CN220878756U - 石墨负极材料连续式造粒生产设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了石墨负极材料连续式造粒生产设备，其具有使物料一次造粒成型的而免去单独整形工序的优点。本实用新型的石墨负极材料连续式造粒生产设备包括炉管、搅拌桨、炉壳和加热装置，炉管套装于炉壳内，加热装置安装于炉壳内，炉管具有一搅拌腔，搅拌桨呈转动地安装于搅拌腔，搅拌桨包括与炉管的轴线相垂直的转动桨叶，炉管的内侧壁安装有与炉管的轴线相倾斜的炉内桨叶，转动桨叶与炉内桨叶相错开，炉管沿其轴向设有多个独立控温的温区，加热装置对不同的温区进行独立加热，炉管的左端和右端分别安装有与搅拌腔连通的左接头和右接头。

Description

石墨负极材料连续式造粒生产设备

技术领域

本实用新型涉及负极材料生产领域，尤其涉及高振实高效负极材料连续式造粒生产设备。

背景技术

现代新能源电池中，主要采用石墨作为负极材料，为了提升负极材料的动力学性能及循环性能，需要对石墨进行造粒。现有工序，造粒工序是通过把预处理过的骨料和包覆剂等物料加入热包釜，热包釜外安装有电阻丝及炉体旋转驱动装置，通过壁面将热量传递到釜内的物料，同时旋转釜体及釜体内物料，使物料搅拌均匀，从而进行造粒和初步碳化，造粒完成的物料经冷却后在进入下段石墨化工序。

但现有设备在生产中仍存在一定的缺陷，主要表现在：

1、在进行造粒作业时，造粒程度大，但造粒强度低，经过轻微打散，二次颗粒就会解体；

2、当前设备炉管内桨叶高度约为炉管内径的1/10-1/5之间，物料平铺于设备炉管底部，厚度较小，无重力挤压作用，二次颗粒形貌差，振实密度低，需要经过二次强整形才可以满足使用需求，二次强整形造成的问题就是物料细粉多，收率低，成本高；

3、当前的设备所使用的基础材料不能有效满足高温碳化及预碳化的需求，磁性物质较高。

因此，亟需提供一种使物料一次造粒成型的而免去单独整形工序的石墨负极材料连续式造粒生产设备来克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供使物料一次造粒成型的而免去单独整形工序的石墨负极材料连续式造粒生产设备。

为实现上述目的，本实用新型的石墨负极材料连续式造粒生产设备包括炉管、搅拌桨、炉壳和加热装置，炉管套装于炉壳内，加热装置安装于炉壳内，炉管具有一搅拌腔，搅拌桨呈转动地安装于搅拌腔，搅拌桨包括与炉管的轴线相垂直的转动桨叶，炉管的内侧壁安装有与炉管的轴线相倾斜的炉内桨叶，转动桨叶与炉内桨叶相错开，炉管沿其轴向设有多个独立控温的温区，加热装置对不同的温区进行独立加热，炉管的左端和右端分别安装有与搅拌腔连通的左接头和右接头。

较佳地，左接头的端部套装有用于密封的左密封件，左密封件设有进料口和左尾气出口，右接头的端部套装有用于密封的右密封件，右密封件设有出料口和右尾气出口，左尾气出口和右尾气出口通过气管进行连通。

较佳地，本实用新型的石墨负极材料连续式造粒生产设备还包括加料装置，加料装置设于炉管的左端侧，加料装置包括缓存料仓、空气锤和第一下料螺旋，缓存料仓为漏斗状结构，空气锤安装于缓存料仓的外侧壁，空气锤用于周期性地敲击缓存料仓，第一下料螺旋的入口连通于缓存料仓的出口，第一下料螺旋的出口连通于左接头。

较佳地，炉管的内壁在无炉内桨叶的位置处贴装有内衬材料。

较佳地，本实用新型的石墨负极材料连续式造粒生产设备还包括一支撑平台，支撑平台的顶部具有向前后两边倾斜设置的支撑臂，两支撑臂围出装载腔，装载腔内安装有托轮，左接头、右接头通过托轮转动安装于支撑平台。

