CN113750895A - 一种低膨胀人造石墨制备系统及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低膨胀人造石墨制备系统，涉及石墨制备技术领域，包括粉碎模组、混合模组、固化模组、石墨化模组以及筛分模组，粉碎模组用于将沥青原料粉碎形成沥青颗粒，混合模组用于将沥青颗粒和表面修饰剂混合并形成嵌有表面修饰剂的沥青的复合结构，固化模组用于对复合结构进行冷却固化，石墨化模组用于对固化完成后的复合结构进行催化石墨化并形成包含低膨胀人造石墨的结晶化混料，筛分模组用于在结晶化混料中筛出低膨胀人造石墨；还提供了一种低膨胀人造石墨制备方法。本发明具有混合效率高、复合结构生成效率高以及复合结构生成效果好的优点。

Description

一种低膨胀人造石墨制备系统及制备方法

技术领域

本发明涉及医用引流设备技术领域，具体涉及一种低膨胀人造石墨制备系统及制备方法。

背景技术

近年来，随着电子装置的微型化，越来越需要更大容量的二次电池，特别是锂离子电池，作为锂离子电池用负极材料，目前已经研究了石墨等颗粒状材料，随着电池容量的增加，特别需要可以以更高的电极密度使用的负极材料，而锂离子二次电池的炭负极材料目前主要是石墨微粉，天然石墨类是天然石墨经球化后再进行表面修饰，天然石墨有理想的层状结构，具有很高的电容量，但其存在结构不稳定，易造成溶剂分子的共插入，使其在充放电过程中层片脱落，导致电池循环性能差，安全性差，因此需要发展人造石墨，但是目前人造石墨粉形状不规则，比表面积大，导致材料加工性能差，因此需要将石墨原材料进行一定的整形、球化处理，然后再进行表面修饰，但目前对石墨原材料进行整形、球化处理时的效率低、效果差，导致固化形成的石墨结构性能依旧达不到高标准要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种低膨胀人造石墨制备系统及制备方法。

一种低膨胀人造石墨制备系统，包括粉碎模组、混合模组、固化模组、石墨化模组以及筛分模组，粉碎模组用于将沥青原料粉碎形成沥青颗粒，混合模组用于将沥青颗粒和表面修饰剂混合并形成嵌有表面修饰剂的沥青的复合结构，固化模组用于对复合结构进行冷却固化，石墨化模组用于对固化完成后的复合结构进行催化石墨化并形成包含低膨胀人造石墨的结晶化混料，筛分模组用于在结晶化混料中筛出低膨胀人造石墨；其中，混合模组包括相互接通并且左右对称设置的左混合管道和右混合管道，左混合管道左侧和右混合管道右侧均连接有水平驱动转轴，两水平驱动转轴中心线共线并用于带动左混合管道和右混合管道绕水平驱动转轴中心线转动；左混合管道和右混合管道顶部分别设置有第一压制搅拌结构和第二压制搅拌结构，在左混合管道和右混合管道接通处设置有料口，料口至第一压制搅拌结构之间存在混合空间并形成第一混合腔，料口至第二压制搅拌结构之间存在混合空间并形成第二混合腔；第一压制搅拌结构延伸进第一混合腔并用于改变第一混合腔内部空间大小以及对第一混合腔内部进行搅拌；第二压制搅拌结构延伸进第二混合腔并用于改变第二混合腔内部空间大小以及对第二混合腔内部进行搅拌；料口上设置有启闭阀，料口用于导入沥青颗粒和表面修饰剂，料口还用于导出混合完成的复合结构。

优选地，左混合管道和右混合管道之间设置有调节式传动结构，调节式传动结构用于带动第一压制搅拌结构在第一混合腔内部进行搅拌，调节式传动结构还用于带动第二压制搅拌结构在第二混合腔内部进行搅拌。调节式传动结构设置在左混合管道和右混合管道外部，并且跟随左混合管道和右混合管道一同转动；调节式传动结构作为驱动源，带动第一压制搅拌结构和第二压制搅拌结构转动，以此形成搅拌作业。

