CN111238235B - 锂离子电池材料生产用烧结炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池材料生产用烧结炉,包括炉体,所述炉体通过炉砖堆砌而成;该烧结炉还具有堆砌件;所述堆砌件分为相邻炉砖之间连接用的第一堆砌件、以及内炉体和外炉体连接用的第二堆砌件;所述堆砌件部分伸出所述炉砖、并作为耐火层的支撑结构;所述内炉体的内壁的四个转角处具有弧形热量反射结构;所述弧形热量反射结构的弧形面朝向炉膛内部。本发明的烧结炉采用双层炉体结构,并对内炉体和外炉体均通过堆砌件进行耐火层的支撑和覆盖,该堆砌件作为耐火层的连接结构不单单能够加强耐火层的结构稳定性,还可以将耐火层形成为分体式结构,以在局部出现应力的时候释放应力,提高使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池负极材料生产设备技术领域,尤其涉及一种锂离子电池材料生产用烧结炉。
背景技术
锂离子电池具有放电倍率高、使用温度范围宽、循环性能优良、安全性好、环保无污染等优点,自问世以来已广泛应用于移动电话、手提电脑、小型摄像机等便携式电子设备中,作为新一代能源材料,在电动汽车、卫星、航天及军事等领域中的应用也不断推进,应用前景广阔。
锂离子电池负极材料烧结工序是锂电池负极材料的重要环节,一般烧结温度都在1000℃以上,因此,需要专业的烧结设备进行高温烧结。
现有技术中,授权公告号为CN202836161U,申请日为2012年12月09日的一篇名为《锂离子电池负极材料烧结炉》公开了一种外部具有保温层,而内部涂有陶瓷高温反辐射保温涂料的烧结炉,由于烧结工序时升温和降温的效果决定了负极材料的烧结质量,因此,烧结过程中热量的反射和保温也成为重中之重。
但是经过仔细研究,现有技术中公开的烧结炉虽然涂覆有保温层,但是随着烧结的进行容易出现保温层干裂和脱落的情况,极其容易导致保温失效,且现有技术中的炉体多数为单层炉体,热损失较大,导致能源有一定的浪费,增加了烧结成本和制造成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有双层炉体、保温效果好、炉膛内形成有热反射区、避免高温工况下耐火层破损而脱落的锂离子电池材料生产用烧结炉。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
本发明的锂离子电池材料生产用烧结炉,该烧结炉包括:
炉体,所述炉体分为内炉体和外炉体;
所述内炉体内部形成为炉膛;
锂离子电池负极材料在所述炉膛内烧结;
所述炉体通过炉砖堆砌而成;
该烧结炉还具有堆砌件;
所述堆砌件分为相邻炉砖之间连接用的第一堆砌件、以及内炉体和外炉体连接用的第二堆砌件;
所述堆砌件部分伸出所述炉砖、并作为耐火层的支撑结构;
所述内炉体截面为四边形结构,且所述内炉体的内壁的四个转角处具有弧形热量反射结构;
所述弧形热量反射结构的弧形面朝向炉膛内部。
进一步的,所述内炉体和外炉体均为单层炉砖堆砌结构;
所述内炉体和外炉体均具有多层炉砖,且相邻两层炉砖交叉堆砌;
相邻两层炉砖堆砌时,每三块炉砖交叉堆砌以形成为堆砌空间;
所述第一堆砌件嵌入所述堆砌空间内,且所述第一堆砌件沿水平方向延伸地部分伸出所述炉砖;
所述第一堆砌件伸出炉砖的部分作为耐火层的支撑结构。
进一步的,所述第一堆砌件的截面为T型结构,其包括沿水平方向延伸的第一堆砌件水平体、以及沿竖直方向延伸的第一堆砌件竖直体;
所述第一堆砌件竖直体延伸至相邻炉砖二分之一厚度处;
所述第一堆砌件水平体延伸至相邻炉砖二分之一长度处;