较佳地，转动桨叶包括多个分别呈长短交叉错位设置的长桨叶和短桨叶，炉内桨叶伸向短桨叶。

较佳地，炉壳内还安装有若干层保温材料，位于最内层的保温材料开设有堑壕结构，加热装置设于堑壕结构中。

较佳地，本实用新型的石墨负极材料连续式造粒生产设备还包括驱动装置，左接头安装有从动直线齿轮，驱动装置的输出端连接于从动直线齿轮，驱动装置通过驱使从动直线齿轮旋转而带动炉管旋转，驱动装置还连接于搅拌桨，驱动装置同步驱使搅拌桨旋转，使得搅拌桨与炉管呈同向或反向转动。

较佳地，本实用新型的石墨负极材料连续式造粒生产设备还包括第二下料螺旋、冷却装置和第三下料螺旋，第二下料螺旋的进料口连通于右接头，冷却装置的进料口连通于第二下料螺旋的出料口，第三下料螺旋的进料口连通于冷却装置的出料口。

较佳地，冷却装置包括冷却筒体和安装于冷却筒体内呈倾斜设置的冷却桨叶，冷却筒体为双层水冷壳体。

与现有技术相比，使用本实用新型的石墨负极材料连续式造粒生产设备进行加工时，外部物料(即石墨)通过左接头进入到搅拌腔后，转动桨叶在搅拌腔内旋转，物料在转动桨叶的旋转作用下，推挤物料从左端向右端运动，经过不同的温区，完成工艺过程。与此同时，搅拌桨在造粒或碳化过程中，高速旋转，使得团聚或结块的物料被打散，也使得造粒强度低的物料被解聚重新粘接造粒，同时高速旋转的转动桨叶可以修饰二次颗粒的外观形貌，提高物料堆积振实指标，通过调整工艺曲线及搅拌桨的转速，可以使得物料造粒一次成型而免去单独整形的工序，节约了生产成本。

附图说明

图1是本实用新型石墨负极材料连续式造粒生产设备的结构示意图。

图2是本实用新型石墨负极材料连续式造粒生产设备的另一实施例的结构示意图。

图3是本实用新型的加料装置的结构示意图。

图4本实用新型的搅拌桨装于炉管，气管分别连通左接头和右接头时的结构示意图。

图5是本实用新型的炉管装于炉壳内后，搅拌桨装入炉管内时的侧向剖视图。

图6是本实用新型的加热元件装于保温材料的堑壕结构时的结构示意图。

图7是本实用新型的炉管和保温材料装于炉壳内时的侧视结构示意图。

图8是本实用新型的炉管装于支撑平台上时的侧视结构示意图。

图9是本实用新型的搅拌桨装入炉管内后，炉管装于支撑平台上时的结构示意图。

具体实施方式

为了详细说明本实用新型的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。

如图1和图6所示，本实用新型提供了一种石墨负极材料连续式造粒生产设备100，其包括炉管10、搅拌桨20、炉壳30和加热装置40。炉管10套装于炉壳30内，加热装置40安装于炉壳30内。炉管10具有一搅拌腔11，搅拌桨20呈转动地安装于搅拌腔11。搅拌桨20包括与炉管10的轴向相垂直的转动桨叶21，炉管10的内侧壁安装有与炉管10的轴线相倾斜的炉内桨叶12，转动桨叶21与炉内桨叶12相错开。炉管10沿其轴向设有独立控温的温区，加热装置40对不同的温区进行独立加热。炉管10的左端和右端分别安装有与搅拌腔11连通的左接头13和右接头14。

外部物料(即石墨)通过左接头13进入到搅拌腔11后，转动桨叶21在搅拌腔11内旋转，物料在转动桨叶21的旋转作用下，推挤物料从左端向右端运动，经过不同的温区，完成工艺过程。与此同时，搅拌桨20在造粒或碳化过程中，高速旋转，使得团聚或结块的物料被打散，也使得造粒强度低的物料被解聚重新粘接造粒，同时高速旋转的转动桨叶21可以修饰二次颗粒的外观形貌，提高物料堆积振实指标，通过调整工艺曲线及搅拌桨20的转速，可以使得物料造粒一次成型而免去单独整形的工序，节约了生产成本，物料在搅拌腔11内完成工艺过程后，由右接头14输出进行打包。

