CN212151629U - 一种锂电池负极材料串接式气相沉积石墨化提纯炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种锂电池负极材料串接式气相沉积石墨化提纯炉，包括炉体，炉体上嵌设有耐火框架；炉体内设置有多个依次串接的坩埚，坩埚上开设有进气孔；进气孔上连接有进气管道，进气管道与炉体外的烃类或卤素储罐连接；炉体的两端设置有炉头墙体，炉头墙体上安装有导电石墨电极；导电石墨电极的一端置于炉头墙体外与供电装置连接，另一端穿过墙体与坩埚连接，使两端电极与中间多个依次串接的坩埚构成一个导体；炉体的底部外侧设置有多个炉脚，以使炉体与放置面之间形成中空结构。本实用新型的石墨化提纯炉最高温度可达到3000℃，与现有石墨化提纯炉相比，对前体的比表面积、纯度、石墨化度、真密度和首效等物化参数都有较大提高。

Description

一种锂电池负极材料串接式气相沉积石墨化提纯炉

技术领域

本实用新型涉及一种石墨化提纯炉，具体涉及一种锂电池负极材料串接式气相沉积石墨化提纯炉。

背景技术

负极材料石墨化是指高温下将碳原子由杂乱不规则排列转变为规则排列的六方平面网状结构，即石墨微晶结构，其目的是获得石墨高导电、高导热、耐腐蚀、耐摩擦等性能。石墨化温度越高，石墨化微晶结构发育越完善。

常用的石墨化炉有两种，一种是艾奇逊石墨化炉，另一种是内热串接石墨化炉；艾奇逊石墨化炉使用电阻料发热加热坩埚，能耗大、加温慢，最高温度在2700℃；而串接内热式石墨化炉通过原料通电自发热升温，能耗相较艾奇逊炉有10-20％的降低，且升温快，但又存在装炉量少、串接柱断面接触部位容易出现裂纹，以及降温慢等缺点。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种锂电池负极材料串接式气相沉积石墨化提纯炉。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种锂电池负极材料串接式气相沉积石墨化提纯炉，包括：

炉体，所述炉体上嵌设有耐火框架；

所述炉体内设置有多个依次串接的坩埚，所述坩埚上开设有进气孔；所述进气孔上连接有进气管道，所述进气管道与所述炉体外的烃类或卤素储罐连接，可对原料进行化学气相沉积及卤素气体提纯处理；

所述炉体的两端设置有炉头墙体，所述炉头墙体上安装有导电石墨电极；所述导电石墨电极的一端置于所述炉头墙体外与供电装置连接，另一端穿过墙体与所述坩埚连接，使两端电极与中间的多个依次串接的坩埚构成一个导体；

所述炉体的底部外侧设置有多个炉脚，以使所述炉体与放置面之间形成中空结构。

进一步地，所述坩埚包括坩埚体和坩埚盖，所述坩埚体和所述坩埚盖之间通过搭扣连接。

进一步地，所述坩埚体包括坩埚壁和坩埚底，所述坩埚壁由多个Z型板材搭扣而成，所述坩埚底由至少一组T型板材和Z型板材搭扣而成。

进一步地，所述炉体内的底部铺设有炭黑层，所述炭黑层与所述坩埚底部之间，以及所述坩埚的顶面、侧面与所述炉体之间均填充有保温料。

进一步地，所述炉体的底部还开设有氮气通入孔。

进一步地，所述炉体的顶部设置有轨道以供装卸平台车行走。

进一步地，所述导电石墨电极上设置有散热装置。

进一步地，所述散热装置包括在所述电极上加工的水箱，所述水箱内设置有进出水管进行水循环。

进一步地，所述耐火框架是由耐火骨料和耐火水泥钢筋混凝土建造而成的网格状框架。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1.本实用新型的石墨化提纯炉最高温度可达到3000℃，与现有石墨化提纯炉相比，对前体的比表面积、纯度、石墨化度、真密度和首效等物化参数都有较大提高。

2.本实用新型的石墨化提纯炉升温快，对于负极材料，不需要考虑升温策略，能按照变压整流设备的最高设计输出功率快速送电。

3.本实用新型的石墨化提纯炉由于炉体底部为中空结构，炉体四面隔空，降温快，且自然通风冷却效果更好。

4.本实用新型的石墨化提纯炉坩埚搭扣式的设计，既可以确保坩埚内物料在石墨化时的气体排出，又能保证炉体内的保温料不会污染物料。

5.本实用新型的石墨化提纯炉，可通过管道对产品进行烃类化学气相沉积包覆，处理后的负极材料在电化学和微观物理性能上有较大提高。

6.本实用新型的石墨化提纯炉，可通过管道把卤素气体通入坩埚并大幅降低石墨化所需电力用量，降低对环境的压力。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种石墨化提纯炉的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的一种石墨化提纯炉的俯视剖视示意图。