优选地，调节式传动结构包括调节单元、一级传动单元和二级传动单元；其中，调节单元用于控制一级传动单元连接第一压制搅拌结构和第二压制搅拌结构，以使一级传动单元带动第一压制搅拌结构和第二压制搅拌结构同时旋转；调节单元用于控制二级传动单元连接第一压制搅拌结构或第二压制搅拌结构，以使一级传动单元带动第一压制搅拌结构或第二压制搅拌结构旋转；第一压制搅拌结构在旋转后搅拌左混合管道，第二压制搅拌结构在旋转后搅拌右混合管道。调节式传动结构还具备动力源，动力源带动调节单元运动，调节单元通过调节换位，使第一压制搅拌结构和第二压制搅拌结构连接一级传动单元或二级传动单元；如果此时第一压制搅拌结构和第二压制搅拌结构连接一级传动单元，第一压制搅拌结构和第二压制搅拌结构会同时进行旋转，也就是第一混合腔和第二混合腔内部同时进行搅拌作业，此作业状态在需要高强度搅拌作业时开启，一般为刚开始进行混合时，通过此作业状态能够大大加快复合结构的生成；进一步地，如果此时第一压制搅拌结构或第二压制搅拌结构连接二级传动单元，则代表第一压制搅拌结构或第二压制搅拌结构单独进行旋转，也就是第一混合腔或第二混合腔其中之一进行搅拌作业，此作业状态在混合过程中开启，一般为第一混合腔或第二混合腔中混合不均，或产生单边凝聚时，通过此作业状态能够在节省能量的基础上避免上述现象的发展，最关键的是，此作业状态还能配合缩小第一混合腔或第二混合腔这一作业过程，具体地，缩小未进行搅拌的腔体，使沥青颗粒和表面修饰剂朝正在搅拌的腔体移动，在可靠提高压力的条件下，还保证沥青颗粒和表面修饰剂之间较多的接触次数，从而促进表面修饰剂嵌入沥青颗粒表层的效率和效果，加快复合结构的生成。

优选地，第一压制搅拌结构包括：设置在左混合管道顶部的第一推送单元；连接第一推送单元并且延伸进左混合管道内部的第一推杆；设置在第一推杆端部的第一活塞体；连接第一推送单元的第一导向杆；以及设置在第一推送单元上的第一驱动盘；其中，第一活塞体与料口之间形成第一混合腔，第一导向杆穿通第一活塞体并进入第一混合腔，第一驱动盘连接调节式传动结构，调节式传动结构用于带动第一驱动盘转动，以使第一推送单元转动，第一推送单元在转动后带动第一导向杆在第一混合腔内搅拌。第一推送单元和左混合管道之间设置有轴承类结构和用于限位连接的结构，保证第一推送单元能够在左混合管道顶部转动同时能够抵抗第一活塞体缩小第一混合腔体积的反作用力。第一推送单元为气动或电动，一般情况下为电动，通过第一推送单元伸缩第一推杆，让第一活塞体沿左混合管道内壁滑动，以此缩小或扩大第一混合腔；调节式传动结构带动第一驱动盘转动，第一驱动盘再带动第一推送单元转动，进而带动第一导向杆转动，特别地，第一导向杆一方面能够跟随第一推送单元转动，以此形成搅拌作业，另一方面通过穿通第一驱动盘，让移动过程中的第一驱动盘同时也沿第一导向杆表面滑动，提高第一驱动盘的滑动可靠性。

优选地，第二压制搅拌结构包括：设置在右混合管道顶部的第二推送单元；连接第二推送单元并且延伸进右混合管道内部的第二推杆；设置在第二推杆端部的第二活塞体；连接第二推送单元的第二导向杆；以及设置在第二推送单元上的第二驱动盘；其中，第二活塞体与料口之间形成第二混合腔，第二导向杆穿通第二活塞体并进入第二混合腔，第二驱动盘连接调节式传动结构，调节式传动结构用于带动第二驱动盘转动，以使第二推送单元转动，第二推送单元在转动后带动第二导向杆在第二混合腔内搅拌。同样的，第二推送单元和右混合管道之间设置有轴承类结构和用于限位连接的结构，保证第二推送单元能够在右混合管道顶部转动同时能够抵抗第二活塞体缩小第二混合腔体积的反作用力。第二推送单元为气动或电动，一般情况下为电动，通过第二推送单元伸缩第二推杆，让第二活塞体沿右混合管道内壁滑动，以此缩小或扩大第二混合腔；调节式传动结构带动第二驱动盘转动，第二驱动盘再带动第二推送单元转动，进而带动第二导向杆转动，特别地，第二导向杆一方面能够跟随第二推送单元转动，以此形成搅拌作业，另一方面通过穿通第二驱动盘，让移动过程中的第二驱动盘同时也沿第二导向杆表面滑动，提高第二驱动盘的滑动可靠性。