且相邻所述第一堆砌件相互拼接;
所述第一堆砌件伸出炉砖的长度范围为10~20mm;
所述第一堆砌件的材质为高温氧化物陶瓷;
所述第一堆砌件的氧化物化学成分为Al2O3、ZrO、MgO、CaO、ThO2、Cr2O3、SiO2、BeO中任意一种;
所述耐火层通过所述第一堆砌件伸出部分支撑并覆盖于所述炉砖表面;
所述耐火层的材质为石英砂、黏土、菱镁矿、白云石中任意一种。
进一步的,所述内炉体朝向炉膛内部的所述耐火层与所述第一堆砌件接触处沿所述第一堆砌件纵向表面涂覆并形成为凸出结构;
所述外炉体朝向炉体外部的所述耐火层与所述第一堆砌件接触处沿所述第一堆砌件纵向表面涂覆并形成为凸出结构。
进一步的,所述内炉体和外炉体之间预留安装空间;
所述第二堆砌件为安装于所述内炉体和外炉体上端并封堵所述安装空间的板式结构;
所述第二堆砌件朝向所述炉体一侧具有沿其长度方向延伸的凸出部,该凸出部嵌入所述安装空间内;
所述第二堆砌件的材质为高温氧化物陶瓷;
所述第二堆砌件的氧化物化学成分为Al2O3、ZrO、MgO、CaO、ThO2、Cr2O3、SiO2、BeO中任意一种。
进一步的,所述弧形热量反射结构固定于内炉体内壁的四个转角处;
所述弧形热量反射结构朝向炉膛一侧涂有陶瓷高温反辐射保温涂层。
进一步的,所述弧形热量反射结构朝向内炉体一侧的中部具有沿所述弧形热量反射结构径向延伸的支撑体;
所述支撑体一端与所述弧形热量反射结构固连、另一端与内炉体固连。
进一步的,所述弧形热量反射结构、支撑体、内炉体所围成的空间通过耐火材料填充;
所述耐火材料为石英砂、黏土、菱镁矿、白云石中任意一种。
在上述技术方案中,本发明提供的锂离子电池材料生产用烧结炉,具有以下有益效果:
本发明的烧结炉采用双层炉体结构,并对内炉体和外炉体均通过堆砌件进行耐火层的支撑和覆盖,该堆砌件作为耐火层的连接结构不单单能够加强耐火层的结构稳定性,还可以将耐火层形成为分体式结构,以在局部出现应力的时候释放应力,提高使用寿命;
本发明的烧结炉采用双层炉体结构,耐火和保温效果更好,内部形成的具有陶瓷高温反辐射保温涂层的弧形热量反射结构避免了炉膛内的转角处形成热量损耗区,将热量反射回炉膛,提高烧结效果和效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的锂离子电池材料生产用烧结炉的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的锂离子电池材料生产用烧结炉的炉砖与第一堆砌件的连接结构示意图;
图3为本发明实施例提供的锂离子电池材料生产用烧结炉的第一堆砌件、第二堆砌件与炉体的连接结构剖视图;
图4为本发明实施例提供的锂离子电池材料生产用烧结炉的弧形热量反射结构的结构示意图;
图5为图4中A-A向剖视图。
附图标记说明:
1、炉体;2、第一堆砌件;3、第二堆砌件;4、弧形热量反射结构;5、耐火层;
101、内炉体;102、外炉体;103、炉砖;
201、第一堆砌件水平体;202、第一堆砌件竖直体;
301、凸出部;
401、弧形面;402、支撑体;403、陶瓷高温反辐射保温涂层;
501、凸出结构。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
参见图1至图5所示;
本发明的锂离子电池材料生产用烧结炉,该烧结炉包括:
炉体1,炉体1分为内炉体101和外炉体102;
内炉体101内部形成为炉膛;
锂离子电池负极材料在炉膛内烧结;
炉体1通过炉砖103堆砌而成;
该烧结炉还具有堆砌件;
