一种评价钠离子正极材料稳定性的处理装置的制作方法

1.本实用新型材料稳定性实验设备技术领域，具体涉及一种评价钠离子正极材料稳定性的处理装置。


背景技术：

2.钠离子电池正极材料由于钠资源丰富，成本低廉，具有较好的大规模商业应用前景。其中钠电层状正极材料与锂电三元材料制备工艺相似，具有比容量高、制备简单、电压范围可调等优势，被视为最可能率先实现商业化的钠电正极材料类型。钠电层状氧化物存在的缺点之一就是稳定性较差，正极材料稳定性好坏是决定钠电层状材料是否可以商业化的关键，很多研究者针对改善材料稳定性进行了大量工作，但如何快速有效评价材料稳定性仍属于空白。
3.目前评价材料稳定性的方法就是将物料在空气中放置1天以上，结合电性能或xrd检测手段，考察材料的劣化效果。但没有一个可控的、可用于快速进行平行比较的处理方法。
4.将物料在空气中放置1天以上的处理方式的处理周期长，同时没有对环境的湿度和空气的成分进行严格管控，不利于平行比较。测试数据很可能没有代表性，不能很好地反映材料稳定性的改善程度。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题在于：提供一种对钠电正极材料进行稳定性恶化处理的装置，其便于物料平铺，存储环境气氛成分可控，可使物料与特定组分气体进行充分接触和反应，可以实现在相同条件下少量、多批、快速的稳定性恶化处理，便于材料稳定性好坏的判断。
6.本实用新型提出的技术方案为：
7.一种评价钠离子正极材料稳定性的处理装置，包括罐体、盖体和连通结构；
8.所述盖体活动安装在所述罐体的上端，所述连通结构连通所述罐体内腔和罐体外部，所述罐体包括内壁和外壁，所述内壁从上到下依次设有多个可拆装的筛网，
9.还包括加热装置，加热装置用于加热罐体内的气体。
10.优选的，所述连通结构包括至少一个第一管件，所述第一管件设置在所述罐体和/或所述盖体上；所述第一管件设置在所述罐体上时，所述第一管件贯穿所述外壁和所述内壁后与所述罐体的内腔连通；所述第一管件设置在所述盖体上时，所述第一管件贯穿所述盖体的上下两壁后与所述罐体的内腔连通。
11.优选的，所述内壁和所述外壁之间形成夹套空腔，所述内壁设有透气口，所述罐体内腔和所述夹套空腔通过所述透气口连通，所述连通结构包括至少一个第二管件，所述第二管件贯穿所述外壁后与所述夹套空腔连通。
12.优选的，所述连通结构还包括第三管件，所述第三管件贯穿所述盖体的上下两壁
后与所述罐体的内腔连通。
13.优选的，所述透气口设有透气帽，所述透气帽上方封闭，所述透气帽圆柱形的外壁上开设多个通孔。
14.优选的，所述内壁内径为从上到下递减的阶梯状，多个所述筛网依次放置在所述内壁的阶梯上。
15.优选的，所述筛网设有把手。
16.优选的，所述加热装置包括安装座，所述罐体与所述安装座贴紧，所述安装座内设有加热层。
17.优选的，所述安装座的上端面设有凹槽，所述罐体的下端卡入所述凹槽内，所述加热层设置在所述凹槽内。
18.优选的，还包括隔热保温层，隔热保温层设置在加热层的外部。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
20.本实用新型的待烘干样品的反应气体成分可控，通气流量可控，以及气体的反应温度可控；便于不同批次处理样品的平行比较。
21.由于反应温度越高，物料的反应活性越高，参与恶化的气体的反应越剧烈，材料恶化速度越快，这样更有利于加速物料的恶化反应，在短时间内即可完成正极材料的恶化处理，实现快速评价。
22.罐体的内部设计有利于实现多批的少量物料的平铺放置，同时在相同处理条件下与能够破坏材料稳定性的例如二氧化碳等气体进行充分反应，实现物料恶化处理条件的均一化，可用少量的物料实现对物料稳定性的评价。
附图说明
23.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
24.图1为本实用新型的结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例3的罐体结构示意图；
