[发明专利]一种新能源汽车动力电池专用组合石墨坩埚及其制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种坩埚，尤其涉及一种新能源汽车动力电池专用组合石墨坩埚及其制造工艺及其制造工艺。

背景技术

由于大气污染的日益严重，新能源汽车产业进入了发展的高峰期，而新能源汽车的动力核心——汽车动力电池的发展也随之进入了一个高速发展期。在高温电解熔盐过程中，盐池（电解槽）作为最主要的问题，也是最大的瓶颈。石墨材料是当前盐池基体材料最为理想的选择，所以，石墨坩埚的性能和结构也成为了最核心的问题。目前，石墨坩埚在电解熔盐过程中存在三个方面的问题：问题一是电解熔盐的材料在高温下变成熔融状态，熔盐渗透力很强，会通过石墨的气孔渗透到坩埚槽外，从而造成熔盐泄露；问题二是熔盐过程对石墨材料有很强的侵蚀能力，在长时间的高温电解过程中，会不断的腐蚀石墨表面，破坏石墨的结构，缩短石墨坩埚的使用寿命；问题三是熔盐的温度在1000℃左右，而石墨材料在常压下400℃开始氧化，石墨坩埚正处在最强的被氧化的温度区间内。所以，选择石墨坩埚作为盐池，必须解决石墨坩埚的易渗漏、易氧化、易侵蚀这三个难题才能正常使用。

目前，一体式方石墨坩埚的加工方法是采用石墨方坯材料，利用机械加工手段将其挖空而成。石墨原材料利用率只有30%，其余70%全是石墨粉下角料。同时，一体式的石墨坩埚受基体材料规格的限制，无法生产出大规格大容量的坩埚，制约了熔炼、提纯等行业连续式规模化的生产需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新能源汽车动力电池专用组合石墨坩埚及其制造工艺，以解决石墨坩埚的易渗漏、易氧化、易侵蚀这三个难题以及一体式坩埚的容量受石墨基体材料规格的限制和材料利用率低的问题。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种新能源汽车动力电池专用组合石墨坩埚及其制造工艺，以质量百分比计，包括如下组份：C 78.3%～84.5%，Ti 0.2%～0.8%，B 1%～3%，Al 2%～6%，Si 1%～3%，Mg 1%～5%，Ca 1%～5%。

本发明还提供一种新能源汽车动力电池专用组合石墨坩埚及其制造工艺，包括如下步骤：

步骤1：配制石墨防渗漏剂，先将酚醛树脂倒入搅拌器中，边搅拌边加入石墨防渗漏剂助剂，混合均匀后，根据混合液体的粘稠度，加入体积分数为99%的酒精稀释，静放18小时制得石墨防渗漏剂；

步骤2：一次浸渍，将石墨基体材料放入浸渍罐中，经过-0.03～-0.09MPa的真空度，将石墨防渗漏剂液体吸入浸渍罐中，在0.1MPa～2MPa的压力下完成一次浸渍；

步骤3：一次焙烧，将被石墨防渗漏剂浸渍好的石墨材料放入真空气体保护炉中，在700℃～1300℃温度下，经180～240小时完成一次焙烧；

步骤4：配制添加剂，先将石墨抗氧化剂倒入盛有水的搅拌器中，边搅拌边加入石墨抗侵蚀剂，混合均匀后，停止搅拌，静放24小时制得添加剂；

步骤5：二次浸渍，将经过石墨防渗漏浸渍处理并高温一次焙烧后的石墨基体材料放入浸渍罐中，经过-0.03～-0.09MPa的真空度，将添加剂混合液体吸入浸渍罐中，在0.1MPa～2MPa的压力下完成二次浸渍；

步骤6：二次焙烧，将被二次浸渍处理后的石墨材料放入真空气体保护炉中，在800℃～1600℃温度下，经120～180小时的二次焙烧制得。

上述步骤1中所述石墨防渗漏剂的三种成分以质量百分比计配比如下，酚醛树脂50%～60%，石墨防渗漏剂助剂40%～50%，余量为体积分数为99%的酒精；

步骤4中所述添加剂中的两种成分以质量百分比计配比如下：石墨抗氧化剂45%～54%，化学成分Al和Si；石墨抗侵蚀剂45%～54%，化学成分Mg和Ca；余量为水；

其中，所述石墨防渗漏剂助剂中，Ti 10.5%～15.5%，B 47.5%～52.5%，C 35.5%～40.5%；所述石墨抗氧化剂中，Al 60%～73.5%，Si 26.5%～40%；所述石墨抗侵蚀剂中，Mg 50%～53.5%，Ca 46.5%～50%。

上述浸渍罐在优选-0.06MPa的真空度，1MPa的压力下完成一次浸渍工艺；上述一次焙烧真空气体保护炉中焙烧温度优选1000℃，焙烧时间优选210小时。

上述浸渍罐在优选-0.06MPa的真空度，1MPa的压力下完成二次浸渍工艺；上述二次焙烧真空气体保护炉中焙烧温度优选1200℃，焙烧时间优选150小时。