搅拌桨20还包括转动轴22，转动桨叶21垂直安装于转动轴22，通过驱动转动轴22而带动转动桨叶21转动，从而搅动搅拌腔11内的物料。

如图1和图4所示，左接头13的端部套装有用于密封的左密封件15，左密封件15设有进料口(未标示)和左尾气出口(未标示)。右接头14的端部套装有用于密封的右密封件16，右密封件16设有出料口(未标示)和右尾气出口(未标示)。左尾气出口和右尾气出口通过气管17进行连通。搅拌腔11内的产生的废气通过左尾气出口和右尾气出口排出，排出的废气经过集中收集后进入尾气处理系统进行处理。气管17在靠近左接头13的部位安装有阀门，气管17在靠近右接头14的部位也安装有阀门，阀门可以在必要的时候进行开启或关闭。设置阀门的目的是为了防止气管17在不使用期间发生挥发分子沉积引起管路堵塞。阀门的选型包括但不限于气动球阀、蝶阀、电动球阀、电磁阀等。

炉管10是由金属材质焊接而成的圆筒状，材质包括但不限于不锈钢304、BT-1，最高使用温度700℃-1200℃，直径范围为500-1500mm，长度范围为5-20m，壁厚范围为100-200mm。所设置的左密封件15、右密封件16起到隔离搅拌腔11的作用。左密封件15、右密封件16为罩体结构，分别套装于所在的左接头13和右接头14上。左密封件15、右密封件16通过盘根进行密封，盘根为一圆环状耐高温结构件，材质包括但不限于石墨密封件，自润滑轴承，磁流体密封体。左密封件15、右密封件16的材料包括但不限于不锈钢304、不锈钢310S，BT-1，最高使用温度范围为700℃-1200℃，直径范围为200-1200mm。转动轴22穿过左密封件15和右密封件16。

如图1和他3所示，本实用新型的石墨负极连续式造粒生产设备100还包括加料装置50。加料装置50设于炉管10的左端侧。加料装置50包括缓存料仓51、空气锤52和第一下料螺旋53。缓存料仓51为漏斗状结构，以便于物料落下。跟具体地说，缓存料仓51上部为圆柱形，而下部则是锥形。空气锤52安装于缓存料仓51的外侧壁，空气锤52用于周期性地敲击缓存料仓51，让粘连在缓存料仓51的物料受振动冲击而脱离粘连，自然落下。第一下料螺旋53的入口连通于缓存料仓51的出口，第一下料螺旋53的出口连通于左接头13，落下的物料由第一下料螺旋53输送如左接头13，然后进入搅拌腔11。

炉管10的内壁在无炉内桨叶12的位置处贴装有内衬材料，所设置的内衬材料用于防止炉管10材料中的杂质污染加工物料，内衬材料包括但不限于石墨、SiC，SiN，厚度范围在10-50mm，但不限于此。

如图1、图8和图9所示，本实用新型的石墨负极材料连续式造粒生产设备100还包括一支撑平台60。支撑平台60的顶部具有向前后两边倾斜设置的支撑臂61，两支撑臂61围出装载腔62，装载腔62内安装有托轮63，左接头13、右接头14通过托轮63转动安装于支撑平台60。支撑平台60起到支撑炉管10的作用，使炉管10架设于底面之上，托轮63的设置方便炉管10的转动。支撑平台60选用为脚架，但不限于此。

如图1、图4、图5和图9所示，转动桨叶21包括多个分别呈长短交叉错位设置的长桨叶211和短桨叶212。炉内桨叶12伸向短桨叶212。长桨叶211和短桨叶212通过焊接或螺栓连接的方式安装于转动轴22，长短搭配，避开炉内桨叶12。长桨叶211和短桨叶212高速旋转，将团聚的物料打散以及将粒度较大的颗粒解聚。长桨叶211的长度约为炉管10直径的1/5-1/3，短桨叶212的长度约为炉管10直径的1/10-1/5，但长度可以根据实际情况调节。较优的是，炉内桨叶12与炉管10的轴线呈一定的夹角，角度范围在10-60°，高度约为炉管10直径的1/10-1/3，但不限于此。炉内桨叶12用于将搅拌腔11内头端的物料送往尾端。