优选地，第一驱动盘和第二驱动盘边缘均开设有从动斜齿，一级传动单元包括第一齿轮，二级传动单元包括第二齿轮；其中，第一齿轮边缘开设有第一主动斜齿，第一齿轮能够将其上的第一主动斜齿同时啮合第一驱动盘和第二驱动盘上的从动斜齿；第二齿轮边缘开设有第二主动斜齿，第二齿轮能够将其上的第二主动斜齿啮合第一驱动盘或第二驱动盘上的从动斜齿。通过各个斜齿之间的啮合实现传动作业，其中，第一驱动盘和第二驱动盘上的从动斜齿与第一齿轮的第一主动斜齿、第二齿轮的第二主动斜齿之间进行啮合。

优选地，调节单元包括竖向转轴、平移部和升降部；其中，第一齿轮和第二齿轮均固定在竖向转轴上；平移部用于带动竖向转轴水平移动，升降部用于带动竖向转轴升降运动。竖向转轴连接有电机，平移部和升降部实质上是用来调节第一齿轮和第二齿轮的水平位置和高度，以此满足第一齿轮和第二齿轮均能连接上第一驱动盘或第二驱动盘。

优选地，第一导向杆和第二导向杆均设置有多个。多个第一导向杆和第二导向杆能够进一步提高搅拌效果以及第一活塞体和第二活塞体的滑动稳定性。

优选地，启闭阀内部设置有稳压结构，稳压结构包括密封头和设置在密封头底部的弹性层。稳压结构通过密封头受到料口处的压力，再利用弹性层对压力进行缓冲，一方面能够防止整个V型混合腔体内部压力过大而造成启闭阀损坏，另一方面还能在弹性层中安装传感器，用来检测整个V型混合腔体内部压力的实时大小。

还提供了一种低膨胀人造石墨制备方法，包括如上述中的低膨胀人造石墨制备系统，方法包括：S1、通过粉碎模组将沥青原料粉碎形成沥青颗粒，其中，沥青颗粒粒径≥5μm；S2、将沥青颗粒和表面修饰剂从料口处放入第一混合腔和第二混合腔，启动水平驱动转轴，同时按预设规则开启第一压制搅拌结构和第二压制搅拌结构，使沥青颗粒和表面修饰剂高速混合，并让表面修饰剂在高压上嵌入沥青颗粒表层，以形成复合结构；S3、通过固化模组对复合结构进行冷却固化；S4、通过石墨化模组对固化完成后的复合结构进行催化石墨化并形成包含低膨胀人造石墨的结晶化混料；S5、通过筛分模组在结晶化混料中筛出低膨胀人造石墨。整个沥青原料结焦值≥65％，混合时沥青颗粒用量≥70％，同时表面修饰剂为炭黑、石墨、煅后焦、石油焦超细粉的一种或几种，并且粒径＜5μm。

本发明的有益效果体现在：

1、在本发明中，整个低膨胀人造石墨制备系统的核心就是混合模组，通过混合模组使沥青颗粒和表面修饰剂高速混合，并让表面修饰剂在高压上嵌入沥青颗粒表层，通过二者相互作用，使沥青颗粒球形化改善形貌，有效提高其加工性能，在后续制备中，复合结构内的表面修饰剂在沥青内中温固化排挥发分时，防止沥青内核融并板结，并在石墨化中发挥表面多晶种诱导碳结晶化的作用，降低人造石墨材料的各向异性，进而降低材料的膨胀率，改善材料的高倍率长循环循环性能。

2、在本发明的整个混合模组中，左混合管道和右混合管道底部相互接通并且左右对称设置，从而形成一个V型混合腔体，整个V型混合腔体包括了第一混合腔和第二混合腔两部分，同时V型混合腔体两侧分别连接一个同中心线的水平驱动转轴，很明显整个V型混合腔体在水平驱动转轴圆周方向上是不对称的，因此当水平驱动转轴转动后，V型混合腔体内部的沥青颗粒和表面修饰剂会无规则剧烈碰撞，也就是交替进行上、下、左、右、上左、下右、上右以及下左方向运动，在水平驱动转轴达到一定转速后，会使沥青颗粒和表面修饰剂实现第一阶段的高速混合；

