一种新型锂离子电池负极材料石墨化装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及石墨化炉技术领域，具体的讲，是涉及一种新型锂离子电池负极材料石墨化装置。


背景技术：

[0002]
随着国家能源重点部署，锂离子电池越来越充当重要角色，锂离子电池负极材料作为锂离子电池的核心组成部分其需求量也日益增加，如何提高负极材料产能，降低能耗，同时满足不同规格产品生产需要成为重点解决问题。锂离子电池负极材料石墨化是整个负极材料生产过程中最复杂环节，现阶段大多数石墨化厂家主要是通过将负极材料装填于坩埚内，将坩埚排布在艾奇逊炉内，送电升温至3000℃左右，达到负极材料石墨化的目的，现有的锂离子电池负极材料石墨化的生产方式为间歇式生产方式，通常需要10～20天，石墨化完成后采用自然冷却的方法来冷却，冷却过程缓慢，需要长时间占用炉体，生产周期长，耗费时间久；不同种物料进行石墨化时其生产周期是不同的，现有的设备无法根据物料属性调节生产速度；现有设备的电能耗用量大，保温料和电阻料占整个炉室盛装量的80％左右，大部分电能用于对坩埚、电阻料、保温料等的加热，电能利用率低，造成能源的浪费，使得生产成本高，同时的使得热效率低。


