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全封闭惰性气氛保护高温电化学材料合成与处理系统

发布时间: 2026-01-21    浏览次数:700

本系统是一套高度集成化、功能完备的先进材料制备与电化学研究平台。其核心设计理念在于,为对空气/水分极度敏感的先进材料(尤其是碱金属/碱土金属体系、新型电极/电解质材料)的合成、预处理、转移、封装及高温电化学测试,提供一个全程无缝、超低水氧环境(通常<1 ppm O₂ & H₂O) 的保护,彻底避免样品在关键步骤中因暴露于空气而变性失效。

  

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应用领域
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设备特点:

1. 惰性气氛手套箱工作站
  · 功能:作为整个系统的操作中枢与环境屏障。内部充满高纯惰性气体(如Ar、N₂),并配备净化循环系统,维持腔体内持续的超低水氧含量。
  · 作用:在此环境中,可安全地进行对空气敏感原料的称量、混合、装填,以及反应后产物的取出、破碎、表征样品制备及真空封装等所有手动操作。它同时是连接管式炉与电解炉的“洁净走廊”,实现物料的安全传递。
2. 高温管式炉(集成于手套箱内或通过过渡舱连接)
  · 功能:提供精确可控的高温热处理环境。

  · 作用:主要用于材料的预烧结、退火、还原、碳化等预处理工艺,或某些对气氛要求严苛的固相合成反应。物料在手套箱中装填入石英管/刚玉管后,可直接在同气氛环境下进行高温处理,冷却后无需暴露即可转移至下一步,保证了材料在特定相结构或价态下的纯净度。


3. 自动提升井式熔盐电解炉(位于手套箱主舱内)
  · 功能:在惰性气氛保护下,进行高温熔盐电化学实验的核心装置。
  · 特点与作用:
  · 自动提升机构:可实现电极(尤其是工作电极)在高温熔盐中的程序化升降,用于金属/合金的电沉积、氧化物/矿物的电化学还原(FFC法、OS法)、固态/液态电极材料的高温电化学性能测试、熔盐电解精炼等。
 · 井式设计:炉体深置于手套箱内,坩埚位于底部,电极系统从上方插入,便于操作和观察。
 · 精确控温:与高温炉类似,具备精确的升降温程序控制。
 · 集成化:通常配套高温电极密封馈入系统、多通道电化学工作站,可在实验过程中实时监测电流、电压、阻抗等信号。

设备名称

高温预热无氧熔盐电解系统

规格型号

NBD-HTGB-4G1200-10TIRY/1780N

熔盐电解炉

供电电源

220V 50HZ

额定功率

3.5KW

控温精度

±1℃

加热元件

合金电阻丝

传感器类型

K型热电偶

最高温度

1200℃

额定温度

1150℃

推荐升温速率

≤10℃/min

炉膛温区尺寸

Φ150*200mm(单温单控)

反应釜规格

310S材质

有效空间:内径φ104*360mm

坩埚规格

刚玉材质φ60*60mm

流量计类型

1路浮子流量计20-200ml/min

进气口

Φ6.35mm双卡套接头

排气口

12mm宝塔头

真空泵

DRV5 KF25接口

水冷机容量

5L

直流电源规格

800W(10V 80A)

高温管式炉

 

供电电源

220V 50HZ

额定功率

4.5KW

控温精度

±1℃

加热元件

高纯硅钼棒

传感器类型

B型热电偶

最高温度

1700℃

额定温度

1650℃

推荐升温速率

≤10℃/min

炉膛温区尺寸

300*高112*深160mm

炉管规格

刚玉管φ80*1000mm

进气口

Φ6.35mm双卡套接头

排气口

8.4mm宝塔头

设备总尺寸

4420*高2015*深1050mm

控制系统

1、烧结工艺曲线设置:动态显示设置曲线,设备烧结可预存多条工艺曲线,每条工艺曲线可自由设置;

2、可预约烧结,实现无人值守烧结工艺曲线烧结;

3、实时显示烧结功率电压等信息并记录烧结数据,并可导出实现无纸记录;

4、具有实现远程操控,实时观测设备状态;

5、温度校正:主控温度和试样温度的差值,烧结全程进行非线性修正。

预约烧结
优化设备利用率、保障烧结工艺稳定性、节省等待时间,实现高效有序的样品制备。
可预设多组工艺程序可预设多组实验专属温度程序、保障实验重复性与操作便捷性,支持工艺优化与数据追溯,适配团队协作与技术传承,大幅提升实验效率与设计灵活性。
非线性温度补偿通过算法非线性修正控温点与样品由于在温场中位置不同而产生的温度偏差,提升控制温度与样品温度的一致性、简化操作,提升实验数据准确。
              压力测量与监控

采用机械压力表,表外壳为气密型结构,能有效保护内部机件免受环境影响和杂物侵入,同时具有较强的耐腐蚀和耐高温的能力。
                     供气系统采用浮子流量计控制气体流速,与设备集成为一体,且出厂前已进行漏气测试工作

设备总重量

1200KG


系统的核心优势与典型应用
· 优势:
 · 全流程保护:解决了敏感材料在“热处理-转移-电化学测试-后处理”全链条中的氧化与污染难题。
 · 功能强大且灵活:集成了合成、处理与表征(高温电化学)三大功能,可根据实验需求灵活组合使用。
 · 提升实验可重复性与数据可靠性:排除了空气干扰这一主要变量,使实验结果更真实、更可靠。
 · 自动化与安全性:自动提升机构减少了手动操作,提高了实验精度和人员安全性。

· 典型应用领域:

 · 下一代电池材料研发:如全固态锂电池用硫化物/卤化物固态电解质、锂/钠金属负极的合成与保护;锂/钠离子电池高性能正负极材料的空气敏感前驱体制备。
 · 熔盐电化学冶金:钛、钽、稀土金属及其合金的绿色提取与精炼。
 · 先进陶瓷与金属间化合物:对氧敏感的氮化物、碳化物陶瓷,以及高活性金属(如钙、镁)合金的制备。
 · 基础科学研究:在受控气氛下研究高温熔盐中的电极过程动力学、材料相变行为、界面反应机理等。
全封闭惰性气氛保护高温电化学材料合成与处理系统”代表了在高活性、高性能材料研究领域,对实验环境控制要求的顶级配置。它通过巧妙的集成设计,将多个独立设备的功能无缝衔接,形成了一个完整的科研闭环,极大地推动了在空气敏感条件下进行前沿材料探索和工艺开发的科研进程。


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