3、在本发明中，第一压制搅拌结构和第二压制搅拌结构跟随左混合管道和右混合管道转动，从而在相对静止的基础上，第一压制搅拌结构或第二压制搅拌结构开始对第一混合腔和第二混合腔内部进行搅拌，不仅增加了沥青颗粒、表面修饰剂和外界物体的碰撞面积，提高二者的均匀分布效果，还提高了沥青颗粒和表面修饰剂之间的接触次数，为后续复合结构的生成提供了良好基础，并且，由于第一压制搅拌结构和第二压制搅拌结构是沿第一混合腔和第二混合腔的方向进行搅拌，因此搅拌方向不同，从而会在整个V型混合腔体内部形成不规则搅拌推力，进一步促进了上述两个方面的效果。

4、在本发明中，第一压制搅拌结构或第二压制搅拌结构还能够改变第一混合腔和第二混合腔内部空间大小，通过在混合过程中缩小第一混合腔或缩小第二混合腔或同时缩小第一混合腔、第二混合腔，能够在一定程度上聚合沥青颗粒和表面修饰剂，直接促进了表面修饰剂嵌入沥青颗粒表层的效率和效果，从而进一步提高复合结构的加工性能，提高后续制备过程中的加工效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的组成示意图；

图2为本发明一级传动单元处于连接状态时混合模组的结构示意图；

图3为本发明二级传动单元连接第二驱动盘时混合模组的结构示意图；

图4为本发明二级传动单元连接第一驱动盘时混合模组的结构示意图；

图5为本发明图2中A处的结构放大图；

图6为本发明的制备结果对照图。

附图标记：

1-粉碎模组，2-混合模组，21-左混合管道，211-第一混合腔，22-右混合管道，221-第二混合腔，23-水平驱动转轴，24-第一压制搅拌结构，241-第一推送单元，242-第一推杆，243-第一活塞体，244-第一导向杆，245-第一驱动盘，25-第二压制搅拌结构，251-第二推送单元，252-第二推杆，253-第二活塞体，254-第二导向杆，255-第二驱动盘，26-料口，27-启闭阀，271-稳压结构，2711-密封头，2712-弹性层，28-调节式传动结构，281-调节单元，2811-竖向转轴，282-一级传动单元，2821-第一齿轮，283-二级传动单元，2831-第二齿轮，3-固化模组，4-石墨化模组，5-筛分模组。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和出示的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图5所示，一种低膨胀人造石墨制备系统，包括粉碎模组1、混合模组2、固化模组3、石墨化模组4以及筛分模组5，粉碎模组1用于将沥青原料粉碎形成沥青颗粒，混合模组2用于将沥青颗粒和表面修饰剂混合并形成嵌有表面修饰剂的沥青的复合结构，固化模组3用于对复合结构进行冷却固化，石墨化模组4用于对固化完成后的复合结构进行催化石墨化并形成包含低膨胀人造石墨的结晶化混料，筛分模组5用于在结晶化混料中筛出低膨胀人造石墨；其中，混合模组2包括相互接通并且左右对称设置的左混合管道21和右混合管道22，左混合管道21左侧和右混合管道22右侧均连接有水平驱动转轴23，两水平驱动转轴23中心线共线并用于带动左混合管道21和右混合管道22绕水平驱动转轴23中心线转动；左混合管道21和右混合管道22顶部分别设置有第一压制搅拌结构24和第二压制搅拌结构25，在左混合管道21和右混合管道22接通处设置有料口26，料口26至第一压制搅拌结构24之间存在混合空间并形成第一混合腔211，料口26至第二压制搅拌结构25之间存在混合空间并形成第二混合腔221；第一压制搅拌结构24延伸进第一混合腔211并用于改变第一混合腔211内部空间大小以及对第一混合腔211内部进行搅拌；第二压制搅拌结构25延伸进第二混合腔221并用于改变第二混合腔221内部空间大小以及对第二混合腔221内部进行搅拌；料口26上设置有启闭阀27，料口26用于导入沥青颗粒和表面修饰剂，料口26还用于导出混合完成的复合结构。