技术实现要素：

[0003]
为克服现有技术存在的问题，本实用新型提供一种生产周期短、可根据物料属性调节生产速度、生产成本低的新型锂离子电池负极材料石墨化装置。
[0004]
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
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一种新型锂离子电池负极材料石墨化装置，包括安装于地面的加热室，铺设于地面且穿过所述加热室的轨道，相邻滑动安装于所述轨道上的多个移动箱，用于推动所述移动箱移动的推动器，等间距安装于所述加热室侧壁的多组加热装置，以及安装于所述移动箱上的冷却装置。
[0006]
进一步地，所述加热室包括依次相接的等待区、升温区和空冷降温区，其中，所述等待区位于推动器侧边，所述轨道依次铺设于等待区、升温区和空冷降温区底面上，所述加热装置安装于升温区侧壁。
[0007]
具体地，所述空冷降温区安装有用于通风降温的风机。
[0008]
具体地，所述移动箱包括箱体，填充于所述箱体内的保温填料，位于所述保温填料中间的加热箱，覆盖于所述加热箱顶部的箱板，以及对称固定于所述箱体两侧侧壁上且穿过保温填料与加热箱相连的两个导电电极，其中，所述导电电极与加热装置相连，所述冷却装置安装于箱体上，所述箱体滑动安装于轨道上。
[0009]
具体地，所述加热装置包括对称滑动安装于升温区两侧侧壁的变压器正极和变压器负极，以及分别用于推动所述变压器正极和变压器负极与加热箱连接的两个顶推器。
[0010]
具体地，所述加热箱材质为石墨化制品。
[0011]
具体地，所述冷却装置包括贴附于所述箱体四周侧壁上的降温夹层，以及分别与降温夹层连接的进液口和出液口。
[0012]
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
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(1)本实用新型通过将负极材料填充于加热箱内，将箱板盖于加热箱上，再将保温填料覆盖于盖板上，开启推动器，将推动移动箱向前移动，在移动箱移动到升温区后，开启两个顶推器，推动变压器正极和变压器负极与导电电极相接，并对变压器正极通电，使得其电流依次通过变压器正极、导电电极、加热箱、导电电极、变压器负极，加热箱通电后升温对于其内部的负极材料加热，使其石墨化，石墨化完成后，顶推器泄压，使得变压器正极和变压器负极与导电电极相离，开启推动器，继续推动下一个移动箱，石墨化完成的移动箱被推动到空冷降温区，在该区将移动箱顶部的保温填料移除并开启箱板，同时开启风机，对加热箱强制通风降温，通风降温一段时间后，在上一个石墨化处理的移动箱处理完成后，推动器继续向前推动，该通风降温的移动箱被继续向前，后再将外部进水管和出水管分别与进液口和出液口相连，向降温夹层内通入冷却液，对移动箱进行水冷降温，在降温完成后通过外部吸料装置将负极材料吸出，从而完成了一个处理周期，加热石墨化的过程可以一直持续，在上一个处理完后，将其向后推，推动下一个在升温区内进行加热，而整个处理周期在8-15天左右，升温速度快，产品的加工周期短，冷却速度快。
[0014]
(2)本实用新型可以根据负极材料的属性来控制变压器正极的通电时间，进而控制加热箱内的石墨化时间，达到根据负极材料属性调节生产速度的目的。
[0015]
(3)本实用新型相比于现有的石墨化炉而言，其在升温区等间距设置有多组加热装置，仅对加热箱进行加热，加热箱周围填充有保温填料，从而使得热量散失较少，加热具有针对性，电能利用率高，节约了能源，降低了生产成本，同时的使得热效率高。
[0016]
(4)本实用新型无需人工参与，其仅需通过推动器进行推动，装料卸料也可通过外部装料装置和吸料装置装取，现有的石墨化炉的装炉和出炉需要大量人工，自动化程度低，而且作业危险系数极大，相较而言，本实用新型更加的安全、自动化程度高、人工劳动强度小。
[0017]
(5)本实用新型可以先经过风冷降温，再经过水冷降温，缩短降温周期，提高生产效率。
[0018]
(6)本实用新型采用优质碳素材料作为保温填料，可以重复使用，重复生产过程中无需多次更换，装出料时只需更换料箱顶部保温料即可，简化了生产工艺。
[0019]
(7)本实用新型加热箱为石墨化制品，生产中一方面作为盛装负极材料的容器，另一方面作为导体，电流通过后自身发热同时给负极材料加热，石墨制品比传统的电阻料各项性能高，电流分布均匀，热效应稳定，在升温过程中各部位升温均匀，因此负极材料品质稳定性比较高。
[0020]
(8)本实用新型升温区内可同时对单个或多个炉室进行升温，工艺性能可控性高。
附图说明
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图1为本实用新型的结构示意图。
[0022]
图2为本实用新型的侧面结构示意图。
[0023]
其中，附图标记对应的名称为：
[0024]
1-加热室，2-轨道，3-移动箱，4-推动器，5-等待区，6-升温区，7-空冷降温区，8-箱体，9-保温填料，10-加热箱，11-箱板，12-导电电极，13-变压器正极，14-变压器负极，15-顶推器，16-降温夹层，17-进液口，18-出液口，19-风机。
具体实施方式
[0025]
下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。
[0026]
实施例
[0027]
如图1～2所示，该新型锂离子电池负极材料石墨化装置，包括加热室1、轨道2、移动箱3、推动器4、加热装置和冷却装置。
[0028]
加热室1两侧侧壁上安装有加热装置，其底面由轨道2穿过，负极材料在加热室1内被加热装置加热并石墨化，其包括等待区5、升温区6和空冷降温区7。其中，等待区5与推动器4相邻，推动器4推动位于轨道2上的移动箱3进入等待区5内，等待升温区6内的移动箱3加热完成后，再被推入升温区6内升温加热处理；升温区6与等待区5相邻，其两侧的侧壁上分别滑动安装有多组加热装置，其用于给移动箱3通电加热；空冷降温区7与升温区6相邻，其顶部为开口状，且安装有有用于通风降温的风机19，在将移动箱3顶部的保温填料9移开后，打开箱板11，开启风机19对加热箱10内的负极材料吹风降温。
[0029]
轨道2铺陈于地面上，其依次穿过等待区5、升温区6和空冷降温区7，其用于使移动箱3在其上滑动。
[0030]
移动箱3数量有多个且相邻设置于滑轨2上，其通过推动器4推动，其包括箱体8、保温填料9、加热箱10、箱板11、和导电电极12。其中，箱体8底部设置有滑轮，使其可以在滑轨上移动，在加热箱10内填装完负极材料后，通过推动器4推动箱体8，使得其向前移动，相邻设置于滑轨2上的多个箱体8依次向前移动，依次进行加热；保温填料9填充于箱体8内，其采用优质碳素材料作为保温填料9，可以重复使用，重复生产过程中无需多次更换，装出料时只需更换料箱顶部保温料即可，简化了生产工艺，保温性能优异；加热箱10填充于保温填料9内，其材质选用石墨化制品，生产中一方面作为盛装负极材料的容器，另一方面作为导体，导电电极12与其接触，导入电流，电流通过后自身发热同时给负极材料加热，石墨制品比传统的电阻料各项性能高，电流分布均匀，热效应稳定，在升温过程中各部位升温均匀，因此负极材料品质稳定性比较高；箱板11覆盖于加热箱10上，用于保温隔热，同时隔绝保温填料9，避免保温填料9与负极材料混合；导电电极12数量有两个，两个导电电极12对称设置于箱体8两侧侧壁上，其分别与变压器正极13和变压器负极14接触，并将电流导流到加热箱10。
[0031]
推动器4位于轨道2一端，其用于将箱体8向前推动。
[0032]
加热装置数量有多个且等间距安装于升温区6，其用于给加热箱10加热，使其内部的负极材料石墨化，其包括变压器正极13、变压器负极14和顶推器15。其中，变压器正极13、变压器负极14分别对称滑动安装于升温区6两侧的墙壁间，在顶推器15向前推动时，变压器正极13、变压器负极14与导电电极12相接，开始导电，顶推器15向后时，变压器正极13、变压器负极14与导电电极12相离，电流断开；顶推器15数量有两个且分别设置于变压器正极13、变压器负极14的后面。
[0033]
冷却装置用于对箱体8内的加热箱10降温，其设置于箱体8外侧，其包括降温夹层
16、进液口17和出液口18。其中，降温夹层16包裹于箱体8四边侧墙上，通过进液口17导入冷却液，冷却液吸收箱体8热量后充出液口18导出，以此达到降温的目的；进液口17和出液口18均设置于降温夹层16上且分别与外部进液管和出液管连接，在箱体8从空冷降温区7移出时，将进液口17和出液口18分别与外部进液管和出液管连接，使其降温，在降温完成后，通过外部吸料装置将其内部的负极材料取出。
[0034]
本实用新型在使用时，将负极材料填充于加热箱10内，将箱板11盖于加热箱10上，再将保温填料9覆盖于盖板11上，开启推动器4，将推动移动箱3向前移动，在移动箱3移动到升温区6后，开启两个顶推器15，推动变压器正极13和变压器负极14与导电电极12相接，并对变压器正极13通电，使得其电流依次通过变压器正极13、导电电极12、加热箱10、导电电极12、变压器负极14，加热箱10通电后升温对于其内部的负极材料加热，使其石墨化，石墨化完成后，顶推器15泄压，使得变压器正极13和变压器负极14与导电电极12相离，开启推动器4，继续推动下一个移动箱3，石墨化完成的移动箱3被推动到空冷降温区7，在该区将移动箱3顶部的保温填料9移除并开启箱板11，同时开启风机19，对加热箱10强制通风降温，通风降温一段时间后，在上一个石墨化处理的移动箱3处理完成后，推动器4继续向前推动，该通风降温的移动箱3被继续向前，后再将外部进水管和出水管分别与进液口17和出液口18相连，向降温夹层16内通入冷却液，对移动箱3进行水冷降温，在降温完成后通过外部吸料装置将负极材料吸出，从而完成了一个处理周期。
[0035]
上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。

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