[发明专利]一种金属及其氧化物与碳复合材料生产工艺

摘要

本发明公开了一种金属及其氧化物与碳复合材料生产工艺，包括粉料配制、浆料制备、喷雾造粒、表面改性、初步烧结、热解成壳、冷却定型、气流粉碎、复合负极材料；所述碳源包括蔗糖、聚乙烯醇、淀粉类高分子材料中的任意一种或者两种以上的混合物；所述金属粉体包括锡(Sn)、锌(Zn)、铝(Al)金属材料中的任意一种或者两种以上的混合物；所述金属氧化物粉体包括氧化锡、氧化锌、三氧化二铝氧化物粉体中的任意一种或者两种以上的混合物；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠；本发明将碳源与金属锡、锌、铝及其氧化物进行包覆处理，制备球型核壳结构的复合负极材料，依靠热解碳外壳限制金属内核负极的膨胀，并有效延缓金属负极与箔材剥离。

主权项

一种金属及其氧化物与碳复合材料生产工艺，其特征在于，包括粉料配制、浆料制备、喷雾造粒、表面改性、初步烧结、热解成壳、冷却定型、气流粉碎、复合负极材料；所述金属及其氧化物与碳复合材料生产工艺的具体工艺流程为：1.1、所述粉料配制，所述粉料的组成与配比为：按照重量百分比计；所述碳源包括蔗糖、聚乙烯醇、淀粉类高分子材料中的任意一种或者两种以上的混合物；所述金属粉体包括锡(Sn)、锌(Zn)、铝(Al)金属材料中的任意一种或者两种以上的混合物；所述金属氧化物粉体包括氧化锡、氧化锌、三氧化二铝氧化物粉体中的任意一种或者两种以上的混合物；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠；1.2、所述浆料制备，将步骤1.1中的粉体物料投入球磨机内，与蒸馏水溶液进行搅拌分散，并充分混合，在球磨面的研磨下，得到浆料；1.3、喷雾造粒，将步骤1.2中的浆料通过输送泵送到喷雾干燥塔进行喷雾干燥造粒，控制喷雾干燥塔的参数条件，造粒的颗粒粒径大于等于100微米，得到球形的由碳源包覆的颗粒团聚体；1.4、表面改性，将步骤1.3中的团聚体转移到窑炉内，并采用隔绝氧气的气氛中进行分段烧结；优选纯氮气作为保护气体，所述烧结的烧结温度范围内为200℃—400℃，所述烧结的时间范围为4小时—6小时；所述烧结温度使碳源分解完全形成热解碳壳，同时又不会使内核的金属熔解；所述烧结时间也满足使碳源分解完全形成热解碳壳，同时又不会使内核的金属熔解这两个条件；所述分段烧结包括初步烧结、热解成壳、冷却定型；1.5、所述初步烧结的烧结温度范围为200℃—300℃；保温时间范围为至少2小时；1.6、所述热解成壳的烧结温度范围为300℃—400℃；保温时间范围为至少1小时；1.7、所述冷却定型，在氮气保持下，降温冷却至室温；得到金属内核包覆有碳壳的球壳结构复合材料颗粒；所述复合材料颗粒中，金属及其氧化物表面包覆碳的比例范围为2％—50％之间；所述复合材料颗粒的真实密度达到0.5g/cm3以上；1.8、所述气流粉碎，步骤7中的得到的复合材料颗粒转移到气流粉碎机中，以普通空气为气源，通过气流粉碎机对复合材料颗粒进行球形化粉碎处理，形成10微米—100微米的复合负极材料；1.9、所述复合负极材料，将步骤8中的复合负极材料进行检测、分装、入库。