在本实施方式中，需要说明的是，整个低膨胀人造石墨制备系统的核心就是混合模组2，通过混合模组2使沥青颗粒和表面修饰剂高速混合，并让表面修饰剂在高压上嵌入沥青颗粒表层，通过二者相互作用，使沥青颗粒球形化改善形貌，有效提高其加工性能，在后续制备中，复合结构内的表面修饰剂在沥青内中温固化排挥发分时，防止沥青内核融并板结，并在石墨化中发挥表面多晶种诱导碳结晶化的作用，降低人造石墨材料的各向异性，进而降低材料的膨胀率，改善材料的高倍率长循环循环性能。具体地，整个混合模组2中，左混合管道21和右混合管道22底部相互接通并且左右对称设置，从而形成一个V型混合腔体，整个V型混合腔体包括了第一混合腔211和第二混合腔221两部分，同时V型混合腔体两侧分别连接一个同中心线的水平驱动转轴23，很明显整个V型混合腔体在水平驱动转轴23圆周方向上是不对称的，因此当水平驱动转轴23转动后，V型混合腔体内部的沥青颗粒和表面修饰剂会无规则剧烈碰撞，也就是交替进行上、下、左、右、上左、下右、上右以及下左方向运动，在水平驱动转轴23达到一定转速后，会使沥青颗粒和表面修饰剂实现第一阶段的高速混合；进一步地，第一压制搅拌结构24和第二压制搅拌结构25跟随左混合管道21和右混合管道22转动，从而在相对静止的基础上，第一压制搅拌结构24或第二压制搅拌结构25开始对第一混合腔211和第二混合腔221内部进行搅拌，不仅增加了沥青颗粒、表面修饰剂和外界物体的碰撞面积，提高二者的均匀分布效果，还提高了沥青颗粒和表面修饰剂之间的接触次数，为后续复合结构的生成提供了良好基础，并且，由于第一压制搅拌结构24和第二压制搅拌结构25是沿第一混合腔211和第二混合腔221的方向进行搅拌，因此搅拌方向不同，从而会在整个V型混合腔体内部形成不规则搅拌推力，进一步促进了上述两个方面的效果；进一步地，第一压制搅拌结构24或第二压制搅拌结构25还能够改变第一混合腔211和第二混合腔221内部空间大小，通过在混合过程中缩小第一混合腔211或缩小第二混合腔221或同时缩小第一混合腔211、第二混合腔221，能够在一定程度上聚合沥青颗粒和表面修饰剂，直接促进了表面修饰剂嵌入沥青颗粒表层的效率和效果，从而进一步提高复合结构的加工性能，提高后续制备过程中的加工效果。

具体地，左混合管道21和右混合管道22之间设置有调节式传动结构28，调节式传动结构28用于带动第一压制搅拌结构24在第一混合腔211内部进行搅拌，调节式传动结构28还用于带动第二压制搅拌结构25在第二混合腔221内部进行搅拌。

在本实施方式中，需要说明的是，调节式传动结构28设置在左混合管道21和右混合管道22外部，并且跟随左混合管道21和右混合管道22一同转动；调节式传动结构28作为驱动源，带动第一压制搅拌结构24和第二压制搅拌结构25转动，以此形成搅拌作业。

具体地，调节式传动结构28包括调节单元281、一级传动单元282和二级传动单元283；其中，调节单元281用于控制一级传动单元282连接第一压制搅拌结构24和第二压制搅拌结构25，以使一级传动单元282带动第一压制搅拌结构24和第二压制搅拌结构25同时旋转；调节单元281用于控制二级传动单元283连接第一压制搅拌结构24或第二压制搅拌结构25，以使一级传动单元282带动第一压制搅拌结构24或第二压制搅拌结构25旋转；第一压制搅拌结构24在旋转后搅拌左混合管道21，第二压制搅拌结构25在旋转后搅拌右混合管道22。

在本实施方式中，需要说明的是，调节式传动结构28还具备动力源，动力源带动调节单元281运动，调节单元281通过调节换位，使第一压制搅拌结构24和第二压制搅拌结构25连接一级传动单元282或二级传动单元283；如果此时第一压制搅拌结构24和第二压制搅拌结构25连接一级传动单元282，第一压制搅拌结构24和第二压制搅拌结构25会同时进行旋转，也就是第一混合腔211和第二混合腔221内部同时进行搅拌作业，此作业状态在需要高强度搅拌作业时开启，一般为刚开始进行混合时，通过此作业状态能够大大加快复合结构的生成；进一步地，如果此时第一压制搅拌结构24或第二压制搅拌结构25连接二级传动单元283，则代表第一压制搅拌结构24或第二压制搅拌结构25单独进行旋转，也就是第一混合腔211或第二混合腔221其中之一进行搅拌作业，此作业状态在混合过程中开启，一般为第一混合腔211或第二混合腔221中混合不均，或产生单边凝聚时，通过此作业状态能够在节省能量的基础上避免上述现象的发展，最关键的是，此作业状态还能配合缩小第一混合腔211或第二混合腔221这一作业过程，具体地，缩小未进行搅拌的腔体，使沥青颗粒和表面修饰剂朝正在搅拌的腔体移动，在可靠提高压力的条件下，还保证沥青颗粒和表面修饰剂之间较多的接触次数，从而促进表面修饰剂嵌入沥青颗粒表层的效率和效果，加快复合结构的生成。