图3为本实用新型实施例提供的一种石墨化提纯炉的俯视示意图。

图4为本实用新型实施例提供的一种石墨化提纯炉的坩埚结构示意图。

图5为本实用新型实施例提供的一种石墨化提纯炉的导电石墨电极的结构示意图。

图中，1、炉体；2、耐火框架；3、坩埚；31、坩埚体；311、坩埚壁；312、坩埚底；32、坩埚盖；4、进气孔；5、进气管道；6、烃类或卤素储罐；7、炉头墙体；8、导电石墨电极；9、炉脚；10、炭黑层；11、保温料；12、氮气通入孔；13、轨道；14、散热装置；15、水箱。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

请参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种石墨化提纯炉的结构示意图。本实用新型的锂电池负极材料串接式气相沉积石墨化提纯炉，包括炉体1，炉体1可以为长方题形状；炉体1上嵌设有耐火框架2，耐火框架2可以是由耐火骨料和耐火水泥钢筋混凝土建造而成的网格状框架；具体地，耐火框架2优选采用三氧化二铝骨料和耐火水泥钢筋混凝土建造而成；耐火框架2中填充耐火水泥和耐火砖，形成炉体1。该炉体1相对于普通由混凝土建造的炉体，具有结构强度高，耐温高的效果。

请一并参见图1和图2，图2为本实用新型实施例提供的一种石墨化提纯炉的俯视剖视示意图。炉体1内设置有多个依次串接的坩埚3，坩埚3用于盛装锂电池负极材料；坩埚3上开设有进气孔4；进气孔4上连接有进气管道5，进气管道5与炉体1外的烃类或卤素储罐6连接。通过进气管道5对产品进行烃类气体包覆，处理后的负极材料在电化学和微观物理性能上有较大提高；在卤素除杂时，通过进气管道5把卤素气体通入坩埚并大幅降低石墨化所需电力的用量，降低对环境的压力。

炉体1的两端设置有炉头墙体7，炉头墙体7上安装有导电石墨电极8；导电石墨电极8的一端置于炉头墙体7外与供电装置连接，另一端穿过墙体与坩埚3连接，使两端电极与中间多个依次串接的坩埚3构成一个导体。

炉体1的底部外侧设置有多个炉脚9，以使炉体1与放置面之间形成中空结构。由于炉体底部为中空结构，炉体四面隔空，降温更快。

为了增加炉体加热时的保温效果，在炉体内往往填充有保温料，通常采用的方式为直接在坩埚和炉体之间全部填充煅后焦保温料；而在本实用新型的一种实施方式中，在炉体1内的底部铺设有炭黑层10，炭黑层10与坩埚3底部之间，以及坩埚3的顶面、侧面与炉体1之间均填充有保温料11，保温料11可以采用颗粒状冶金焦丁，对坩埚和原料进行隔氧、隔温。这种在炉体1的底部铺设炭黑层10，同时在坩埚周围全部填充保温料的方式具有更好的保温效果，且隔温，不会对炉体1造成损害。

炉体1的底部还可以开设有氮气通入孔12，必要时用于降温时通过炉底通入氮气进行辅助降温。

请参见图3，图3为本实用新型实施例提供的一种石墨化提纯炉的俯视示意图。炉体1的顶部可以设置有轨道13以供装卸平台车行走。负极材料或前体通过装卸平台车送入到每个坩埚中。

需要说明的是，本实用新型采用的坩埚不同于一般的石墨坩埚，具体请参见图4，图4为本实用新型实施例提供的一种石墨化提纯炉的坩埚结构示意图。坩埚3包括坩埚体31和坩埚盖32，坩埚体31和坩埚盖32之间通过搭扣连接；具体地，坩埚体31包括坩埚壁311和坩埚底312，坩埚壁311由多个Z型板材搭扣而成，坩埚底312由至少一组T型板材和Z型板材搭扣而成。这种通过材搭扣而成的方形坩埚相比现有的一体成型的带有盖子的圆形石墨坩埚，在加热过程中，针对物料的气体挥发，能够保证气体排出而保温料不会污染物料。且此种坩埚容积大，装炉量大，相比普通坩埚，能够提高内热串接式石墨化炉的产量。

