一种卧式振动流化床式包覆装置的制作方法

本技术涉及锂电池材料制备设备，具体涉及一种卧式振动流化床式包覆装置。

背景技术：

1、硅碳复合材料作为高容量锂离子电池负极，通过硅的高比容量（理论4200mah/g）与碳的稳定性结合，可突破传统石墨负极的理论极限。然而，硅在充放电过程中存在300%以上的体积膨胀，导致颗粒粉化、sei膜持续生长，严重制约循环寿命。为克服此缺陷，聚合物衍生碳包覆技术被广泛采用：在硅碳颗粒表面均匀包覆pmma（聚甲基丙烯酸甲酯）等聚合物前驱体，经热解转化为韧性强、导电性好的碳层，可有效缓冲体积变化并稳定电极界面。

2、当前工业化包覆工艺主要存在三大瓶颈：流化均匀性差，硅碳颗粒粒径细小（d50多为1-20μm），传统立式流化床中易产生沟流、扬析，细粉夹带率>15%，导致原料损耗及粉尘安全隐患；包覆层不均匀，法浸渍或喷雾包覆存在溶剂残留（>500ppm），影响电池性能；而气相包覆中聚合物蒸汽分布不均，致使局部包覆过厚（>200nm）或漏包，引发充放电时局部应力集中。因此，亟需开发一种兼具流化稳定性和包覆均匀性的专用装置，满足硅碳负极材料高性能连续化生产需求。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是现有包覆装置存在流化均匀性差易产生沟流、扬析以及蒸汽分布不均以使覆过厚或漏包，目的在于提供一种卧式振动流化床式包覆装置。

2、本实用新型通过下述技术方案实现：

3、一种卧式振动流化床式包覆装置，包括：

4、底座，

5、筒体，所述筒体内部沿轴向方向依次包括预热段、涂覆段、固化段和出料段，所述预热段连接有进料仓，所述出料段连接有出料管；所述筒体内底部还设置有复合气体分布板，所述复合气体分布板下方连通有流化气室，流化气室连通有气源部；

6、聚合物引入组件，用于将聚合物蒸发成蒸汽并在涂覆段渗透分布均匀；

7、振动单元，设置在底座内部，用于驱动筒体振动以辅助流化；

8、分区温控单元，用于独立调控预热段、涂覆段及固化段所需温度。

9、作为优选的技术方案之一，所述聚合物引入组件包括依次连接的聚合物蒸发器、蒸汽喷射管和金属扩散头，所述聚合物蒸发器位于涂覆段外侧，所述蒸汽喷射管倾斜布设在筒体上且其出口端伸入涂覆段，所述金属扩散头设置在蒸汽喷射管端部。

10、作为优选的技术方案之一，所述蒸汽喷射管内设置有螺旋导流片，所述金属扩散头孔隙率为40%-60%。

11、作为优选的技术方案之一，所述振动单元包括多个对称布置的振动电机，所述底座底部设置有弹簧支座。

12、作为优选的技术方案之一，所述分区温控单元包括分别套装在预热段、涂覆段及固化段外壁的独立加热夹套，每个独立加热夹套均配合设置有铠装热电偶。

13、作为优选的技术方案之一，所述复合气体分布板包括双层烧结金属板，所述双层烧结金属板之间填充有石英砂层，所述石英砂层颗粒的粒径呈双峰分布，其中一种颗粒粒径为0.6-0.8mm，另一种颗粒粒径为0.3-0.4mm，两种颗粒的质量比为（60-70）:（30-40），分布板开孔率30%-50%，孔径50-200μm。

14、作为优选的技术方案之一，所述出料管外壁包覆有冷却夹套。

15、作为优选的技术方案之一，所述筒体内壁覆盖有氧化铝陶瓷层，所述氧化铝陶瓷层厚度为0.2-0.5 mm，表面粗糙度ra≤0.1μm；所述筒体顶部安装有防静电离子棒。

16、作为优选的技术方案之一，所述筒体靠近出料段的一侧顶部连接有多级旋风分离器。

17、作为优选的技术方案之一，所述出料段顶部和流化气室均设置有泄爆片。

18、本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

19、1、本实用新型实施例提供的卧式振动流化床式包覆装置，采用卧式圆柱形筒体，并划分预热、涂覆、固化、出料功能段。通过振动辅助流化与复合气体分布板的结合，能有效抑制微米级硅碳颗粒在传统流化床中容易出现的沟流、扬析问题，维持流化的稳定性；聚合物引入组件确保了聚合物蒸汽与硅碳颗粒的充分、均匀接触，实现了纳米级厚度且偏差极小的均匀包覆。

20、2、本实用新型实施例提供的卧式振动流化床式包覆装置，振动单元所提供的振动频率不仅用于辅助流化，其特定振幅（0.5-3mm）被设计为恰好能破碎聚合物冷凝液膜但不破坏已包覆的完整层，从而实现分子层级别的铺展与均匀化；同时，该振动能量与聚合物引入组件动能耦合并配合分区温控单元，确保了聚合物蒸汽在床层中的渗透深度和分布均匀性，三者联动控制保证产品的均匀包覆和一致性。

1.一种卧式振动流化床式包覆装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的卧式振动流化床式包覆装置，其特征在于，所述聚合物引入组件包括依次连接的聚合物蒸发器、蒸汽喷射管和金属扩散头，所述聚合物蒸发器位于涂覆段外侧，所述蒸汽喷射管倾斜布设在筒体上且其出口端伸入涂覆段，所述金属扩散头设置在蒸汽喷射管端部。

3.根据权利要求2所述的卧式振动流化床式包覆装置，其特征在于，所述蒸汽喷射管内设置有螺旋导流片，所述金属扩散头孔隙率为40%-60%。

4.根据权利要求1所述的卧式振动流化床式包覆装置，其特征在于，所述振动单元包括多个对称布置的振动电机，所述底座底部设置有弹簧支座。

5.根据权利要求1所述的卧式振动流化床式包覆装置，其特征在于，所述分区温控单元包括分别套装在预热段、涂覆段及固化段外壁的独立加热夹套，每个独立加热夹套均配合设置有铠装热电偶。

6.根据权利要求1所述的卧式振动流化床式包覆装置，其特征在于，所述复合气体分布板包括双层烧结金属板，所述双层烧结金属板之间填充有石英砂层，所述石英砂层颗粒的粒径呈双峰分布，其中一种颗粒粒径为0.6-0.8mm，另一种颗粒粒径为0.3-0.4mm，两种颗粒的质量比为（60-70）:（30-40），分布板开孔率30%-50%，孔径50-200μm。

7.根据权利要求1所述的卧式振动流化床式包覆装置，其特征在于，所述出料管外壁包覆有冷却夹套。

8.根据权利要求1所述的卧式振动流化床式包覆装置，其特征在于，所述筒体内壁覆盖有氧化铝陶瓷层，所述氧化铝陶瓷层厚度为0.2-0.5 mm，表面粗糙度ra≤0.1μm；所述筒体顶部安装有防静电离子棒。

9.根据权利要求1所述的卧式振动流化床式包覆装置，其特征在于，所述筒体靠近出料段的一侧顶部连接有多级旋风分离器。

10.根据权利要求1所述的卧式振动流化床式包覆装置，其特征在于，所述出料段顶部和流化气室均设置有泄爆片。