超级电池材料的生产线及其制备工艺

241 编辑：中冶有色技术网来源：福建省鑫森炭业股份有限公司

2024-12-11 14:54:00

权利要求

1.一种超级电池材料的生产线，其特征在于，包括依次相连的破碎机、搅拌机以及活化炉，所述活化炉包括炉主体、上承料架、下承料架以及驱动机构，炉主体内设有加热箱，上承料架和下承料架倾斜设置并穿过加热箱，上承料架和下承料架的两端与驱动机构连接，驱动机构驱动上承料架和下承料架进行横向反复平移，上承料架上设有过滤孔，炉主体在上承料架较高一端上方设有进料管道，炉主体在上承料架较低一端的下方设有第一出料管道，炉主体在下承料架较低一端的下方设有第二出料管道;所述驱动机构包括电机、摆杆、导向架、导块、导杆、导轨以及驱动架，电机固定安装在炉主体的上端，电机的输出轴与摆杆的一端连接，摆杆的另一端与导块通过转轴转动连接，导杆水平连接在导向架的两侧，导杆与驱动架的上端连接，导向架设有弧形导槽，导块嵌入弧形导槽内滑动连接，导轨固定在炉主体上端，导杆与导轨滑动连接，导向架的下端与上承料架和下承料架活动连接。

2.如权利要求1所述的一种超级电池材料的生产线，其特征在于，驱动架包括主架体、导向柱、第一滑杆、第二滑杆、转接架以及转接板，导向柱固定连接在主架体的两侧，上承料架和下承料架的侧边设有固定板，固定板与导向柱滑动连接，导向柱上设有限位凸台，并且导向柱上套设有第一弹簧，第一弹簧的两端分别与固定板和限位凸台抵顶，第一滑杆水平设置并与炉主体滑动连接，第一滑杆的两端分别与主架体以及转接架连接，炉主体的上端设有导套，第二滑杆与导套滑动连接，第二滑杆的两端分别与转接架以及转接板连接，导管与转接板连接。

3.如权利要求1所述的一种超级电池材料的生产线，其特征在于，上承料架和下承料架的两侧设有沿水方向延伸的抵顶板，所述抵顶板的上表面设有第一凸粒，加热箱的内部设有活化腔，活化腔的侧壁设有上限位板和下限位板，所述上限位板内设有滑槽，所述滑槽内设有滑动连接的滑块，滑块的下表面设有第二凸粒，滑块的上表面开设有若干个容置槽，容置槽内设有第二弹簧，第二弹簧的上端与滑槽的上槽壁抵顶，第二弹簧的下端与容置槽到槽底壁抵顶。

4.如权利要求1所述的一种超级电池材料的生产线，其特征在于，所述炉主体的前端设有进气管，所述炉主体的后端排气管，炉主体内部设有分流气箱，进气管与分流气箱的内部连通，分流气箱的侧壁上设有若干个出气口，并且分流气箱在位于上端出气口的侧边设有朝向上承料架设置的上出气流道，分流气箱在位于下端出气口的侧边设有朝向下承料架设置的下出气流道。

5.如权利要求4所述的一种超级电池材料的生产线，其特征在于，下承料架的前端固定连接有水平板，水平板上设有滑动连接的挡板，挡板沿竖直方向延伸设置，挡板的上端伸入到分流气箱内并与分流气箱滑动连接，挡板上设有若干个导气口。

6.一种基于权利要求1-5任一项生产线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:

(1)原料进行干燥，干燥后的原料输送至破碎机进行破碎和过筛，过筛用的筛网数目为30-50目;

(2)将破碎后的物料导入至搅拌机中，并加入活化剂进行搅拌混合;

(3)将搅拌好的物料由进料管道持续输送至上承料架上，送料时电机启动带动上承料架前后反复平移，使上承料架反复平移并震动，将物料快速平铺开来，并且部分较小的物料通过过滤孔过滤掉落到下承料架上，实现物料的小分离;

(4)将氮气由进气管输送至炉主体内，加热箱加热至300-450℃对物料进行预处理，预处理时长为2-3小时;