堆砌件分为相邻炉砖103之间连接用的第一堆砌件2、以及内炉体101和外炉体102连接用的第二堆砌件3;
堆砌件部分伸出炉砖103、并作为耐火层5的支撑结构;
内炉体101截面为四边形结构,且内炉体101的内壁的四个转角处具有弧形热量反射结构4;
弧形热量反射结构4的弧形面401朝向炉膛内部。
具体的,本实施例公开了一种双层炉体1的烧结炉,通常烧结炉都是通过炉砖103堆砌而成,而现有技术中的炉砖103都是相互堆砌在一起,在利用粘黏剂固定为一体,而本实施例利用第一堆砌件2作为炉砖103相互的隔离件和连接件,依然通过粘黏剂固定为一体。内炉体101和外炉体102堆砌方式一致,同时在堆砌时,内炉体101和外炉体102之间预留一定的空隙,主要是为了耐火材料/保温材料的覆盖。另外,由于该烧结炉被配置为双层炉体1结构,考虑到内炉体101和外炉体102的连接,在两者之间通过第二堆砌件3连接,也可以对应地涂覆耐火材料/保温材料;另外,现有技术中单纯在炉体1表面覆盖耐火材料的方式容易在烧结时出现干裂、脱落的情况,因此,本实施例的炉体1通过第一堆砌件2作为耐火层5的支撑结构,以间隔布置支撑的方式将耐火层5分割为多块结构,增加了应力释放的区域,避免了干裂、脱落的情况。
优选的,本实施例中内炉体101和外炉体102均为单层炉砖103堆砌结构;
内炉体101和外炉体102均具有多层炉砖103,且相邻两层炉砖103交叉堆砌;
相邻两层炉砖103堆砌时,每三块炉砖103交叉堆砌以形成为堆砌空间;
第一堆砌件2嵌入堆砌空间内,且第一堆砌件2沿水平方向延伸地部分伸出炉砖103;
第一堆砌件2伸出炉砖103的部分作为耐火层5的支撑结构。
其中,上述的第一堆砌件2的截面为T型结构,其包括沿水平方向延伸的第一堆砌件水平体201、以及沿竖直方向延伸的第一堆砌件竖直体202;
第一堆砌件竖直体202延伸至相邻炉砖103二分之一厚度处;
第一堆砌件水平体201延伸至相邻炉砖103二分之一长度处;
且相邻第一堆砌件2相互拼接;
第一堆砌件2伸出炉砖的长度范围为10~20mm;
第一堆砌件2的材质为高温氧化物陶瓷;
第一堆砌件2的氧化物化学成分为Al2O3、ZrO、MgO、CaO、ThO2、Cr2O3、SiO2、BeO中任意一种;
耐火层5通过第一堆砌件2伸出部分支撑并覆盖于炉砖103表面;
耐火层5的材质为石英砂、黏土、菱镁矿、白云石中任意一种。
首先,本实施例具体介绍了炉砖103的堆砌方法以及第一堆砌件2与炉砖103的连接结构;相邻两层的炉砖103以相互交错的方式堆砌,即上层的一块炉砖103分别搭接在下层两块炉砖103上,并尽量居中布置。而为了结合炉砖103的堆砌方式将第一堆砌件2设计为T型结构,T型结构的第一堆砌件竖直体202则插接于下层两块炉砖103之间的缝隙内,第一堆砌件水平体201则位于两层炉砖103之间的缝隙内。根据炉砖103的长度和厚度,设计好第一堆砌件2的尺寸,保证相邻的第一堆砌件2能够完美对接,这样设计在堆砌后炉砖103和第一堆砌件2就能够形成一个较为紧密的结构体,同时,第一堆砌件2的长度方向部分延伸至炉砖103的外部,具体为内炉体101延伸至炉膛方向,而外炉体102延伸至炉体1外部,进一步的是,内炉体101和外炉体102相对一侧面,第一堆砌件2也可以部分伸出,也可以在该相对面涂覆耐火材料/保温材料。而由于锂离子电池负极材料的烧结温度高达1000℃以上,因此,本实施例的耐火层5选用耐火温度1580℃以上的无机物材料,例如上述的石英砂、黏土、菱镁矿、白云石。而第一堆砌件2也需要具有一定的耐高温特性,因此,第一堆砌件2的材质选用高温氧化物陶瓷材料,例如Al2O3、ZrO、MgO、CaO、ThO2、Cr2O3、SiO2、BeO。同时,根据烧结温度,也可以选用低碳钢,低碳钢的熔点是1400~1500℃,如果烧结温度超过低碳钢的熔点,则需要选用上述高温氧化物陶瓷材料,其熔点能够高达1700℃以上。
