[发明专利]一种锂离子电池石墨类负极材料炭化处理系统及其炭化处理工艺

说明书

本发明提供一种锂离子电池石墨类负极材料炭化处理系统及其炭化处理工艺，包括一高温炭化回转窑，高温炭化回转窑包括可转动的筒体；筒体包括预热段、高温加热段以及冷却段；在预热段与高温加热段的外部设有加热体对筒体进行加热。炭化处理工艺如下：使高温炭化回转窑达到可工作状态；将经过包覆后的石墨类负极材料原料送入到高温炭化回转窑中；石墨类负极材料原料在高温炭化回转窑的筒体内部依次经过预热段、高温加热段后，再冷却降温后即到炭化的石墨类负极材料。本发明解决了石墨类负极材料在传统高温炭化过程中反应速率低、能耗高、停留时间长、匣钵等物料容器消耗量大的问题；加热体采用蓄热式烧嘴进行燃烧加热，提高了热能利用率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池石墨类负极材料炭化处理技术，属于锂离子电池负极材料制造技术领域。

背景技术

锂离子电池的石墨类负极材料生产过程中，为了保证石墨化工序的有效装料量以及避免喷炉等安全环保方面的原因，通常在石墨化前需对物料进行炭化处理以排出其中的挥发分。目前，锂离子电池石墨类负极材料生产的炭化工段通常采用的工艺为辊道窑/推板窑静态高温炭化，这类炭化设备的共同特点为：

(1)物料需要陶瓷匣钵盛放，陶瓷匣钵吸收了大量的热量，导致了能耗利用率低；

(2)由于采用静态烧结，传热受限，相对动态烧结而言需要更长的热处理停留时间，整体能耗较高；

(3)加热方式为电加热，单个设备产能小；设备数量多，投资高，占地面积大；设备连续化自动化程度低，操作环境差。

同时，传统的燃气外加热回转窑存在燃烧尾气排放温度高、热量利用率低的问题。虽然通过燃气燃烧尾气预热助燃空气可以部分提高热利用率，但受限于换热器效率和成本方面的原因，换热后的尾气排放温度仍然高达350-500℃，余热利用能力依旧有限。

发明内容

本发明的目的是针对以上背景技术中的至少一项技术问题，提供一种锂离子电池石墨类负极材料炭化处理系统及其炭化处理工艺，以解决锂离子电池石墨类负极材料采用传统炭化方式导致能耗高、单机产能低、匣钵容器消耗量大、投资成本高和自动化程度低的问题。

本发明提供的方案如下：

一种锂离子电池石墨类负极材料炭化处理系统，包括有一高温炭化回转窑，所述高温炭化回转窑包括可转动的筒体，所述筒体一端进料、另一端出料；所述筒体包括预热段、高温加热段以及冷却段，预热段靠近进料端，冷却段靠近出料端；在预热段与高温加热段的外部设有加热体对筒体进行加热。通过采用高温炭化回转窑来对石墨类负极材料进行炭化，并将高温炭化回转窑设计成具有预热段、高温加热段以及冷却段的三段式工作模式，可以实现石墨类负极材料的流水线炭化反应，投资低产能高、自动化程度高。

进一步优选的，上述加热体采用蓄热式烧嘴加热，所述蓄热式烧嘴由蓄热式烧嘴切换阀控制燃烧切换。在预热段与高温加热段的外部的加热体采用蓄热式烧嘴加热，可以充分根据所需加热的温度情况进行调控，减少了耗能。

进一步优选的，上述高温炭化回转窑还包括窑头箱与窑尾箱，所述窑尾箱位于筒体的进料端，所述窑头箱位于筒体的出料端；所述窑头箱上连接有传质气体通入管道，所述窑尾箱上连接有炭化烟气排出管道。通过在高温炭化回转窑设置具有传质作用的气体管路，可以实现使高温炭化回转窑内部解离出的挥发分顺利排除，进一步的加速炭化。传质气体采用氮气，既满足传质要求，有不会污染原料。

进一步优选的，上述炭化处理系统还包括依次连接的真空上料器、缓冲料仓、称重计量单元和螺旋给料机；螺旋给料机与所述窑尾箱连接；所述称重计量单元采用失重秤或螺杆秤；所述窑头箱后还接有一滚筒冷却机，所述滚筒冷却机采用软化循环冷却水进行冷却。

进一步优选的，上述筒体Q235、Q345、304、316L、310S或GH系列高温耐热合金材料制造。不同的筒体会对内部反应物质产生影响，采用此几类材料在对锂离子电池石墨类负极材料的炭化处理时，效果最优。