TW202138550A

TW202138550A - 鋰電池非晶型軟碳真空連續碳化爐

Info

Publication number: TW202138550A
Application number: TW109112024A
Authority: TW
Inventors: 吳祐嘉
Original assignee: 極昀科技有限公司
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2021-10-16

Abstract

本發明鋰電池非晶型軟碳真空連續碳化爐，包括一連續進料壓力平衡裝置、一低溫真空加熱裝置、一高溫真空加熱裝置、一冷卻裝置、一連續出料壓力平衡裝置及一載運裝置。該低溫真空加熱裝置包含一第一耐熱艙、一水冷軌道、至少一第一加熱單元、一第一斷熱單元、至少一排膠口及至少一微正壓入口。該高溫真空加熱裝置包含一耐熱輸送單元、一第二耐熱艙、一第二加熱單元、一第二斷熱單元、至少一排膠口及至少一微正壓入口。該連續出料壓力平衡裝置平衡裝置包含至少一連續出料氣壓推桿及至少一微正壓入口。該載運裝置承載被加熱產品依序移動於連續進料壓力平衡裝置、低溫真空加熱裝置、高溫真空加熱裝置、冷卻裝置及連續出料壓力平衡裝置中。

Description

鋰電池非晶型軟碳真空連續碳化爐

本發明係有關於一種鋰電池非晶型軟碳真空連續碳化爐，尤指一種耐熱艙內部無設置斷熱材及配件，不僅排膠容易，清潔艙體的次數與成本大幅降低，藉由真空無氧的連續碳化設備，使被加熱產品的良率大幅提升。

鋰電池軟碳負極材料係為低而平穩的充電、放電平台，其具有充放電容量大、效率高、循環性能好等優點。非晶型碳材分為難石墨化碳材(硬碳)及易石墨化碳材(軟碳)。其中，難石墨化碳材(硬碳)於高溫處理過程中，形成半流體狀態，使得多數苯環網面結構能構平行有序的成長，易形成有規則的石墨層狀結構。另外，易石墨化碳材(軟碳)屬於低結晶性的非晶形碳材，可由石化業重質油延遲焦化(Delayed coking process)所產生瀝青膠、石油膠碳化產生，易石墨化碳材(軟碳Clusters)能夠以多而廣的方式，線性排列成長。

現階段市售的碳化爐，連續加熱碳化高溫粉末，使生產過程面臨以下缺點：

1.習用碳化爐排膠不易，爐膠油多造成斷熱材及配件清潔困難。

2.習用碳化爐如斷氮氣，氧氣進入容易閃燃造成危險。

3.習用碳化爐常有氧氣進入過多、造成產品不良的問題。

4. 習用碳化爐使用大量氮氣趕氧，存在設置成本高的缺點。

上述多項缺點，顯見習用碳化爐實施使用時面臨的問題，如何克服習用碳化爐面爐膠油多、清潔困難及氧氣進入容易閃燃造成危險的問題，實為目前業界亟需努力達成的目標。

本發明鋰電池非晶型軟碳真空連續碳化爐主要目的在於，大幅改善習用碳化爐排焦不易及爐焦油清潔不易的問題，其改善碳化爐內氧氣進入可能產生閃燃的危險，及習用碳化爐採用大量氮氣吹出氧氣，造成生產成本昂貴的問題，並本發明碳化爐的真空無氧製程，使產品的良率大幅提升。

本發明提供一種鋰電池非晶型軟碳真空連續碳化爐，包括一外側設有至少一連續進料氣壓推桿及至少一微正壓入口的連續進料壓力平衡裝置，該連續進料壓力平衡裝置內側設置一第一閘閥單元。一第一端與該第一閘閥單元連結的低溫真空加熱裝置，該低溫真空加熱裝置包含一第一耐熱艙、一組設於該第一耐熱艙內部的水冷軌道、至少一組設於該第一耐熱艙外部的第一加熱單元、一包覆該第一加熱單元及該第一耐熱艙的第一斷熱單元、至少一與該第一耐熱艙連結的排膠口及至少一與該第一耐熱艙連結的微正壓入口，且該低溫真空加熱裝置的第二端連結第二閘閥單元。一第一端與該第二閘閥單元連結的高溫真空加熱裝置，該高溫真空加熱裝置包含一耐熱輸送單元、一組設於該耐熱輸送單元上方的第二耐熱艙、一組設於該第二耐熱艙外部的第二加熱單元、一包覆該第二加熱單元的第二斷熱單元、至少一與該第二耐熱艙連結的排膠口及至少一與該第二耐熱艙連結的微正壓入口。一第一端連結於該高溫真空加熱裝置第二端的冷卻裝置，該冷卻裝置第二端連結第三閘閥單元。一外側設有至少一連續出料氣壓推桿及至少一微正壓入口的連續出料壓力平衡裝置，該連續出料壓力平衡裝置與該第三閘閥單元連結。一承載被加熱產品依序幕移動於連續進料壓力平衡裝置、低溫真空加熱裝置、高溫真空加熱裝置、冷卻裝置及連續出料壓力平衡裝置內部的載運裝置。