具体地，第一压制搅拌结构24包括：设置在左混合管道21顶部的第一推送单元241；连接第一推送单元241并且延伸进左混合管道21内部的第一推杆242；设置在第一推杆242端部的第一活塞体243；连接第一推送单元241的第一导向杆244；以及设置在第一推送单元241上的第一驱动盘245；其中，第一活塞体243与料口26之间形成第一混合腔211，第一导向杆244穿通第一活塞体243并进入第一混合腔211，第一驱动盘245连接调节式传动结构28，调节式传动结构28用于带动第一驱动盘245转动，以使第一推送单元241转动，第一推送单元241在转动后带动第一导向杆244在第一混合腔211内搅拌。

在本实施方式中，需要说明的是，第一推送单元241和左混合管道21之间设置有轴承类结构和用于限位连接的结构，保证第一推送单元241能够在左混合管道21顶部转动同时能够抵抗第一活塞体243缩小第一混合腔211体积的反作用力。第一推送单元241为气动或电动，一般情况下为电动，通过第一推送单元241伸缩第一推杆242，让第一活塞体243沿左混合管道21内壁滑动，以此缩小或扩大第一混合腔211；调节式传动结构28带动第一驱动盘245转动，第一驱动盘245再带动第一推送单元241转动，进而带动第一导向杆244转动，特别地，第一导向杆244一方面能够跟随第一推送单元241转动，以此形成搅拌作业，另一方面通过穿通第一驱动盘245，让移动过程中的第一驱动盘245同时也沿第一导向杆244表面滑动，提高第一驱动盘245的滑动可靠性。

具体地，第二压制搅拌结构25包括：设置在右混合管道22顶部的第二推送单元251；连接第二推送单元251并且延伸进右混合管道22内部的第二推杆252；设置在第二推杆252端部的第二活塞体253；连接第二推送单元251的第二导向杆254；以及设置在第二推送单元251上的第二驱动盘255；其中，第二活塞体253与料口26之间形成第二混合腔221，第二导向杆254穿通第二活塞体253并进入第二混合腔221，第二驱动盘255连接调节式传动结构28，调节式传动结构28用于带动第二驱动盘255转动，以使第二推送单元251转动，第二推送单元251在转动后带动第二导向杆254在第二混合腔221内搅拌。

在本实施方式中，需要说明的是，同样的，第二推送单元251和右混合管道22之间设置有轴承类结构和用于限位连接的结构，保证第二推送单元251能够在右混合管道22顶部转动同时能够抵抗第二活塞体253缩小第二混合腔221体积的反作用力。第二推送单元251为气动或电动，一般情况下为电动，通过第二推送单元251伸缩第二推杆252，让第二活塞体253沿右混合管道22内壁滑动，以此缩小或扩大第二混合腔221；调节式传动结构28带动第二驱动盘255转动，第二驱动盘255再带动第二推送单元251转动，进而带动第二导向杆254转动，特别地，第二导向杆254一方面能够跟随第二推送单元251转动，以此形成搅拌作业，另一方面通过穿通第二驱动盘255，让移动过程中的第二驱动盘255同时也沿第二导向杆254表面滑动，提高第二驱动盘255的滑动可靠性。

具体地，第一驱动盘245和第二驱动盘255边缘均开设有从动斜齿，一级传动单元282包括第一齿轮2821，二级传动单元283包括第二齿轮2831；其中，第一齿轮2821边缘开设有第一主动斜齿，第一齿轮2821能够将其上的第一主动斜齿同时啮合第一驱动盘245和第二驱动盘255上的从动斜齿；第二齿轮2831边缘开设有第二主动斜齿，第二齿轮2831能够将其上的第二主动斜齿啮合第一驱动盘245或第二驱动盘255上的从动斜齿。

在本实施方式中，需要说明的是，通过各个斜齿之间的啮合实现传动作业，其中，第一驱动盘245和第二驱动盘255上的从动斜齿与第一齿轮2821的第一主动斜齿、第二齿轮2831的第二主动斜齿之间进行啮合。