优选的,本实施例中内炉体101朝向炉膛内部的耐火层5与第一堆砌件2接触处沿第一堆砌件2纵向表面涂覆并形成为凸出结构501;
外炉体102朝向炉体1外部的耐火层5与第一堆砌件2接触处沿第一堆砌件2纵向表面涂覆并形成为凸出结构501。
优选的,本实施例中内炉体101和外炉体102之间预留安装空间;
第二堆砌件3为安装于内炉体101和外炉体102上端并封堵安装空间的板式结构;
第二堆砌件3朝向炉体1一侧具有沿其长度方向延伸的凸出部301,该凸出部301嵌入安装空间内;
第二堆砌件3的材质为高温氧化物陶瓷;
第二堆砌件3的氧化物化学成分为Al2O3、ZrO、MgO、CaO、ThO2、Cr2O3、SiO2、BeO中任意一种。
与第一堆砌件2类似的是,第二堆砌件3也需要根据烧结温度选取合适的材质,烧结温度较高时选用高温氧化物陶瓷材料,烧结温度较低时,可以选用低碳钢。
优选的,本实施例中弧形热量反射结构4固定于内炉体101内壁的四个转角处;
弧形热量反射结构4朝向炉膛一侧涂有陶瓷高温反辐射保温涂层403。
弧形热量反射结构4朝向内炉体101一侧的中部具有沿弧形热量反射结构4径向延伸的支撑体402;
支撑体402一端与弧形热量反射结构4固连、另一端与内炉体101固连。
弧形热量反射结构4、支撑体402、内炉体101所围成的空间通过耐火材料填充;
耐火材料为石英砂、黏土、菱镁矿、白云石中任意一种。
由于烧结炉内部可能存在热量损耗区域,主要原因是四边形结构的烧结炉的转角处的结构所致,因此,需要保证该转角处不会影响到烧结的作业,在该处设计了弧形结构,即为上述的弧形热量反射结构4,弧形热量反射结构4的弧形面401朝向炉膛,并涂有陶瓷高温反辐射保温涂层403,这样在烧结时能够起到一定热量反射的效果,提高烧结效率和烧结效果。
在上述技术方案中,本发明提供的锂离子电池材料生产用烧结炉,具有以下有益效果:
本发明的烧结炉采用双层炉体1结构,并对内炉体101和外炉体102均通过堆砌件进行耐火层5的支撑和覆盖,该堆砌件作为耐火层5的连接结构不单单能够加强耐火层5的结构稳定性,还可以将耐火层5形成为分体式结构,以在局部出现应力的时候释放应力,提高使用寿命;
本发明的烧结炉采用双层炉体1结构,耐火和保温效果更好,内部形成的具有陶瓷高温反辐射保温涂层403的弧形热量反射结构4避免了炉膛内的转角处形成热量损耗区,将热量反射回炉膛,提高烧结效果和效率。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例,毋庸置疑,对于本领域的普通技术人员,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此,上述附图和描述在本质上是说明性的,不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (4)
1.锂离子电池材料生产用烧结炉,其特征在于,该烧结炉包括:
炉体(1),所述炉体(1)分为内炉体(101)和外炉体(102);
所述内炉体(101)内部形成为炉膛;
锂离子电池负极材料在所述炉膛内烧结;
所述炉体(1)通过炉砖(103)堆砌而成;
该烧结炉还具有堆砌件;
所述堆砌件分为相邻炉砖(103)之间连接用的第一堆砌件(2)、以及内炉体(101)和外炉体(102)连接用的第二堆砌件(3);
所述堆砌件部分伸出所述炉砖(103)、并作为耐火层(5)的支撑结构;