(5)将活化气体由进气管输送至炉主体内，加热箱提升加热温至650-800℃对物料进行活化处理，活化时长为1-2小时，得到活化活性炭;

(6)之后启动电机带动上承料架和下承料架平移并震动，将制备的活性炭分别输送至第一出料管道和第二出料管道内，之后再采用回收箱对活性炭进行收集。

7.如权利要求6所述的一种制备方法，其特征在于，所述活化气体为水蒸汽和二氧化碳的混合气体，所述活化剂为氢氧化钠。

8.如权利要求6所述的一种制备方法，其特征在于，所述原料为棉籽壳。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及电池材料活化炉技术领域，具体涉及的是一种超级电池材料的生产线及其制备工艺。

背景技术

[0002]超级电容器介于电池与普通电容器之间，具有电容器的大电流快速充放电特性，同时也有电池的储能特性，并且重复使用寿命长，超级电容器在“充电-放电”过程中，实现电能-电场能-电能的转换，整个过程没有任何化学反应，不对周边环境造成污染，是一种理想的储能器。近年来，高比表面积、高纯度的活性炭作为超级电容器的电极材料倍受注目。活性炭利用其多孔特性完成储能，但是由于孔径的限制，电解质扩散及迁移的速率不高，因此会限制超级电容器的功率密度。

[0003]目前活性炭电池材料的生产线主要包括破碎机、搅拌器以及活化炉，其中活化炉设备尤为重要，原料需要在活化炉中进行预热，之后再逐渐升温对炉内预热后的材料进行活化处理，从而得到比表面积和孔径分布可控、性能优异的活性炭。但在实际生产中发现了以下问题，传统生产线中原料在经过破碎机破碎后大小不一，制备得到的活性炭的使用效果存在差异，因此在活化后还使用分离装置对大小不同的活性炭进行分选，从而影响了电池材料的生产效率。

[0004]有鉴于此，本申请人针对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

发明内容

[0005]本发明的其一目的在于提供一种超级电池材料的生产线，能够对活化炉内的大小不同的活性炭进行分选，同时提升活性炭的活化效果。

[0006]本发明的其二目的在于提供一种制备工艺，能够有效提高超级电池材料的制备效率。

[0007]为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种超级电池材料的生产线，包括依次相连的破碎机、搅拌机以及活化炉，所述活化炉包括炉主体、上承料架、下承料架以及驱动机构，炉主体内设有加热箱，上承料架和下承料架倾斜设置并穿过加热箱，上承料架和下承料架的两端与驱动机构连接，驱动机构驱动上承料架和下承料架进行横向反复平移，上承料架上设有过滤孔，炉主体在上承料架较高一端上方设有进料管道，炉主体在上承料架较低一端的下方设有第一出料管道，炉主体在下承料架较低一端的下方设有第二出料管道。

[0008]进一步的，所述驱动机构包括电机、摆杆、导向架、导块、导杆、导轨以及驱动架，电机固定安装在炉主体的上端，电机的输出轴与摆杆的一端连接，摆杆的另一端与导块通过转轴转动连接，导杆水平连接在导向架的两侧，导杆与驱动架的上端连接，导向架设有弧形导槽，导块嵌入弧形导槽内滑动连接，导轨固定在炉主体上端，导杆与导轨滑动连接，导向架的下端与上承料架和下承料架活动连接。

[0009]进一步的，驱动架包括主架体、导向柱、第一滑杆、第二滑杆、转接架以及转接板，导向柱固定连接在主架体的两侧，上承料架和下承料架的侧边设有固定板，固定板与导向柱滑动连接，导向柱上设有限位凸台，并且导向柱上套设有第一弹簧，第一弹簧的两端分别与固定板和限位凸台抵顶，第一滑杆水平设置并与炉主体滑动连接，第一滑杆的两端分别与主架体以及转接架连接，炉主体的上端设有导套，第二滑杆与导套滑动连接，第二滑杆的两端分别与转接架以及转接板连接，导管与转接板连接。