具体地，调节单元281包括竖向转轴2811、平移部和升降部；其中，第一齿轮2821和第二齿轮2831均固定在竖向转轴2811上；平移部用于带动竖向转轴2811水平移动，升降部用于带动竖向转轴2811升降运动。

在本实施方式中，需要说明的是，竖向转轴2811连接有电机，平移部和升降部实质上是用来调节第一齿轮2821和第二齿轮2831的水平位置和高度，以此满足第一齿轮2821和第二齿轮2831均能连接上第一驱动盘245或第二驱动盘255。

具体地，第一导向杆244和第二导向杆254均设置有多个。

在本实施方式中，需要说明的是，多个第一导向杆244和第二导向杆254能够进一步提高搅拌效果以及第一活塞体243和第二活塞体253的滑动稳定性。

具体地，启闭阀27内部设置有稳压结构271，稳压结构271包括密封头2711和设置在密封头2711底部的弹性层2712。

在本实施方式中，需要说明的是，稳压结构271通过密封头2711受到料口26处的压力，再利用弹性层2712对压力进行缓冲，一方面能够防止整个V型混合腔体内部压力过大而造成启闭阀27损坏，另一方面还能在弹性层2712中安装传感器，用来检测整个V型混合腔体内部压力的实时大小。

还提供了一种低膨胀人造石墨制备方法，包括如上述任意一项实施方式中的低膨胀人造石墨制备系统，方法包括：

S1、通过粉碎模组1将沥青原料粉碎形成沥青颗粒，其中，沥青颗粒粒径≥5μm；

S2、将沥青颗粒和表面修饰剂从料口26处放入第一混合腔211和第二混合腔221，启动水平驱动转轴23，同时按预设规则开启第一压制搅拌结构24和第二压制搅拌结构25，使沥青颗粒和表面修饰剂高速混合，并让表面修饰剂在高压上嵌入沥青颗粒表层，以形成复合结构；

S3、通过固化模组3对复合结构进行冷却固化；

S4、通过石墨化模组4对固化完成后的复合结构进行催化石墨化并形成包含低膨胀人造石墨的结晶化混料；

S5、通过筛分模组5在结晶化混料中筛出低膨胀人造石墨。

在本实施方式中，需要说明的是，整个沥青原料结焦值≥65％，混合时沥青颗粒用量≥70％，同时表面修饰剂为炭黑、石墨、煅后焦、石油焦超细粉的一种或几种，并且粒径＜5μm，如图6所示，为各种单独成分作为表面修饰剂时，制得的人造石墨膨胀率情况。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种低膨胀人造石墨制备系统，其特征在于，包括粉碎模组、混合模组、固化模组、石墨化模组以及筛分模组，所述粉碎模组用于将沥青原料粉碎形成沥青颗粒，所述混合模组用于将沥青颗粒和表面修饰剂混合并形成嵌有表面修饰剂的沥青的复合结构，所述固化模组用于对复合结构进行冷却固化，所述石墨化模组用于对固化完成后的复合结构进行催化石墨化并形成包含低膨胀人造石墨的结晶化混料，所述筛分模组用于在结晶化混料中筛出低膨胀人造石墨；其中，

所述混合模组包括相互接通并且左右对称设置的左混合管道和右混合管道，所述左混合管道左侧和所述右混合管道右侧均连接有水平驱动转轴，两水平驱动转轴中心线共线并用于带动左混合管道和右混合管道绕水平驱动转轴中心线转动；

所述左混合管道和所述右混合管道顶部分别设置有第一压制搅拌结构和第二压制搅拌结构，在所述左混合管道和所述右混合管道接通处设置有料口，所述料口至第一压制搅拌结构之间存在混合空间并形成第一混合腔，所述料口至第二压制搅拌结构之间存在混合空间并形成第二混合腔；

所述第一压制搅拌结构延伸进第一混合腔并用于改变第一混合腔内部空间大小以及对第一混合腔内部进行搅拌；

所述第二压制搅拌结构延伸进第二混合腔并用于改变第二混合腔内部空间大小以及对第二混合腔内部进行搅拌；

所述料口上设置有启闭阀，所述料口用于导入沥青颗粒和表面修饰剂，所述料口还用于导出混合完成的复合结构。

2.根据权利要求1所述的低膨胀人造石墨制备系统，其特征在于，所述左混合管道和所述右混合管道之间设置有调节式传动结构，所述调节式传动结构用于带动第一压制搅拌结构在第一混合腔内部进行搅拌，所述调节式传动结构还用于带动第二压制搅拌结构在第二混合腔内部进行搅拌。