26.图3为本实用新型实施例3的罐体结构示意图；
27.图4为本实用新型环形把手的筛网结构示意图；
28.图5为本实用新型u型把手的筛网结构示意图；
29.图6为本实用新型的透气帽结构示意图。
30.图中：1、罐体；11、内壁；12、外壁；13、夹套空腔；2、盖体；3、加热装置；31、安装座；311、加热层；312、凹槽；313、隔热保温层；4、连通结构；41、第一管件；42、第二管件；43、第三管件；5、透气口；51、透气帽；6、筛网；61、把手。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例都属于本实用新型保护的范围。
32.为了清晰的描述和理解本专利，除本专利设计的工装外，其他的能够用到的工装结构和设备部分结构在图中也已给出。
33.实施例1
34.请参照图1-6，本实施例公开了一种评价钠离子正极材料稳定性的处理装置，包括罐体1、盖体2、连通结构4和加热装置3；可开合的所述盖体2安装在所述罐体1的上端，连通结构4连通所述罐体1内腔和罐体1外部，所述罐体1包括内壁11和外壁12，所述罐体1内腔从上到下依次设有多个可拆装的筛网6，还包括加热装置3，加热装置3用于加热所述罐体1内的气体。
35.钠离子电池正极材料是在水和co2同时存在的情况下破坏最大，因此通入一定组分气体，气体组分可以提升co2的含量，通过加热夹套空腔13内的气体，是为了提升co2与微湿物料的反应温度，从而提升反应速度，考察物料抗恶化反应的程度。
36.作为进一步的方案，内壁11内径为从上到下依次递减的阶梯状，筛网6从上到下依次放置在内壁11的阶梯上，显然，将内壁11设置成阶梯状，能够方便放置多层筛网6，无需另外采用支撑筛网6的结构。
37.具体地，将物料放置在筛网6上，并从下到上依次放入罐体1内，然后盖上盖体2，将负压设备与连通结构4连通，抽真空后关闭连通结构4，将气瓶与连通结构4连接，从而能够向罐体1内注入特定的气体，然后通过加热装置3加热罐体1，产生的蒸汽可通过设置在罐体1内的吸水结构吸收（例如吸水树脂）。
38.实施例2
39.在实施例1的基础上对连通结构4做出详细说明。
40.请参考图1、图2、图3，连通结构4包括至少一个第一管件41。
41.当采用一个第一管件41时，第一管件41可设置在罐体1或者盖体2上，第一管件41设置在罐体1上时，第一管件41贯穿外壁12和内壁11后与罐体1的内腔连通；第一管件41设置在盖体2上时，第一管件41贯穿盖体2的上下两壁后与罐体1的内腔连通。
42.仅采用一根第一管件41时，可采用三通分别与气瓶和负压设备连通，根据使用时的需求，开闭连接在三通上管道的阀门，根据采用的特定气体的密度调节第一管件41设置的位置。
43.采用两根第一管件41时，将负压设备与其中一根第一管件41连通，另一根第一管件41与气瓶连通，抽真空后通过气瓶向罐体1内通入气体。
44.采用三根第一管件41时，将两根设置在罐体1上的第一管件41分别与负压设备和气瓶连通，最后一根则设置在盖体2上，使用时，利用负压设备抽真空，当真空表的压力值回0后，关闭连接负压设备的第一管件41，维持压力值为0的附近，可以打开设置在盖体2上的第一管件41和连通气瓶的第一管件41，保证以一定流量进行通气和排气，将在烘干微湿物料过程中产生的蒸汽进行排出。
45.实施例3
46.在实施例1的基础上对罐体1的内部结构作出进一步改进。
47.参考图2、图3，内壁11和外壁12之间形成夹套空腔13，内壁11设置透气口5，内壁11和夹套空腔13通过透气口5连通，所述罐体1的外部设有至少一个第二管件42，第二管件42贯穿所述外壁12后与所述夹套空腔13连通。
48.作为更进一步的方案，所述第二管件42的数量为两个；其中一个第二管件42连接负压设备，另一个第二管件42连接气瓶。
49.作为更进一步的方案，连通结构4还包括第三管件43，第三管件43贯穿盖体2的上下两壁后与罐体1的内腔连通。
50.实施例4
51.在实施例3的基础上对透气口5做出进一步改进。