上述第一耐熱艙係一不鏽鋼密封真空艙體，該第一耐熱艙內部無設置斷熱材及配件，不僅排膠容易，清潔艙體的次數與成本大幅降低。

上述該第二耐熱艙係為雙層水冷不鏽鋼艙體。

上述該第二耐熱艙的第二加熱單元係為鉬或鎢材質。

上述該第二斷熱單元係為氧化鋁材質。

上述該耐熱輸送單元包覆有碳纖維毯及耐高溫氧化鋁陶磁塊。

本發明所提供鋰電池非晶型軟碳真空連續碳化爐，大幅改善習用碳化爐排焦不易及爐焦油清潔不易的問題，本發明更改善碳化爐內氧氣進入可能產生閃燃的危險、改善習用碳化爐採用大量氮氣吹出氧氣，造成生產成本昂貴的問題，並本發明碳化爐的真空無氧製程，使產品的良率大幅提升。

有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。本發明係提供一種鋰電池非晶型軟碳真空連續碳化爐，包括：

請參閱第1及2圖，一外側設有至少一連續進料氣壓推桿11及至少一微正壓入口N的連續進料壓力平衡裝置1，該連續進料壓力平衡裝置1內側設置一第一閘閥單元12。

請參閱第3圖，一第一端與該第一閘閥單元12連結的低溫真空加熱裝置2，該低溫真空加熱裝置2包含一第一耐熱艙21、一組設於該第一耐熱艙21內部的水冷軌道22、至少一組設於該第一耐熱艙21外部的第一加熱單元23、一包覆該第一加熱單元23及該第一耐熱艙21的第一斷熱單元24、至少一與該第一耐熱艙21連結的排膠口V及至少一與該第一耐熱艙21連結的微正壓入口N，且該低溫真空加熱裝置2的第二端連結第二閘閥單元25。該第一耐熱艙21係一不鏽鋼密封真空艙體，其不僅排膠容易，清潔艙體的次數與成本大幅降低。

請參閱第4圖，一第一端與該第二閘閥單元25連結的高溫真空加熱裝置3，該高溫真空加熱裝置3包含一耐熱輸送單元31、一組設於該耐熱輸送單元31上方的第二耐熱艙32、一組設於該第二耐熱艙32外部的第二加熱單元33、一包覆該第二加熱單元33的第二斷熱單元34、至少一與該第二耐熱艙32連結的排膠口V及至少一與該第二耐熱艙32連結的微正壓入口N。該第二耐熱艙32係為雙層水冷不鏽鋼艙體。該第二耐熱艙32的第二加熱單元33係為鉬或鎢材質。該耐熱輸送單元31包覆有碳纖維毯311及耐高溫氧化鋁陶磁塊312。該第二斷熱單元34係為氧化鋁材質。

請參閱第1及2圖，一第一端連結於該高溫真空加熱裝置3第二端的冷卻裝置4，該冷卻裝置第二端連結第三閘閥單元41。

請參閱第1及2圖，一外側設有至少一連續出料氣壓推桿51及至少一微正壓入口N的連續出料壓力平衡裝置5，該連續出料壓力平衡裝置5與該第三閘閥單元41連結。

請參閱第1至4圖，一承載被加熱產品依序移動於連續進料壓力平衡裝置1、低溫真空加熱裝置2、高溫真空加熱裝置3、冷卻裝置4及連續出料壓力平衡裝置5內部的載運裝置6。

請參閱第1及2圖，使用實施本發明鋰電池非晶型軟碳真空連續碳化爐，當連續進料壓力平衡裝置1、低溫真空加熱裝置2、高溫真空加熱裝置3、冷卻裝置4及連續出料壓力平衡裝置5內部的壓力平衡時，本發明開始進、出料作業。

首先，被加熱產品進入位於該連續進料壓力平衡裝置1內部的載運裝置6中，利用第一真空泵7將連續進料壓力平衡裝置1內部的氧氣抽除，再藉由微正壓入口N使連續進料壓力平衡裝置1內部充滿氮氣。

請參閱第1及2圖，當第一閘閥單元12開啟，該承載被加熱產品的載運裝置6自動移入低溫真空加熱裝置2的第一耐熱艙21中，利用第一真空泵7將低溫真空加熱裝置2內部的氧氣抽除，再藉由微正壓入口N使低溫真空加熱裝置2內部充滿氮氣。該第一耐熱艙21係一不鏽鋼密封真空艙體，設有數排膠口V及數與該第一耐熱艙21連結的微正壓入口N，碳化該被加熱產品時，利用第一真空泵7將第一耐熱艙21內部的氧氣抽除，再使第一耐熱艙21內部充滿氮氣，不會有趕氧、搶氧的問題，則燒解後的被加熱產品(軟碳)品質增進，達到真空排氣及正壓排膠目的，並且該第一耐熱艙21使用後其內部無焦油附著、汙染，則艙體內部保養及清潔焦油的工時成本可以大幅節省。