所述内炉体(101)截面为四边形结构,且所述内炉体(101)的内壁的四个转角处具有弧形热量反射结构(4);
所述弧形热量反射结构(4)的弧形面(401)朝向炉膛内部;
所述内炉体(101)和外炉体(102)均为单层炉砖(103)堆砌结构;
所述内炉体(101)和外炉体(102)均具有多层炉砖(103),且相邻两层炉砖(103)交叉堆砌;
相邻两层炉砖(103)堆砌时,每三块炉砖(103)交叉堆砌以形成为堆砌空间;
所述第一堆砌件(2)嵌入所述堆砌空间内,且所述第一堆砌件(2)沿水平方向延伸地部分伸出所述炉砖(103);
所述第一堆砌件(2)伸出炉砖(103)的部分作为耐火层(5)的支撑结构;
所述内炉体(101)和外炉体(102)之间预留安装空间;
所述第二堆砌件(3)为安装于所述内炉体(101)和外炉体(102)上端并封堵所述安装空间的板式结构;
所述第二堆砌件(3)朝向所述炉体(1)一侧具有沿其长度方向延伸的凸出部(301),该凸出部(301)嵌入所述安装空间内;
所述第二堆砌件(3)的材质为高温氧化物陶瓷;
所述第二堆砌件(3)的氧化物化学成分为Al2O3、ZrO、MgO、CaO、ThO2、Cr2O3、SiO2、BeO中任意一种;
所述弧形热量反射结构(4)固定于内炉体内壁的四个转角处;
所述弧形热量反射结构(4)朝向炉膛一侧涂有陶瓷高温反辐射保温涂层(403);
所述弧形热量反射结构(4)朝向内炉体(101)一侧的中部具有沿所述弧形热量反射结构(4)径向延伸的支撑体(402);
所述支撑体(402)一端与所述弧形热量反射结构(4)固连、另一端与内炉体(101)固连。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池材料生产用烧结炉,其特征在于,所述第一堆砌件(2)的截面为T型结构,其包括沿水平方向延伸的第一堆砌件水平体(201)、以及沿竖直方向延伸的第一堆砌件竖直体(202);
所述第一堆砌件竖直体(202)延伸至相邻炉砖(103)二分之一厚度处;
所述第一堆砌件水平体(201)延伸至相邻炉砖(103)二分之一长度处;
且相邻所述第一堆砌件(2)相互拼接;
所述第一堆砌件(2)伸出炉砖(103)的长度范围为10~20mm;
所述第一堆砌件(2)的材质为高温氧化物陶瓷;
所述第一堆砌件(2)的氧化物化学成分为Al2O3、ZrO、MgO、CaO、ThO2、Cr2O3、SiO2、BeO中任意一种;
所述耐火层(5)通过所述第一堆砌件(2)伸出部分支撑并覆盖于所述炉砖(103)表面;
所述耐火层(5)的材质为石英砂、黏土、菱镁矿、白云石中任意一种。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池材料生产用烧结炉,其特征在于,所述内炉体(101)朝向炉膛内部的所述耐火层(5)与所述第一堆砌件(2)接触处沿所述第一堆砌件(2)纵向表面涂覆并形成为凸出结构(501);
所述外炉体(102)朝向炉体(1)外部的所述耐火层(5)与所述第一堆砌件(2)接触处沿所述第一堆砌件(2)纵向表面涂覆并形成为凸出结构(501)。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池材料生产用烧结炉,其特征在于,所述弧形热量反射结构(4)、支撑体(402)、内炉体(101)所围成的空间通过耐火材料填充;
所述耐火材料为石英砂、黏土、菱镁矿、白云石中任意一种。
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