[发明专利]石墨负极材料石墨化炉头冷却方法

说明书

技术领域

本发明属于石墨负极材料生产技术领域，具体涉及一种石墨负极材料石墨化炉头冷却方法。

背景技术

目前，锂离子二次电池主要用石墨微粉作为导电负极材料，其粒度通常介于3～30μm。石墨负极材料在生产制备的过程中需要将原料在石墨化炉中进行石墨化高温处理，其石墨化温度最高能达到2500℃以上，使得原料中的碳元素在高温下转化成层状的石墨质结构。石墨化炉通常选用高功率大电流的电炉，并根据石墨化高温处理工艺需要选用相应送电功率加热的方式进行石墨化，其功率最高能超过1×10⁴KVA，其电流最高能超过100KA。石墨化炉的加热电极通常设置在炉头，送电母排及母排线缆在石墨化炉的炉头与相应的加热电极联接并送电加热炉中物料。送电母排及母排线缆与炉头通常为螺栓联接，并且要求联接紧密，以减少接触电阻，提高送电效率。但是炉头处因要承受高功率大电流的负荷，工作时处于高温状态，并且与其相联的加热电极加剧了该处的高温负荷。较高的温度使得母排及母排线缆易于烧损变质并且致使电阻增大、能耗增加，使得送电加热效率下降，进而影响负极材料石墨化的品质，同时高温使得紧密联接的螺栓及其螺母产生锈蚀或形变，易造成石墨化结束后母排及母排线缆从炉头拆卸非常困难。

现有技术采用的冷却水直接喷淋降温仅能解决母排及母排线缆与炉头连接处的高温问题，难以妥善解决整个母排及母排线缆高温受热烧损变质致使电阻增大、能耗增加、送电加热效率下降以及联接螺栓锈蚀形变拆卸困难的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种石墨负极材料石墨化炉头冷却方法，其能有效解决石墨负极材料石墨化炉头整个母排及母排线缆高温受热烧损变质致使电阻增大、能耗增加、送电加热效率下降以及联接螺栓锈蚀形变拆卸困难的问题。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

设计一种石墨负极材料石墨化炉头冷却方法，包括以下步骤：

（1）将送电母排线缆穿设于胶套之中，将母排线缆末端通过螺栓和螺母固定在石墨化炉头的极板上，再将内有空腔的螺母罩安装在螺母的上方，使螺母罩的空腔能够完全包裹住螺母；

所述螺母罩的空腔中填充有润滑脂；

所述胶套内设有夹层，所述夹层的上部设有进水口、下部设有出水口；

（2）将冷却水从进水口通入、从出水口流出，通过胶套内的冷却水对母排线缆进行一级间接水冷冷却；

（3）当胶套内的冷却水温超过45℃时，通过冷却风机对石墨化炉的送电母排线缆进行降温，本步骤对母排线缆进行二级间接风冷冷却；

（4）在石墨化炉头的极板上方用冷却水进行直接喷淋，对炉头极板及母排进行三级直接水冷冷却。在螺母罩外部喷淋的冷却水作用下，螺母罩内部空腔中的润滑脂也得到冷却并保证其对母排所联接螺栓及螺母的润滑和冷却，从而避免其锈蚀或形变，在石墨化结束后也非常容易拆卸。本步骤对炉头极板和母排进行三级喷淋水冷冷却，并对螺母和螺栓进行四级润滑脂润滑冷却。

优选的，所述胶套上安装有水温监控的温控仪，同时在进水口处还安装有流量控制阀，用以调节夹套内的水流量。

所述胶套的材质优选为三元乙丙胶，该材料具有较好的耐热性、耐水性、电绝缘性及弹性。

所述冷却水优选为离子交换树脂软化后的纯水，所述离子交换树脂优选为磺酸基强酸性阳离子交换树脂。

优选的，所述冷却水的初始电导率为＜0.1μS/cm，初始温度不大于20℃。

优选的，所述冷却风机风量＞20000m³/h。

优选的，所述螺栓、螺母和螺母罩的材质为不锈钢316。

优选的，在步骤（4）中，所述冷却水的喷淋压力为0.05～0.1MPa。

优选的，所述胶套下方或者所述石墨化炉头极板下方设有收集池，可对冷却水进行收集冷却后循环使用。

优选的，所述润滑脂的填充量≥螺母罩空腔的一半容量。

优选地，所述润滑脂为锂基高温油膏润滑脂（最高工作温度可达180℃）或氟化高温聚合脂润滑脂（抗水、耐高温，其最高工作温度可达300℃）中的至少一种。

本发明具有以下积极有益的技术效果：

（1）本发明综合采用胶套内水冷冷却、风机风冷冷却、喷淋水冷冷却、润滑脂润滑冷却的四级技术措施，全方位对石墨化炉头进行冷却，解决了炉头整个母排及母排线缆高温受热烧损变质致使电阻增大、能耗增加、送电加热效率下降以及联接螺栓锈蚀形变拆卸困难的问题，提高了工作效率。