[发明专利]用于锂离子电池负极材料炭化处理的炭化炉

说明书

本发明的用于锂离子电池负极材料炭化处理的炭化炉，包括炉头、炉尾、炉顶、炉底、炉侧墙和辅助导电体；所述炉头、炉尾和炉侧墙分别与炉底固定连接；所述炉头和炉尾分别设置有向外壁伸出的石墨电极；所述炉顶是可拆卸的并且设置有排气口；所述炉头、炉尾、炉顶、炉底和炉侧墙之间形成一个立方体形状的炉腔；所述辅助导电体为导电石墨毡或导电炭毡或石墨纸，所述辅助导电体在所述炉腔内上下间隔铺设有多层；每层所述辅助导电体的一端与所述炉头内壁接触连接、另一端与所述炉尾内壁接触连接；每层所述辅助导电体两端分别通过所述炉头和炉尾与对应的所述石墨电极导通；每层所述辅助导电体的上下两侧的间隔空间用于填充待炭化物料。

技术领域

本发明涉及一种用于锂离子电池负极材料炭化处理的炭化炉。

背景技术

在锂离子电池用的炭负极材料的工业生产中，经常要对粉状炭质中间体进行900℃-1400℃的热处理，业内通常称之为炭化处理，与之对应的设备称为炭化炉。部分种类炭质中间体经过炭化处理后，可以直接作为负极材料进行使用或销售，还有一部分种类炭质中间体需要进行更高温度的石墨化处理才能使用。而石墨化处理属于高能耗、高成本生产过程。在石墨化前对它们进行预先炭化处理会显著提高材料装填密度，提高石墨化炉单炉产量，降低石墨化处理的生产成本。

目前，对于以粉体或小颗粒为主的炭质中间体物料的炭化处理装置主要有两类：推板窑和井式炉，这两种热处理装置有各自的优点，但都存在相当多的明显不足。

推板窑作为以粉体或小颗粒为主的炭质中间体物料的炭化处理装置，具有难以克服的多个缺点：1、加热元件及坩埚的损耗很大，设备运转维护费用大；2、被热处理的炭质中间体物料为间接加热，推板及坩埚的加热属于无效加热，热效率低，能耗大；3、大量惰性的保护气体的使用，进一步提高了生产成本；4、高挥发分物料产生的挥发分在高温下会在推板窑的加热元件上积碳，从而造成加热元件频繁损坏，导致推板窑无法对高挥发分物料进行炭化处理。

井式炉作为以粉体或小颗粒为主的炭质中间体物料的炭化处理装置，其缺点也同样是很明显的：1、对于锂离子电池负极材料的炭化处理，即使最大的井式炉每炉也只能装载和处理不到300公斤物料，设备产能低下，无法实现大规模连续生产；2、在每次生产过程中其加热装置对炉甄的加热同样属于无效加热，存在着较大的能源浪费，热效率低下；3、炉甄反复急冷急热，造成炉甄使用寿命普遍较低，进一步加大了生产成本。

近年来锂离子电池行业发展迅猛，最初锂离子电池只是应用在手机、相机等小型数码产品上，如今扩展到电动汽车、无人机、储能电站等广泛领域，其对负极材料总的社会需求量由每年数千吨上升到每年几十万吨，提高了两个数量级。这就要求对应的生产装置必须满足大规模批量化生产的新要求。炭化炉作为负极材料生产的重要设备之一，提高单位设备产能、降低能耗和成本有了重要的现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种成本更低、产能更大、能耗更低、效率更高的用于锂离子电池负极材料炭化处理的炭化炉。

为了解决上述技术问题，本发明的用于锂离子电池负极材料炭化处理的炭化炉，其特征在于：包括炉头、炉尾、炉顶、炉底、炉侧墙和辅助导电体；所述炉头、炉尾和炉侧墙分别与炉底固定连接；所述炉头和炉尾分别设置有向外壁伸出的石墨电极；所述炉顶是可拆卸的并且设置有排气口；所述炉头、炉尾、炉顶、炉底和炉侧墙之间形成一个立方体形状的炉腔；所述辅助导电体为导电石墨毡或导电炭毡或石墨纸，所述辅助导电体在所述炉腔内上下间隔铺设有多层；每层所述辅助导电体的一端与所述炉头内壁接触连接、另一端与所述炉尾内壁接触连接；每层所述辅助导电体两端分别通过所述炉头和炉尾与对应的所述石墨电极导通；每层所述辅助导电体的上下两侧的间隔空间用于填充待炭化物料。

所述辅助导电体为多张首尾搭接结构。

所述炉底和炉侧墙均以绝缘耐火砖辅以耐火水泥砌筑。

所述炉头和炉尾均以石墨砖或碳砖辅以导电粘结剂砌筑。