如图1、图5、图6和图7所示，加热装置40采用电加热的方式来为物料加工提供可靠稳定的温度梯度，从而形成多个独立控温的温区。较优的是，在炉管10的长度方向设置1-20个温区，每个温度独立控温。加热装置40包括多个加热元件41，加热元件41为钨合金电阻丝，通过辐射加热的方式加热炉管10。炉壳30内还安装有若干层保温材料31，优选地可设置1-3层保温材料31。保温材料31包括但不限于氧化锆纤维板，氧化锆纤维毯，氧化铝纤维板及纤维毯，保温材料31分类温度范围在1400-1600℃。进一步地，在最内层的保温材料31中，开设有堑壕结构32，加热元件41设于堑壕结构32中，从而让加热元件41嵌入保温材料31的内部。

如图1、图4和图9所示，本实用新型的石墨负极材料连续式造粒生产设备100还包括驱动装置18。左接头13安装有从动直线齿轮19，驱动装置18的输出端连接于从动直线齿轮19，驱动装置18通过驱使从动直线齿轮19旋转而带动炉管10旋转。驱动装置18还连接于搅拌桨20，驱动装置18驱使搅拌桨20旋转，使得搅拌桨20与炉管10呈同向或反向转动。驱动装置18采用2套电机作为动力源，一套电机驱动炉管10旋转，一套电机驱动搅拌桨20旋转，电机通过传动链传递动力。炉管10与搅拌桨20的旋转方向相反，但也可设置同向转动。搅拌桨20的转速范围为0.5-30rpm，炉管10的转速范围为0.5-5rpm，两者的转速都是可调的。

如图1所示，本实用新型的石墨负极材料连续式造粒生产设备100还包括第二下料螺旋70、冷却装置80和第三下料螺旋90。第二下料螺旋70的进料口连通右接头14，冷却装置80的进料口连通第二下料螺旋70的出料口，第三下料螺旋90的进料口连通于冷却装置80的出料口。进一步地，冷却装置80包括冷却筒体81和安装于冷却筒体81内呈倾斜设置的冷却桨叶82。冷却筒体81为双层水冷壳体。冷却筒体81通入冷却循环水，由循环水带走物料传递给冷却筒体81的热量。第二下料螺旋70推送物料到冷却装置80后，物料在冷却筒体81中进行冷却达到40-120℃后，第三下料螺旋90将物料输出进行打包。

如图2所示，此外，还可以对以上方案进行扩展，在第二下料螺旋70与冷却装置80之间增加1-N个相同形式的炉管10。

在使用本实用新型石墨负极材料连续式造粒生产设备100进行时，还能看出一些影响生产的因素。以下结合两个表进行说明。

表1

表2

从表1和表2可以看到，磁性物质的含量多少取决于设备的内衬材料，采用石墨或陶瓷材料作为内衬对于放置物料污染有较好的效果。同时，保温材料层越厚，设备单耗越低，经济成本越好。造粒程度取决于炉管10和搅拌桨20的相对转速，相对转速越高，造粒程度越低，同时振实越高，但较高的炉管10转速会致使成品物料挥发过高，不利于材料性能的发挥，但较高的炉管10与搅拌桨20的相对转速，却可以有效的降低挥发分的含量。一般情况下，炉管10的转速越高，产能越高，而物料的出炉温度的影响因素包括冷却机构的转速，冷却水的流量等因素。