請參閱第1及2圖，接著第二閘閥單元25開啟，該承載被加熱產品的載運裝置6自動移入高溫真空加熱裝置3的第二耐熱艙32中，利用第二真空泵8將高溫真空加熱裝置3內部的氧氣抽除，再藉由微正壓入口N使高溫真空加熱裝置3內部充滿氮氣。該第二耐熱艙32係為雙層水冷不鏽鋼艙體，該第二耐熱艙32連結的排膠口V及至少一與該第二耐熱艙32連結的微正壓入口N，碳化該被加熱產品時，利用第二真空泵8將第二耐熱艙32內部的氧氣抽除，再使第二耐熱艙32內部充滿氮氣，不會有趕氧、搶氧的問題，則燒解後的被加熱產品(軟碳)品質增進，達到真空排氣及正壓排膠目的。該位於第二耐熱艙32內部的第二加熱單元33係為鉬或鎢材質，該耐熱輸送單元31包覆有碳纖維毯311及耐高溫氧化鋁陶磁塊312，據此，該耐熱輸送單元31耐溫達到1250°C以上。

請參閱第1及2圖，接著該承載被加熱產品的載運裝置6自動從高溫真空加熱裝置3移入冷卻裝置4，其可快速冷卻被加熱產品，防止被加熱產品過熱氧化，並且加快被加熱產品碳化生產速度。

請參閱第1及2圖，最後第三閘閥單元41開啟，該承載被加熱產品的載運裝置6自動從冷卻裝置4移入連續出料壓力平衡裝置5內部，該連續出料壓力平衡裝置5設置有至少一連續出料氣壓推桿51及至少一微正壓入口N，利用第二真空泵8將連續出料壓力平衡裝置5內部的氧氣抽除，再藉由微正壓入口N使連續出料壓力平衡裝置5內部充滿氮氣。進出料的過程中，連續進料壓力平衡裝置1、低溫真空加熱裝置2、高溫真空加熱裝置3、冷卻裝置4及連續出料壓力平衡裝置5內部的壓力平衡。

經由以上實施例之敘述，可知本發明鋰電池非晶型軟碳真空連續碳化爐見諸以下功效增進之處：

1.本發明鋰電池非晶型軟碳真空連續碳化爐，可改善習用碳化爐排焦不易及爐焦油清潔不易的問題，其連續進料壓力平衡裝置1、低溫真空加熱裝置2、高溫真空加熱裝置3及連續出料壓力平衡裝置5，分別設有數排膠口V及數與該第一耐熱艙21連結的微正壓入口N，其具有真空排氣及正壓排膠功能，並且該第一耐熱艙21使用後內部無焦油附著、汙染，則艙體內部保養及清潔焦油的工時成本可以節省。

2.本發明鋰電池非晶型軟碳真空連續碳化爐，連續進料壓力平衡裝置1、低溫真空加熱裝置2、高溫真空加熱裝置3及連續出料壓力平衡裝置5設置的微正壓入口N使氮氣不間斷，確實改善碳化爐內氧氣進入可能產生閃燃的危險。

3.本發明鋰電池非晶型軟碳真空連續碳化爐的進、出料過程，該連續進料壓力平衡裝置1、低溫真空加熱裝置2、高溫真空加熱裝置3、冷卻裝置4及連續出料壓力平衡裝置5內部係設為真空狀態，真空無氧的製程使產品的良率大幅提升。

4.本發明鋰電池非晶型軟碳真空連續碳化爐的連續進料壓力平衡裝置1、低溫真空加熱裝置2、高溫真空加熱裝置3及連續出料壓力平衡裝置5，分別設有數排膠口V及數與該第一耐熱艙21連結的微正壓入口N，其具有真空排氣及正壓排膠功能，可改善習用碳化爐採用大量氮氣吹出氧氣，造成生產成本昂貴的問題。

綜上所述，本發明鋰電池非晶型軟碳真空連續碳化爐之構造特徵與技術手段，具有同範疇產品未曾思及、作為之新穎性。其有效改善習用碳化爐實際使用面臨的缺點，其結構特徵與技術手段之創新，確實符合新穎性、進步性及產業利用性之專利要件。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及新型說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1:連續進料壓力平衡裝置

11:連續進料氣壓推桿

12:第一閘閥單元

2:低溫真空加熱裝置

21:第一耐熱艙

22:水冷軌道

23:第一加熱單元

24:第一斷熱單元

25:第二閘閥單元

3:高溫真空加熱裝置

31:耐熱輸送單元

311:碳纖維毯

312:氧化鋁陶磁塊

32:第二耐熱艙

33:第二加熱單元

34:第二斷熱單元

4:冷卻裝置

41:第三閘閥單元

5:連續出料壓力平衡裝置

51:連續出料氣壓推桿

6:載運裝置

7:第一真空泵

8:第二真空泵

V:排膠口

N:微正壓入口

第1圖本發明鋰電池非晶型軟碳真空連續碳化爐之前視圖。

第2圖係本發明第1圖的A視圖。

第3圖係本發明第1圖的B-B視圖(低溫真空加熱裝置)。

第4圖係本發明第1圖的C-C視圖(高溫真空加熱裝置)。