[0001] 本发明涉及硅负极材料领域，具体涉及一种硅负极材料膨胀体积消除装置及其消除方法。

[0002] 硅材料作为锂离子电池负极材料，具有最高的理论比容量4200mAh/g并因此一直受到人们的青睐，然而在充放电过程中，硅负极材料会产生巨大的体积膨胀效应，容易导致电极材料的粉化、脱落，这严重影响了硅负极材料的电化学性能。

[0003] 目前，针对硅负极材料体积膨胀效应的缺点，有许多改良的方法，比如对硅负极材料进行强酸、强碱处理，通过强酸、强碱的腐蚀造孔，可以有效的缓解硅负极材料的体积膨胀效应。但是，目前市场上常见的硅负极材料膨胀体积消除装置在实际使用过程中仍存在一些问题。

[0004] 比如申请号为201720632211.6的中国专利，公开了一种硅负极材料强酸碱处理的小型设备，包括支架、反应装置、收料装置和液体回收处理装置，所述反应装置固定安装在支架上端部，所述收料装置固定安装在反应装置的下端部，所述液体回收处理装置固定安装在收料装置的下端部；所述液体回收处理装置包括液体回收处理箱体、管道a、抽滤真空泵和液体回收口，所述液体回收处理箱体通过管道a连接有一抽滤真空泵，所述液体回收处理箱体的下端部还开设有一液体回收口。

[0005] 虽然上述硅负极材料强酸碱处理的小型设备能够对硅负极材料进行腐蚀造孔，缓解硅负极材料的体积膨胀效应，但是其在实际使用过程中无法连续生产，每次加注硅负极材料和反应液后需要待其充分反应并将反应完毕的硅负极材料全部取出后才能再次加注下一批硅负极材料和反应液，生产没有连续性，因此生产作业效率较低，不适用于硅负极材料强酸碱处理企业工业化生产使用。

[0020] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

[0021] 参见图1-图6所示，本发明提供的一种硅负极材料膨胀体积消除装置，包括底板1，底板1上表面固定安装有接料箱2、清洗箱3和中和箱4，接料箱2用于接收刮板输送机6输送过来的清洗干净的硅负极材料，清洗箱3用于清洗硅负极材料表面残留的反应液，中和箱4用于中和反应液，便于后续排放，中和箱4上表面固定安装有体积消除箱5，体积消除箱5用于对硅负极材料进行体积消除作业；中和箱4侧壁上布置有排液管15，排液管15用于排出中和箱4内的溶液；
清洗箱3上倾斜安装有一端位于清洗箱3内、另一端伸出清洗箱3的刮板输送机6，这样设计，硅负极材料落到刮板输送机6并随刮板输送机6上升过程中，清洗箱3内的清水能够洗去硅负极材料表面残留的反应液，保证硅负极材料干净整洁，清洗箱3的箱壁上布置有进水管7和出水管8，进水管7和出水管8用于清洗箱3内溶液流入和流出，工作过程中，进水管7和出水管8处于常开状态，从而保证清洗箱3内时刻具有足够干净的清水；
体积消除箱5侧面安装有用于向刮板输送机6上供料的下料管11；体积消除箱5底面上安装有与中和箱4内部连通的出液管12，反应液经出液管12进入中和箱4内与中和箱4内的溶液发生中和反应，由于出液管12处于常开状态，因此反应液能够随时进入中和箱4进行中和反应，故保证负极材料膨胀体积消除装置能够连续进行硅负极材料膨胀体积消除作业，因此生产作业效率较高；体积消除箱5内壁上倾斜安装有用于向下料管11输送硅负极材料的筛板14，筛板14能够阻挡硅负极材料而使反应液穿过落到体积消除箱5的箱底上，筛板14上方布置有两个分别与体积消除箱5前后内壁固定连接的带式输送机16，带式输送机16用于输送安装带18旋转，实现储液箱10连续注液和上料斗26连续上料，避免出现上料和注液间断，保证负极材料膨胀体积消除装置能够连续进行生产作业，因此可具有较高的工作效率，满足硅负极材料强酸碱处理企业工业化生产使用的需求，两个带式输送机16上的输送带17之间固定连接有安装带18，安装带18用于安装固定反应筒19，安装带18上安装有多个反应筒19，反应筒19用于盛装硅负极材料和反应液；体积消除箱5上表面安装有储液箱10和上料斗26，储液箱10用于存储反应液，上料斗26用于盛装待反应的硅负极材料，储液箱10下端安装有用于向反应筒19内注入反应液的进液管27，上料斗26下端安装有用于向反应筒19内注入硅负极材料的上料管25，进液管27和上料管25上安装有控制阀9，控制阀9用于控制上料管25和进液管27通断；
反应筒19包括与安装带18表面垂直固定连接的筒体21和滚动安装在筒体21内的搅拌
器22，搅拌器22用于搅拌硅负极材料和反应液，加速搅拌硅负极材料和反应液的反应，搅拌器22下端从筒体21下端伸出并与齿轮23固定连接；
体积消除箱5内壁上固定安装有支撑杆28，支撑杆28用于支撑固定齿条24，支撑杆28上固定安装有多条与齿轮23啮合连接的齿条24，齿条24与齿轮23啮合，随着反应筒19的移动，齿轮23会转动并带动搅拌器22转动。

