(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202180004337.8 (22)申请日 2021.12.24 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2022.01.05 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/CN2021/141218 2021.12.24 (71)申请人 上海杉杉科技有限公司 地址 201209 上海市浦东 新区金海路3158 号 (72)发明人 马飞　刘冬冬　吴志红　李凤凤　 (74)专利代理 机构 北京市一法律师事务所 11654 代理人 樊文娜　刘荣娟 (51)Int.Cl. C01B 33/18(2006.01)H01M 4/36(2006.01) H01M 4/485(2010.01) H01M 4/62(2006.01) H01M 4/04(2006.01) B82Y 40/00(2011.01) B82Y 30/00(2011.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 球状负极活性材料的连续式制备方法及生 产设备 (57)摘要 本申请提供一种球状负极活性材料的连续 式制备方法及生产设备， 所述制备方法包括： 提 供包括单质硅和金属硅酸盐的第一混合物； 将所 述第一混合物自等离子体装置的顶部连续进料 至所述等离子体装置中， 使所述第一混合物熔 融， 形成第二混合物； 使所述第二混合物进入蒸 发装置， 气化形成气体混合物； 转移所述气体混 合物至沉碳装置， 并向所述沉碳装置通入碳源气 体， 其中所述气体混合物冷凝形成球状核体， 且 所述碳源气体吸附至所述球状核体的表面并发 生化学反应形成碳包覆层。 所述连续式制备方法 及生产设备能够提高球状负极活性材料的球形 度， 并且无需二次粉碎。 权利要求书3页 说明书11页 附图6页 CN 114401926 A 2022.04.26 CN 114401926 A 1.一种球 状负极活性材 料的连续式制备 方法， 其特 征在于， 包括： 提供包括单质硅和金属硅酸盐的第一混合物； 将所述第一混合物自等离子体装置的顶部连续进料至所述等离子体装置 中， 使所述第 一混合物熔融， 形成第二混合物； 使所述第二混合物进入蒸发装置， 气化形成气体混合物； 转移所述气体混合物至沉碳装置， 并向所述沉碳装置通入碳源气体， 其中所述气体混 合物冷凝形成球状核体， 且所述碳源气 体吸附至所述球状核体的表面并发生化学反应形成 碳包覆层。 2.根据权利要求1所述的球状负极活性材料的连续式制备方法， 其特征在于， 所述等离 子体装置的进料速率为40m/s～100m/s， 进料载气的流量为15L/min～40L/min， 等离子体气 源的流量为15L/mi n～30L/min， 等离子体功率 为30kW～120kW， 压力为10kPa～ 20kPa。 3.根据权利要求1所述的球状负极活性材料的连续式制备方法， 其特征在于， 将所述气 体混合物从所述蒸发装置的底部出料并自所述沉碳装置的底部进 料， 其中出料 处的温度为 1470K～2000K， 进料处的温度为85 0K～1220K。 4.根据权利要求1所述的球状负极活性材料的连续式制备方法， 其特征在于， 所述第 二 混合物于所述蒸发装置的蒸发室内气化， 且所述蒸发室 的温度为6100K以上， 压力为10kPa ～60kPa。 5.根据权利要求1所述的球状负极活性材料的连续式制备方法， 其特征在于， 还向所述 沉碳装置中通入辅助冷却气体， 且所述碳源气体和所述辅助冷却气体的流量比为0.1～1； 所述气体混合物于所述 沉碳装置的沉 碳室中冷凝， 且所述 沉碳室的温度为10 50K～1370K。 6.根据权利要求1所述的球状负极活性材料的连续式制备方法， 其特征在于， 所述单质 硅和所述金属硅酸盐的摩尔比值 为8～15。 7.根据权利要求1所述的球状负极活性材料的连续式制备方法， 其特征在于， 所述金属 硅酸盐包括 Li2SiO3， Li2Si2O5， LiOH， MgSiO3和Mg2SiO4中的至少一种。 8.根据权利要求1所述的球状负极活性材料的连续式制备方法， 其特征在于， 所述碳源 气体包括甲烷， 三聚氰胺， 苯胺， 乙烯， 乙炔， 丙烷， 丙炔， 甲醇及氟碳气体中的至少一种。 