[0010]进一步的，上承料架和下承料架的两侧设有沿水方向延伸的抵顶板，所述抵顶板的上表面设有第一凸粒，加热箱的内部设有活化腔，活化腔的侧壁设有上限位板和下限位板，所述上限位板内设有滑槽，所述滑槽内设有滑动连接的滑块，滑块的下表面设有第二凸粒，滑块的上表面开设有若干个容置槽，容置槽内设有第二弹簧，第二弹簧的上端与滑槽的上槽壁抵顶，第二弹簧的下端与容置槽到槽底壁抵顶。

[0011]进一步的，所述炉主体的前端设有进气管，所述炉主体的后端排气管，炉主体内部设有分流气箱，进气管与分流气箱的内部连通，分流气箱的侧壁上设有若干个出气口，并且分流气箱在位于上端出气口的侧边设有朝向上承料架设置的上出气流道，分流气箱在位于下端出气口的侧边设有朝向下承料架设置的下出气流道。

[0012]进一步的，下承料架的前端固定连接有水平板，水平板上设有滑动连接的挡板，挡板沿竖直方向延伸设置，挡板的上端伸入到分流气箱内并与分流气箱滑动连接，挡板上设有若干个导气口。

[0013]一种基于上述生产线的制备方法，包括以下步骤:

(1)原料进行干燥，干燥后的原料输送至破碎机进行破碎和过筛，过筛用的筛网数目为30-50目;

(2)将破碎后的物料导入至搅拌机中，并加入活化剂进行搅拌混合;

(4)将氮气由进气管输送至炉主体内，加热箱加热至300-450℃对物料进行预处理，预处理时长为2-3小时;

(5)将活化气体由进气管输送至炉主体内，加热箱提升加热温至650-800℃对物料进行活化处理，活化时长为1-2小时，得到活化活性炭;

[0014]进一步的，所述活化气体为水蒸汽和二氧化碳的混合气体，所述活化剂为氢氧化钠。

[0015]进一步的，所述原料为棉籽壳。

[0016]与现有技术相比，有益效果在于，本发明通过在活化炉内部设有上承料架和下承料架，并且在上承料架的进料端设置过滤孔从而达到分选物料的效果，使得物料在活化炉内进行活化时能够对物料尺寸进行自动化分选，提高生产效率。并且上承料架和下承料架通过驱动机构进行反复平移振动，在此过程中物料能够更加迅速并且均匀的分散在上承料架和小承料架上，使得物料能够更充分的与活化气体进行活化反应，提升活化炉的活化质量和活化效率，进一步提升了本发明生产线的制备效率。

附图说明

[0017]图1为本发明活化炉的外形结构立体图。

[0018]图2为本发明活化炉的剖面结构立体图。

[0019]图3为本发明活化炉的另一剖面结构立体图。

[0020]图4为本发明活化炉的剖面结构侧视图。

[0021]图5为图3中A区域的局部放大图。

[0022]图6为图4中B区域的局部放大图。

[0023]图中：炉主体1、加热箱11、上限位板111、下限位板112、滑槽113、滑块114、第二凸粒115、第二弹簧116、进料管道12、第一出料管道13、第二出料管道14、导套15、进气管16、排气管17、分流气箱18、出气口181、上出气流道182、下出气流道183、上承料架21、下承料架22、固定板23、抵顶板24、第一凸粒241、电机31、摆杆32、导向架33、弧形导槽331、导块34、导杆35、导轨36、驱动架4、主架体41、导向柱42、限位凸台421、第一弹簧422、第一滑杆43、第二滑杆44、转接架45、转接板46、水平板51、挡板52、导气口53。