[0022] 作为可选的实施方式，进水管7位于清洗箱3的箱壁上端；其中，出水管8位于清洗箱3的箱壁下端，这样设计，保证清洗箱3内水时刻保持流动。

[0023] 体积消除箱5内侧底面和内壁之间倾斜安装有与出液管12连通的引流板13，引流板13用于防止反应液在体积消除箱5内残留。

[0024] 筒体21外部紧套有固定圈20，固定圈20镶嵌在安装带18上，固定圈20方便安装带18固定筒体21，由于安装带18厚度较小，而筒体21高度较大，因此为了使筒体21和安装带18连接可靠，可通过固定圈20将安装带18与筒体21固定连接起来。

[0025] 下料管11下端出口位于刮板输送机6倾斜向下的一端的正上方；其中，刮板输送机6倾斜向下的一端支撑固定在清洗箱3内箱底上，这样设计，保证硅负极材料能够被清洗箱3内的清水清洗到。

[0026] 多个反应筒19在安装带18上呈矩形阵列分布；其中，进液管27和上料管25数量与安装带18上一列反应筒19的数量相等；
其中，多个进液管27和上料管25在一列反应筒19的正上方呈前后一字形排列，这样设计，保证安装带18上的一列反应筒19能够同时全部注入硅负极材料和反应液，不会漏注。

[0027] 支撑杆28数量有多根；其中，多条齿条24固定安装在多根支撑杆28上；
其中，齿条24的数量与安装带18上布置的反应筒19的行数相等；
其中，每条齿条24与一列反应筒19下方的齿轮23啮合，这样设计，保证所有的齿轮23均能够与齿条24啮合。

[0028] 一种硅负极材料膨胀体积消除方法，使用权利要求1-7任意一项的硅负极材料膨胀体积消除装置执行以下步骤：步骤一：将硅负极材料和反应液分别加入上料斗26和储液箱10内，然后将与反应液能够发生中和反应的溶液加入中和箱4内，最后，打开进水管7和出水管8向清洗箱3内注入清水；这样设计，不仅方便向反应筒19内加注硅负极材料和反应液，而且当反应筒19内的硅负极材料和反应液反应完毕后能够直接进入清洗箱3内进行清洗；
步骤二：启动带式输送机16和刮板输送机6，带式输送机16带动安装带18与输送带17同步转动，当一列反应筒19来到一列上料管25和一列进液管27的正下方时，控制带式输送机
16临时停止转动，然后打开控制阀9，通过一列上料管25和一列进液管27向一列反应筒19内注入硅负极材料和反应液，然后再控制带式输送机16继续转动，直到下一列反应筒19来到一列上料管25和一列进液管27的正下方为止，由于安装带18在带式输送机16的带动下不停的转动，因此一列上料管25和一列进液管27会不停的工作，相比传统的一次加注硅负极材料和反应液后需要待其反应完毕后才能再次加入硅负极材料和反应液的硅负极材料膨胀体积消除装置，本发明的硅负极材料膨胀体积消除装置能够实现连续注液和加料，生产作业速度和效率均大幅提升，实用性好，与此同时，齿条24带动齿轮23转动，齿轮23驱动搅拌器22转动搅拌筒体21内的硅负极材料和反应液，使硅负极材料和反应液充分反应，缓解硅负极材料的体积膨胀效应；
步骤三：当反应筒19旋转到带式输送机16的下方时，硅负极材料和反应液全部从反应筒19内倒出并落到筛板14上，这样设计，使得反应筒19全程自动出料，不影响其继续移动，硅负极材料沿着筛板14向下料管11滚动，反应液则穿过筛板14落到体积消除箱5的箱底并从出液管12流入中和箱4内与中和箱4内的溶液进行中和反应，反应完毕后从排液管15排出；
步骤四：硅负极材料进入下料管11后落到刮板输送机6上，由于刮板输送机6一端位于清洗箱3的箱底上，因此刮板输送机6在输送硅负极材料的过程中，清洗箱3内的清水能够对硅负极材料进行清洗，洗去硅负极材料表面残留的反应液，通过洗去硅负极材料表面残留的反应液，省去了后续使用硅负极材料前再进行清洗的麻烦；
步骤五：硅负极材料经刮板输送机6输出落入接料箱2内。

[0029] 作为可选的实施方式，步骤三中反应筒19内的硅负极材料和反应液没有充分反应完全前，反应筒19仍在带式输送机16上方水平移动，这样设计，保证硅负极材料和反应液具有充足的时间进行反应。

[0030] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。