9.根据权利要求1所述的球状负极活性材料的连续式制备方法， 其特征在于， 所述碳包 覆层包括单质碳， 碳氢化 合物， 碳氮化 合物及氟碳 化合物中的至少一种。 10.根据权利要求1所述的球状负极活性材料的连续式制备方法， 其特征在于， 所述碳 包覆层的厚度不超过40nm， 且碳元素的质量占所述球状负极活性材料总质量的百分比不小 于0.5％～10％。 11.根据权利要求1至10任一项所述的球状负极活性材料的连续式制备方法， 其特征在 于， 自所述沉碳装置的底部通入所述碳源气体， 且还自所述沉碳装置的顶部 向所述沉碳装 置中输送球状多孔核体， 其中所述气体混合物吸 附于所述球状多孔核体的孔道中并冷凝， 以填充所述球状多孔核体的孔道， 且所述碳源气体吸附至所述球状多孔核体的表面并发生 化学反应形成碳包覆层。 12.根据权利要求1所述的球状负极活性材料的连续式制备方法， 其特征在于， 所述球 状负极活性材 料的粒径为10 0nm～50 μm， 且所述球 状负极活性材 料的球形度不小于 0.9。 13.一种球 状负极活性材 料的连续式生产设备， 其特 征在于， 包括：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114401926 A 2等离子体装置， 用于将包括单质硅和金属硅酸盐的第一混合物熔融形成第二混合物， 且所述第一混合物自所述 等离子体装置的顶部连续进料至所述 等离子体装置中； 蒸发装置， 与所述等离子体装置的底部连通， 用于使所述第二混合物气化形成气体混 合物； 沉碳装置， 与所述蒸发装置连通， 用于使所述气体混合物冷凝形成球状核体， 并在所述 球状核体表面形成碳包覆层。 14.根据权利要求13所述的球状负极活性材料的连续式生产设备， 其特征在于， 所述等 离子体装置包括： 等离子体室， 为形成所述第二混合物的场所， 且所述等离子体室工作时的等离子体功 率为30kW～120kW， 压力为10kPa～ 20kPa； 第一混合物进料口， 位于所述 等离子体室的顶部； 至少一个等离子体进气口， 位于所述等离子体室的侧壁， 用于提供等离子体气源， 且所 述等离子体进气口工作时， 所述离 子体气源的流 量为15L/mi n～30L/min。 15.根据权利要求13所述的球状负极活性材料的连续式生产设备， 其特征在于， 所述蒸 发装置包括： 蒸发室， 为所述第二混合物气化的场所， 且所述蒸发室工作时的温度 为1250K～2000K， 压力为10kPa～6 0kPa； 第二混合物进料口， 位于所述蒸发室的顶部并与所述 等离子体装置的底部连通； 导气口， 位于所述蒸发室的底部并与所述沉碳装置连通， 用于导出所述气体混合物， 且 所述导气口工作时， 所述 导气口处的温度为1470K～ 2000K。 16.根据权利要求15所述的球状负极活性材料的连续式生产设备， 其特征在于， 所述沉 碳装置包括： 沉碳室， 为形成所述球状核体和所述碳包覆层的场所， 且所述沉碳室工作时的温度为 800℃～1100℃； 进料口， 位于所述沉碳室的底部并与所述导气口连通， 用于输入所述气体混合物， 且所 述进料口工作时， 所述进料口处的温度为85 0K～1220K； 进气口， 位于所述 沉碳室的底部， 用于 输入碳源气体； 出料口， 位于所述 沉碳室的底部， 用于 输出所述球状负极活性材 料。 17.根据权利要求16所述的球状负极活性材料的连续式生产设备， 其特征在于， 所述连 续式生产设备还包括用于输送所述碳源气 体的第一输送管道， 且所述第一输送管道与所述 进气口连通。 18.根据权利要求16所述的球状负极活性材料的连续式生产设备， 其特征在于， 所述连 续式生产设备还 包括： 第一输送管道， 用于 输送所述 碳源气体； 第二输送管道， 用于 输送辅助冷却气体； 气体混合装置， 用于混合所述碳源气体和所述辅助冷却气体， 其中所述第一输送管道 和所述第二输送管道分别与所述气 体混合装置连通， 且所述气 体混合装置与所述进气口连 通。 19.根据权利要求17或18所述的球状负极活性材料的连续式生产设备， 其特征在于， 所权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114401926 A 3