3.根据权利要求2所述的低膨胀人造石墨制备系统，其特征在于，所述调节式传动结构包括调节单元、一级传动单元和二级传动单元；其中，

所述调节单元用于控制所述一级传动单元连接第一压制搅拌结构和第二压制搅拌结构，以使一级传动单元带动第一压制搅拌结构和第二压制搅拌结构同时旋转；

所述调节单元用于控制所述二级传动单元连接第一压制搅拌结构或第二压制搅拌结构，以使一级传动单元带动第一压制搅拌结构或第二压制搅拌结构旋转；

第一压制搅拌结构在旋转后搅拌左混合管道，第二压制搅拌结构在旋转后搅拌右混合管道。

4.根据权利要求3所述的低膨胀人造石墨制备系统，其特征在于，所述第一压制搅拌结构包括：

设置在所述左混合管道顶部的第一推送单元；

连接所述第一推送单元并且延伸进左混合管道内部的第一推杆；

设置在第一推杆端部的第一活塞体；

连接所述第一推送单元的第一导向杆；以及

设置在第一推送单元上的第一驱动盘；其中，

所述第一活塞体与所述料口之间形成所述第一混合腔，所述第一导向杆穿通所述第一活塞体并进入第一混合腔，所述第一驱动盘连接所述调节式传动结构，所述调节式传动结构用于带动第一驱动盘转动，以使所述第一推送单元转动，第一推送单元在转动后带动第一导向杆在第一混合腔内搅拌。

5.根据权利要求4所述的低膨胀人造石墨制备系统，其特征在于，所述第二压制搅拌结构包括：

设置在所述右混合管道顶部的第二推送单元；

连接所述第二推送单元并且延伸进右混合管道内部的第二推杆；

设置在第二推杆端部的第二活塞体；

连接所述第二推送单元的第二导向杆；以及

设置在第二推送单元上的第二驱动盘；其中，

所述第二活塞体与所述料口之间形成所述第二混合腔，所述第二导向杆穿通所述第二活塞体并进入第二混合腔，所述第二驱动盘连接所述调节式传动结构，所述调节式传动结构用于带动第二驱动盘转动，以使所述第二推送单元转动，第二推送单元在转动后带动第二导向杆在第二混合腔内搅拌。

6.根据权利要求5所述的低膨胀人造石墨制备系统，其特征在于，所述第一驱动盘和第二驱动盘边缘均开设有从动斜齿，所述一级传动单元包括第一齿轮，所述二级传动单元包括第二齿轮；其中，

所述第一齿轮边缘开设有第一主动斜齿，所述第一齿轮能够将其上的第一主动斜齿同时啮合第一驱动盘和第二驱动盘上的从动斜齿；

所述第二齿轮边缘开设有第二主动斜齿，所述第二齿轮能够将其上的第二主动斜齿啮合第一驱动盘或第二驱动盘上的从动斜齿。

7.根据权利要求6所述的低膨胀人造石墨制备系统，其特征在于，所述调节单元包括竖向转轴、平移部和升降部；其中，

所述第一齿轮和所述第二齿轮均固定在所述竖向转轴上；

所述平移部用于带动所述竖向转轴水平移动，所述升降部用于带动竖向转轴升降运动。

8.根据权利要求5至7中任意一项所述的低膨胀人造石墨制备系统，其特征在于，所述第一导向杆和所述第二导向杆均设置有多个。

9.根据权利要求2至7中任意一项所述的低膨胀人造石墨制备系统，其特征在于，所述启闭阀内部设置有稳压结构，所述稳压结构包括密封头和设置在密封头底部的弹性层。

10.一种低膨胀人造石墨制备方法，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的低膨胀人造石墨制备系统，所述方法包括：

S1、通过粉碎模组将沥青原料粉碎形成沥青颗粒，其中，所述沥青颗粒粒径≥5μm；

S2、将沥青颗粒和表面修饰剂从料口处放入第一混合腔和第二混合腔，启动水平驱动转轴，同时按预设规则开启第一压制搅拌结构和第二压制搅拌结构，使沥青颗粒和表面修饰剂高速混合，并让表面修饰剂在高压上嵌入沥青颗粒表层，以形成复合结构；

S3、通过固化模组对复合结构进行冷却固化；

S4、通过石墨化模组对固化完成后的复合结构进行催化石墨化并形成包含低膨胀人造石墨的结晶化混料；

S5、通过筛分模组在结晶化混料中筛出低膨胀人造石墨。

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