现有效解团聚，保持粉体分散状态的粉体包覆反应器。

根据本发明的一个实施例，一种粉体包覆反应器，包括反应筒和多个传振片；

所述反应筒的两端具有开口，所述反应筒的侧壁上开设有多个第一通孔；

多个所述传振片依次间隔设置于所述反应筒内，每个所述传振片的边缘密封连接于所述反应筒的内壁，多个所述传振片将所述反应筒的内腔分隔为沿一端开口至另一端开口方向上依次分布的多个子腔体，所述传振片上设置有用于供粉体在该传振片相邻的两个子腔体之间通过的第二通孔。

在其中一个实施例中，在多个所述传振片中，所述传振片的厚度由所述反应筒的其中一端开口至相对的另一端开口的方向逐渐增加。

在其中一个实施例中，所述传振片有两个。

在其中一个实施例中，所述传振片上设置有多个所述第二通孔，多个所述第二通孔呈阵列状分布。

在其中一个实施例中，所述反应筒为两端具有外翻折边的空心柱状。

在其中一个实施例中，所述第一通孔设置于两个所述传振片之间。

在其中一个实施例中，所述第一通孔有多个，多个所述第一通孔构成一组或多组所述第一通孔，其中每组包括两个在所述反应筒的侧壁上呈相对位置分布的所述第一通孔。

在其中一个实施例中，所述第一通孔有两个。