具体实施方式

[0024]为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

[0025]如图1-6所示，一种超级电池材料的生产线，包括依次相连的破碎机、搅拌机以及活化炉，破碎机和搅拌机可采用市面上常规售卖的设备，在此不做过多赘述。所述活化炉包括炉主体1、上承料架21、下承料架22以及驱动机构，炉主体1内设有加热箱11，加热腔的内部设有加热腔。上承料架21和下承料架22由后向前向下倾斜设置，并且上承料架21和下承料架22的大部分区域穿过加热腔，使得加热箱11能够对上承料架21和下承料架22进上的物料进行充分电加热。上承料架21和下承料架22的两端与驱动机构连接，驱动机构驱动上承料架21和下承料架22进行横向反复平移，上承料架21上设有过滤孔211，在反复平移的过程中，能够有利于物料迅速在上承料架21上进行分散。炉主体1在上承料架21较高一端上方设有进料管道12，进料管道12可用于输入炉主体1在上承料架21较低一端的下方设有第一出料管道13，炉主体1在下承料架22较低一端的下方设有第二出料管道14，第一出料管道13和第二出料管道14的下端可分别与回收箱连接，当活化炉进行活化后，上承料架21上的活性炭落入第一出料管道13进行收集，而下承料架22上的活性炭落入到第二出料管道14内进行收集。

[0026]在本实施例中，所述驱动机构包括电机31、摆杆32、导向架33、导块34、导杆35、导轨36以及驱动架4，电机31固定安装在炉主体1的上端，电机31的输出轴与摆杆32的一端连接，摆杆32的另一端与导块34通过转轴转动连接，导杆35水平连接在导向架33的两侧，导杆35与驱动架4的上端连接，导向架33设有弧形导槽331，导块34嵌入弧形导槽331内滑动连接，导轨36固定在炉主体1上端，导杆35与导轨36滑动连接，导轨36能对导杆35进行导向和支撑，使得导杆35平移更加平稳。导向架33的下端与上承料架21和下承料架22活动连接。驱动架4包括主架体41、导向柱42、第一滑杆43、第二滑杆44、转接架45以及转接板46，导向柱42固定连接在主架体41的左右两侧，上承料架21和下承料架22的左右两侧设有固定板23，固定板23与导向柱42滑动连接，导向柱42上设有限位凸台421，并且导向柱42上套设有第一弹簧422，第一弹簧422的两端分别与固定板23和限位凸台421抵顶，使上承料架21和下承料架22能够与主架体41活动连接。第一滑杆43水平设置并与炉主体1滑动连接，第一滑杆43的两端分别与主架体41以及转接架45连接，炉主体1的上端设有导套15，第二滑杆44与导套15滑动连接，导套15能够对第二滑杆44进行支撑，使导向架33连接更加牢固。第二滑杆44的两端分别与转接架45以及转接板46连接，导管与转接板46连接。采用上述结构后，电机31驱动摆杆32旋转，摆杆32在旋转的过程中会带动导块34在导向架33内沿着弧形导槽331的延伸方向反复上下滑动，从而驱动导向架33不断前后反复平移，之后通过导杆35进行传导带动前后两端的驱动架4进行同步平移。

[0027]为了使物料能够更加快速均匀的铺散在上承料架21和下承料架22上，上承料架21和下承料架22的两侧设有沿水方向延伸的抵顶板24，所述抵顶板24的上表面设有第一凸粒241，加热箱11的内部设有活化腔，活化腔的侧壁设有上限位板111和下限位板112，抵顶板24设置于上限位板111以及下限位板112之间，所述上限位板111内设有滑槽113，所述滑槽113内设有滑动连接的滑块114，滑块114的下表面设有第二凸粒115，第二凸粒115位于两个第一凸粒241之间，滑块114的上表面开设有若干个容置槽，容置槽内设有第二弹簧116，第二弹簧116的上端与滑槽113的上槽壁抵顶，第二弹簧116的下端与容置槽到槽底壁抵顶。采用上述结构后，当驱动机构驱动上承料架21和下承料架22平移时，滑块114在第二弹簧116的弹力作用下，能够使第二凸粒115与抵顶板24上的第一凸粒241始终保持有效接触，由于上承料架21和下承料架22是通过第一弹簧422与导向架33活动连接的，这样就会让上承料架21和下承料架22在平移时产生反复振动，使物料能够迅速铺张开来，同时也能够增强过滤孔211的分选效果，加快分选效率。并且当上承料架21和下承料架22上的物料逐渐增多时，上承料架21和下承料架22会发生下沉的现象，此时第二弹簧116能够抵顶滑块114使滑块114能够保持与抵顶板24的接触，从而确保上承料架21和下承料架22在平移时保持振动状态。