52.请参考图2、图6，透气口5上安装透气帽51，透气口5和透气帽51的具体连接方式包括但不限于一体成型、卡接、螺纹连接等。
53.透气帽51上方封闭，并在透气帽51圆柱形的壁上开设多个通孔，此设计能够阻挡烘干时物料掉入透气口5中形成堵塞。透气帽51圆周开数个通孔，通孔便于夹套空腔13内的气体均匀通入罐体1中，与物料反应。
54.需要说明的是，透气口5还可以采用其他结构实现，例如采用如图1所示的管状结构，为了避免物料掉入管状结构内，可将管状结构上端封闭，并在管状结构的侧壁上开设多个用于透气的通孔；透气口5还可以是设置在内壁11侧壁上的通孔。
55.实施例5
56.在实施例1的基础上对筛网6逐层安装的结构作出详细说明。
57.请参考图1-5，内壁11设置内径从上到下依次递减的阶梯状，筛网6从上到下依次放置在内壁11的台阶面上。
58.作为更进一步的方案，筛网6的目数为20～400目。
59.作为更进一步的方案，筛网6设有把手61，把手61可以是如图3所示的环状，也可以是如图4所示的u型（数量至少是一个）。
60.实施例6
61.在实施例1的基础上对加热装置3做出详细说明。
62.请参考图1，加热装置3包括安装座31，罐体1放置在安装座31上，安装座31内设有加热层311，加热层311内的加热电阻丝通电后发热，进而通过热传递的方式将热量传递至罐体1内的气体。
63.作为更进一步的方案，安装座31的上端面设有凹槽312，罐体1的下端卡入凹槽312内，加热层311设置在凹槽312内，罐体1插入到凹槽312内一方面能够限制罐体1的位置，另一方面也能够增加罐体1与加热层311的接触面积，提高热传递效率。
64.作为更进一步的方案，还包括隔热保温层313，隔热保温层313设置在加热层311的外部，一方面能够防止操作人员发生烫伤，另一方面也能够降低热量损耗。
65.需要说明的是，加热装置3还可以采用其他能够实现加热的现有技术，但加热的温度需要满足120～230℃的范围，例如电磁加热器、红外线加热器、电阻加热器等。
66.还需要说明的是，加热装置3还可设置在罐体1的内部或者外壁12内，只要能够实现加热罐体1内的气体即可。
67.实施例7
68.在实施例1的基础上对盖体2和罐体1的连接方式作出详细说明。
69.参考图1、图2、图3，盖体2和罐体1可采用铰接、卡接、栓接等方式可拆卸连接，并采用密封结构将两者密封，盖体2可以是弧形也可以是板状。
70.罐体1上有一圈向外围凸出的不锈钢环，环上有多个可以用螺栓固定的螺孔，盖体2与不锈钢环中间有一个密封圈，盖体2的边缘部分设置多个可以用螺栓固定的螺孔，用蝶形螺丝将罐体1和盖体2连接固定。
71.实施例8
72.综合实施例3，实施例4和实施例6的改进后，对整个装置的具体操作方式作出详细说明。
73.步骤一、将罐体1放入到加热烘干装置的凹槽312处，固定好。
74.步骤二、打开盖体2，将内壁11上承托物料的筛网6依次拿出，在筛网6上直接平铺按照固定水料比混合的微湿物料（可以直接承托物料，也可以将物料放置在滤纸上后再放到筛网6上处理），将装好料的筛网6，按照顺序放回罐体1内部。
75.步骤三、在盖体2与罐体1之间加入密封垫，采用蝶形螺丝将罐体1与盖体2进行密合密封。
76.步骤四、将一根第二管件42连接负压设备，另一根第二管件42连接流量计，流量计连接特定组分气体的气瓶。
77.步骤五、关闭盖体2上的第三管件43的球阀；打开连接负压设备的第二管件42上的球阀；关闭连接气瓶的第二管件42上的球阀，打开负压设备，抽出罐体1的气体，使得真空表（真空表设置在第二管件42上）的压力值为-0.1，然后停止抽真空。
78.步骤六、关闭连接负压设备的第二管件42的球阀；打开连接气瓶的第二管件42的球阀，通过流量计通入一定流量的特定组分气体。当真空表的压力值回0后，维持压力值为0的附近，可以打开第三管件43的球阀，保证以一定流量进行通气和排气，将在烘干微湿物料过程中产生的蒸汽进行排出。
79.步骤七、用电源线连接外部电源，开启加热开关，设定好处理时间，加热层311内的加热电阻丝通电后发热，从而将罐体1内特定组分的气体加热。