以下简单说明本实用新型的石墨负极材料造粒生产设备100的工作过程：物料放入缓存料仓51后，第一下料螺旋53将物料输入到左接头13，随后流入搅拌腔11。加热装置40工作。驱动装置18分别驱使炉管10和搅拌桨20旋转，物料在转动桨叶21的旋转作用下，推挤物料从左端向右端运动，经过不同的温区，完成工艺过程。与此同时，搅拌桨20在造粒或碳化过程中，高速旋转，使得团聚或结块物料被打散。后物料流入右接头14流进第二下料螺旋70，第二下料螺旋70将物料输送进冷却筒体81内，冷却桨叶82推挤物料从左端向右端运动，冷却筒体81通入冷却循环水，带走冷却筒体81的热量，物料输出到第三下料螺旋90，第三下料螺旋90将物料送出后进行打包。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已，不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，均属于本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.石墨负极材料连续式造粒生产设备，其特征在于：包括炉管、搅拌桨、炉壳和加热装置，所述炉管套装于所述炉壳内，所述加热装置安装于所述炉壳内，所述炉管具有一搅拌腔，所述搅拌桨呈转动地安装于所述搅拌腔，所述搅拌桨包括与所述炉管的轴线相垂直的转动桨叶，所述炉管的内侧壁安装有与所述炉管的轴线相倾斜的炉内桨叶，所述转动桨叶与所述炉内桨叶相错开，所述炉管沿其轴向设有多个独立控温的温区，所述加热装置对不同的温区进行独立加热，所述炉管的左端和右端分别安装有与所述搅拌腔连通的左接头和右接头。

2.根据权利要求1所述的石墨负极材料连续式造粒生产设备，其特征在于，所述左接头的端部套装有用于密封的左密封件，所述左密封件设有进料口和左尾气出口，所述右接头的端部套装有用于密封的右密封件，所述右密封件设有出料口和右尾气出口，所述左尾气出口和右尾气出口通过气管进行连通。

3.根据权利要求2所述的石墨负极材料连续式造粒生产设备，其特征在于，还包括加料装置，所述加料装置设于所述炉管的左端侧，所述加料装置包括缓存料仓、空气锤和第一下料螺旋，所述缓存料仓为漏斗状结构，所述空气锤安装于所述缓存料仓的外侧壁，所述空气锤用于周期性地敲击所述缓存料仓，所述第一下料螺旋的入口连通于所述缓存料仓的出口，所述第一下料螺旋的出口连通于所述左接头。

4.根据权利要求2所述的石墨负极材料连续式造粒生产设备，其特征在于，所述炉管的内壁在无所述炉内桨叶的位置处贴装有内衬材料。

5.根据权利要求1所述的石墨负极材料连续式造粒生产设备，其特征在于，还包括一支撑平台，所述支撑平台的顶部具有向前后两边倾斜设置的支撑臂，两所述支撑臂围出装载腔，所述装载腔内安装有托轮，所述左接头、右接头通过所述托轮转动安装于所述支撑平台。

6.根据权利要求1所述的石墨负极材料连续式造粒生产设备，其特征在于，所述转动桨叶包括多个分别呈长短交叉错位设置的长桨叶和短桨叶，所述炉内桨叶伸向所述短桨叶。

7.根据权利要求1所述的石墨负极材料连续式造粒生产设备，其特征在于，所述炉壳内还安装有若干层保温材料，位于最内层的保温材料开设有堑壕结构，所述加热装置设于所述堑壕结构中。

8.根据权利要求7所述的石墨负极材料连续式造粒生产设备，其特征在于，还包括驱动装置，所述左接头安装有从动直线齿轮，所述驱动装置的输出端连接于所述从动直线齿轮，所述驱动装置通过驱使所述从动直线齿轮旋转而带动所述炉管旋转，所述驱动装置还连接于所述搅拌桨，所述驱动装置同步驱使所述搅拌桨旋转，使得所述搅拌桨与所述炉管呈同向或反向转动。

9.根据权利要求1所述的石墨负极材料连续式造粒生产设备，其特征在于，还包括第二下料螺旋、冷却装置和第三下料螺旋，所述第二下料螺旋的进料口连通于所述右接头，所述冷却装置的进料口连通于所述第二下料螺旋的出料口，所述第三下料螺旋的进料口连通于所述冷却装置的出料口。

10.根据权利要求9所述的石墨负极材料连续式造粒生产设备，其特征在于，所述冷却装置包括冷却筒体和安装于所述冷却筒体内呈倾斜设置的冷却桨叶，所述冷却筒体为双层水冷壳体。