请参见图5，图5为本实用新型实施例提供的一种石墨化提纯炉的导电石墨电极的结构示意图。为了对炉头电极进行散热，作为一种优选方式，在导电石墨电极8上设置有散热装置14；具体地，散热装置14包括在电极上开设的水箱15，水箱15内设置有进出水管进行水循环。通过循环水及时对炉头电极进行有效散热。

本实用新型的石墨化提纯炉的建造方法为：首先建造耐火框架2，并接入进气管道5，再使用耐火水泥和耐火砖填充耐火框架2搭建成炉体1；在炉体1内的底部铺设保温炭黑层10，然后在炭黑层10上铺设一层保温料11，在保温料11上放置多个紧密连接的坩埚3，坩埚3的进气孔4和进气管道5相连接，通过炉体顶部的装卸平台车给坩埚3内装满物料，盖上坩埚盖32；然后在坩埚3的侧面和顶部与炉体1之间填充满保温料11；之后对两端导电石墨电极进行送电操作。

本实用新型的石墨化提纯炉最高温度可达到3000℃，与现有石墨化提纯炉相比，对前体的比表面积、纯度、石墨化度、真密度和首效等物化参数都有较大提高。对于负极材料，不需要考虑升温策略，能按照变压整流设备的最高设计输出功率快速送电；加热速度快；而且电耗低，每吨焙烧品耗电量2600～3000kW·h，艾奇逊石墨化炉的耗电量提升35％左右，而比普通内热石墨化炉的耗电量提升20％左右。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种锂电池负极材料串接式气相沉积石墨化提纯炉，其特征在于，包括：

炉体(1)，所述炉体(1)上嵌设有耐火框架(2)；

所述炉体(1)内设置有多个依次串接的坩埚(3)，所述坩埚(3)上开设有进气孔(4)；所述进气孔(4)上连接有进气管道(5)，所述进气管道(5)与所述炉体(1)外的烃类或卤素储罐(6)连接；

所述炉体(1)的两端设置有炉头墙体(7)，所述炉头墙体(7)上安装有导电石墨电极(8)；所述导电石墨电极(8)的一端置于所述炉头墙体(7)外与供电装置连接，另一端穿过墙体与所述坩埚(3)连接，使两端电极与中间多个依次串接的所述坩埚(3)构成一个导体；

所述炉体(1)的底部外侧设置有多个炉脚(9)，以使所述炉体(1)与放置面之间形成中空结构。

2.根据权利要求1所述的锂电池负极材料串接式气相沉积石墨化提纯炉，其特征在于，所述坩埚(3)包括坩埚体(31)和坩埚盖(32)，所述坩埚体(31)和所述坩埚盖(32)之间通过搭扣连接。

3.根据权利要求2所述的锂电池负极材料串接式气相沉积石墨化提纯炉，其特征在于，所述坩埚体(31)包括坩埚壁(311)和坩埚底(312)，所述坩埚壁(311)由多个Z型板材搭扣而成，所述坩埚底(312)由至少一组T型板材和Z型板材搭扣而成。

4.根据权利要求1所述的锂电池负极材料串接式气相沉积石墨化提纯炉，其特征在于，所述炉体(1)内的底部铺设有炭黑层(10)，所述炭黑层(10)与所述坩埚(3)底部之间，以及所述坩埚(3)的顶面、侧面与所述炉体(1)之间均填充有保温料(11)。

5.根据权利要求1所述的锂电池负极材料串接式气相沉积石墨化提纯炉，其特征在于，所述炉体(1)的底部还开设有氮气通入孔(12)。

6.根据权利要求1所述的锂电池负极材料串接式气相沉积石墨化提纯炉，其特征在于，所述炉体(1)的顶部设置有轨道(13)以供装卸平台车行走。

7.根据权利要求1所述的锂电池负极材料串接式气相沉积石墨化提纯炉，其特征在于，所述导电石墨电极(8)上设置有散热装置(14)。

8.根据权利要求7所述的锂电池负极材料串接式气相沉积石墨化提纯炉，其特征在于，所述散热装置(14)包括在所述电极上加工的水箱(15)，所述水箱(15)内设置有进出水管进行水循环。

9.根据权利要求1所述的锂电池负极材料串接式气相沉积石墨化提纯炉，其特征在于，所述耐火框架(2)是由耐火骨料和耐火水泥钢筋混凝土建造而成的网格状框架。

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