[0028]在本实施例中，所述炉主体1的前端设有进气管16，所述炉主体1的后端排气管17，炉主体1内部设有分流气箱18，进气管16与分流气箱18的内部连通，分流气箱18的侧壁上设有若干个出气口181，并且分流气箱18在位于上端出气口181的侧边设有朝向上承料架21设置的上出气流道182，分流气箱18在位于下端出气口181的侧边设有朝向下承料架22设置的下出气流道183。下承料架22的前端固定连接有水平板51，水平板51上设有滑动连接的挡板52，挡板52沿竖直方向延伸设置，挡板52的上端伸入到分流气箱18内并与分流气箱18滑动连接，挡板52上设有若干个导气口53。采用上述结构后，预处理和活化处理时，氮气以及活化气体可通过进气管16导入到分流气箱18内，气体通过出气口181和上出气流道182输送至上承料架21上。气体通过导气口53和出气口181后再通过下出气流道183输送至下承料架22上。使气体沿着上承料架21和下承料架22的延伸方向输送。由于体积较大的物料需要更多的活化气体进行反应，因此上出气流道182的出气量可设置较大使得上承料架21上的物料能够迅速充分的与活化气体接触。而承料架上的物料由于数量过少，因此下出气流道183的初始出气量可以设置较小，当下承料架22上的物料逐渐增多时，上承料架21会发生下沉，上承料架21下沉时带动水平板51一起下沉，从而向下拉动挡板52，减小挡板52对出气口181的遮挡面积，增大气体流量，使下承料架22上的物料也能够进行充分反应。

[0029]作为本发明的另一种实施例，如附图2和附图4所示，加热箱11的前后两端可设置隔热板，隔热板上具有供上承料架21和下承料架22穿过的穿口，抽口的高度略大于上承料架21和下承料架22的高度，避免上承料架21和下承料架22在平移时发生干涉现象，并且上出气流道182和下出气流道183可延伸至穿口处，使得更多的活化气体能够更快的进入加热箱11内部。此外，隔热板上具有与排气管连通的出气管，以便将生成的废气一同排出炉主体。这样一来能够让加热箱11的隔热效果更好进一步提高活化效率。

[0030]一种基于上述生产线的制备方法，包括以下步骤:

(1)原料进行干燥，干燥后的原料输送至破碎机进行破碎和过筛，过筛用的筛网数目为30-50目;

(2)将破碎后的物料导入至搅拌机中，并加入活化剂进行搅拌混合;

(3)将搅拌好的物料由进料管道12持续输送至上承料架21上，送料时电机31启动带动上承料架21前后反复平移，使上承料架21反复平移并震动，将物料快速平铺开来，并且部分较小的物料通过过滤孔211过滤掉落到下承料架22上，实现物料的小分离;

(4)将氮气由进气管16输送至炉主体1内，加热箱11加热至300-450℃对物料进行预处理，预处理时长为2-3小时;

(5)将活化气体由进气管16输送至炉主体1内，加热箱11提升加热温至650-800℃对物料进行活化处理，活化时长为1-2小时，得到活化活性炭;

(6)之后启动电机31带动上承料架21和下承料架22平移并震动，将制备的活性炭分别输送至第一出料管道13和第二出料管道14内，之后再采用回收箱对活性炭进行收集。

[0031]优选的，所述活化气体为水蒸汽和二氧化碳的混合气体，所述活化剂为氢氧化钠。所述原料为棉籽壳。

[0032]与现有技术相比，有益效果在于，本发明通过在活化炉内部设有上承料架21和下承料架22，并且在上承料架21的进料端设置过滤孔211从而达到分选物料的效果，使得物料在活化炉内进行活化时能够对物料尺寸进行自动化分选，提高生产效率。并且上承料架21和下承料架22通过驱动机构进行反复平移振动，在此过程中物料能够更加迅速并且均匀的分散在上承料架21和小承料架上，使得物料能够更充分的与活化气体进行活化反应，提升活化炉的活化质量和活化效率，进一步提升了本发明生产线的制备效率。

[0033]上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

说明书附图(6)