[发明专利]一种低能耗锂电池石墨负极材料提纯装置及其制作工艺

说明书

本发明公开了一种低能耗锂电池石墨负极材料提纯装置及制作工艺，包括艾奇逊炉主体，所述艾奇逊炉主体由炉基底、炉头墙体、炉尾墙体和炉墙板围绕而成，所述炉头墙体和炉尾墙体内分别设置有导电电极，所述导电电极贯穿炉头墙体或炉尾墙体，且延伸至炉头墙体或炉尾墙体外壁两侧，所述炉基底顶部由下而上依次设置有石英砂层和焦粉层，所述焦粉层顶部设置有炉芯。本发明采用生产锂电池负极材料工艺，炉芯能达到更高的温度，负极材料原料、煅后焦层及石油焦层的石墨化程度更高，负极材料成品及增碳剂的性能更好，负极材料成品的吨耗电降低为传统的1/2左右，增碳剂的产量翻倍，而且炉体降温快，出炉快，环保节能效果显著。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料制备领域，特别涉及一种低能耗锂电池石墨负极材料提纯装置及其制作工艺。

背景技术

负极材料对锂电池性能起决定性作用的关键材料。负极的比容量和工作电压直接决定锂电池的能量密度，是最重要的电池材料之一。目前主流负极材料仍然是天然石墨和人造石墨。其中，人造石墨类负极材料的生产过程包括选材、球化、包覆、炭化以及石墨化，石墨化是人造石墨类负极材料生产过程中一道重要工序。目前，大多数传统方法采取的是改造型艾奇逊石墨化炉来加工人造石墨类负极材料。

艾奇逊炉是19世纪末在生产碳化硅的电阻炉基底础上改造的，其主要特点是装入炉内的负极材料原料与电阻料(焦粒 )共同构成炉阻，通电后产生2000 ~ 3000℃的高温使负 极材料原料石墨化。艾奇逊炉的原理是通过电流流经炉内电阻料而使电阻料产生大量热能 （通常电阻料需达到3000度左右的高温），然后再将热能传递到产品，最终实现产品石墨化。 传统使用艾奇逊炉加工负极材料需送电35 ~ 60个小时，每吨产品的电耗在15000 ~16000度， 电单耗高，而且对环境污染较大；同时，由于受自身加工方式限制，艾奇逊炉上层和下层温 度分布不均匀，易造成石墨化过程中产品受热不均导致其石墨化程度不均，从而影响产品质量。

艾奇逊石墨化工艺也存在许多问题，目前石墨化炉大多单纯使用煅后焦作为电阻料，但是煅后焦不能与水接触，致使冷却方式受限，只能采用自然冷却，降温慢，延长了出炉时间；其次是煅后焦存在损耗大和污染大的问题，作业过程不便于控制；而且经高温处理后，煅后焦对应的副产品-增碳剂的质量较低。实际生产中，煅后焦的装量只达到炉体体积的1/3左右，致使单炉所 得辅材的产量较低，质量不稳定。因此，发明一种低能耗锂电池石墨负极材料提纯装置及其制作工艺来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低能耗锂电池石墨负极材料提纯装置及其工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低能耗锂电池石墨负极材料提纯装置，包括艾奇逊炉主体，所述艾奇逊炉主体由炉基底、炉头墙体、炉尾墙体和炉墙板围绕而成，所述炉头墙体和炉尾墙体内分别设置有导电电极，所述导电电极贯穿炉头墙体或炉尾墙体，且延伸至炉头墙体或炉尾墙体外壁两侧，所述炉基底顶部由下而上依次设置有石英砂层和焦粉层，所述焦粉层顶部设置有炉芯，所述炉芯设置于艾奇逊炉主体内，所述炉芯顶部和侧面设置有成型板，所述艾奇逊炉主体顶部设置有集气罩。

优选的，所述炉芯包括坩埚、煅后焦层和石油焦层，所述煅后焦层设置于坩埚外表面，所述石油焦层设置于煅后焦层外表面，所述石油焦层设置于成型板内。

优选的，所述坩埚沿艾奇逊炉主体炉高方向设置两层，所述坩埚的层间距设置为180mm，每层所述坩埚沿艾奇逊炉主体炉长方向至少设置两行，每层所述坩埚沿艾奇逊炉主体炉宽方向至少设置两列，所述坩埚的行与行的缝隙间距设置为80mm，所述坩埚的列与列的缝隙间距设置为20mm，所述坩埚的行与行之间及列与列之间的缝隙填充有煅后焦层。