80.步骤八、物料处理完成后，关闭加热开关，关闭连接气瓶的第二管件42的球阀，打开盖体2，将承托物料的筛网6拿出，取恶化处理后的物料，进行电性能或xrd检测手段，考察材料的劣化程度，从而评价物料的稳定性。
81.需要说明的是，抽真空的目的是将罐体1内的空气排除干净，保证物料恶化的时候，它的整个的环境的气体的组分都是一定的，便于平行比较。
82.还需要说明的是，上述实施例中的负压设备可采用真空泵。
83.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种评价钠离子正极材料稳定性的处理装置，包括罐体（1）、盖体（2）和连通结构（4）；所述盖体（2）活动安装在所述罐体（1）的上端，所述连通结构（4）连通所述罐体（1）内腔和罐体（1）外部，所述罐体（1）包括内壁（11）和外壁（12），所述内壁（11）从上到下依次设有多个可拆装的筛网（6），还包括加热装置（3），加热装置（3）用于加热罐体（1）内的气体。2.根据权利要求1所述的评价钠离子正极材料稳定性的处理装置，其特征在于，所述连通结构（4）包括至少一个第一管件（41），所述第一管件（41）设置在所述罐体（1）和/或所述盖体（2）上；所述第一管件（41）设置在所述罐体（1）上时，所述第一管件（41）贯穿所述外壁（12）和所述内壁（11）后与所述罐体（1）的内腔连通；所述第一管件（41）设置在所述盖体（2）上时，所述第一管件（41）贯穿所述盖体（2）的上下两壁后与所述罐体（1）的内腔连通。3.根据权利要求1所述的评价钠离子正极材料稳定性的处理装置，其特征在于，所述内壁（11）和所述外壁（12）之间形成夹套空腔（13），所述内壁（11）设有透气口（5），所述罐体（1）内腔和所述夹套空腔（13）通过所述透气口（5）连通，所述连通结构（4）包括至少一个第二管件（42），所述第二管件（42）贯穿所述外壁（12）后与所述夹套空腔（13）连通。4.根据权利要求3所述的评价钠离子正极材料稳定性的处理装置，其特征在于，所述连通结构（4）还包括第三管件（43），所述第三管件（43）贯穿所述盖体（2）的上下两壁后与所述罐体（1）的内腔连通。5.根据权利要求3所述的评价钠离子正极材料稳定性的处理装置，其特征在于，所述透气口（5）设有透气帽（51），所述透气帽（51）上方封闭，所述透气帽（51）圆柱形的外壁（12）上开设多个通孔。6.根据权利要求1所述的评价钠离子正极材料稳定性的处理装置，其特征在于，所述内壁（11）内径为从上到下递减的阶梯状，多个所述筛网（6）依次放置在所述内壁（11）的阶梯上。7.根据权利要求1所述的评价钠离子正极材料稳定性的处理装置，其特征在于，所述筛网（6）设有把手（61）。8.根据权利要求1-7中任意一项所述的评价钠离子正极材料稳定性的处理装置，其特征在于，所述加热装置（3）包括安装座（31），所述罐体（1）与所述安装座（31）贴紧，所述安装座（31）内设有加热层（311）。9.根据权利要求8所述的评价钠离子正极材料稳定性的处理装置，其特征在于，所述安装座（31）的上端面设有凹槽（312），所述罐体（1）的下端卡入所述凹槽（312）内，所述加热层（311）设置在所述凹槽（312）内。10.根据权利要求9所述的评价钠离子正极材料稳定性的处理装置，其特征在于，还包括隔热保温层（313），隔热保温层（313）设置在加热层（311）的外部。

技术总结
本实用新型属于材料稳定性实验设备技术领域，具体涉及一种评价钠离子正极材料稳定性的处理装置。包括罐体、盖体和连通结构；所述盖体活动安装在所述罐体的上端，所述连通结构连通所述罐体内腔和罐体外部，所述罐体包括内壁和外壁，所述内壁从上到下依次设有多个可拆装的筛网，还包括加热装置，加热装置用于加热罐体内的气体。本实用新型便于不同批次处理样品的平行比较；能够在短时间内完成恶化处理，实现快速评价。现快速评价。现快速评价。


技术研发人员：陈威 王晚林 朱健 白立雄 周来 王凤
受保护的技术使用者：湖南长远锂科新能源有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/7/28