负极材料石墨化的装置及方法与流程

1.本发明涉及负极材料制备技术领域，尤其涉及一种负极材料石墨化的装置及方法。


背景技术：

2.锂离子电池是当代高性能电池的代表，是一种绿色新能源产品，广泛应用于信息、电讯及动力产业，且负极材料的需求量也呈现出持续增长的状态。锂离子电池负极材料对锂离子电池性能的提高起着至关重要的作用。目前商品锂离子电池广泛采用碳负极材料。其中，石墨类负极材料以其来源广泛、性能稳定、节能环保等几大优势成为碳负极材料的主要类型，其中以天然/人造石墨为主。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。负极材料的石墨化是指高温下将碳原子由杂乱不规则排列转变为规则排列的六方平面网状结构，即石墨微晶结构，其目的是获得石墨高导电、高导热、耐腐蚀、耐摩擦等的性能。
3.目前，大多数碳负极材料的石墨化方法采取的是艾奇逊石墨化炉(简称“艾奇逊炉”)来加工人造石墨类负极材料。艾奇逊炉的主要特点是由装入炉内的负极材料原料与电阻料(焦粒)共同构成炉阻，通电后会产生2000-3000℃的高温，使负极材料原料本身也产生电阻发热并完成石墨化。一直以来，国内外石墨化多采用坩埚艾奇逊炉石墨化法，这种方法是将待石墨化炭粉装入石墨坩埚中，再将坩埚埋入石油焦中，利用石油焦通电后的电阻热间接加热坩埚，坩埚再对炭粉加热。这种方法存在明显缺点：被石墨化物料通常只占所有被加热物料的1/3，电能的利用率很低而能耗较大；石墨坩埚的损耗大；炉芯内空间利用率低，单炉产能较小，生产成本较高；在处理挥发分较高的负极材料中间体时，容易发生物料外喷现象，从而影响产品收率和产品质量。因此，需要对艾奇逊炉的生产方法上进行创新，在符合节能理念的基础上，来改进艾奇逊炉的装置结构和对应的生产方法，以保证生产规模的扩大和产品品质的满足。


技术实现要素：

4.本发明提供一种负极材料石墨化的装置及方法，用以解决现有的石墨化用艾奇逊炉及生产方法存在的电能利用率较低而能耗较大，石墨坩埚损耗大，炉芯内空间利用率低，单炉产能较小，生产成本较高，产品收率和产品质量不佳的问题。
5.第一方面，本发明提供一种负极材料石墨化的装置，包括：炉体，炉体包括一矩形的混凝土基底，对称设于混凝土基底的两长边上的侧墙，以及对称设于混凝土基底的两短边上并连接两侧墙的炉头；侧墙和炉头由外向内依次由耐火砖层、保温材料层和石墨墙层砌筑而成；混凝土基底上由下向上依次铺设有耐火砖层、保温材料层和炭黑层。
6.根据本发明，炉体的顶部设有带保温材料层的盖板，盖板上设有多个排气口；多个导电电极贯穿两炉头，用于对炉体的内部进行加热；导电电极设置在两炉头的外部的端部设置有冷却装置。
7.根据本发明，炉体内部的空腔为发热区，发热区用于放置待石墨化的碳材颗粒。
8.本发明利用混凝土基底、侧墙、炉头和盖板形成的发热区用于装填待石墨化的碳材颗粒，较之现有技术的坩埚法，取消了坩埚和增碳剂的使用，消除了石墨坩埚的损耗，改善了炉内的发热环境，极大地提高了炉芯利用率和单炉产量，同时也提升了电能利用率，降低了能耗和生产成本。
9.根据本发明，炉体的侧墙上均匀分布有多个通气孔；通气孔的入口位置在靠近发热区的一侧，通气孔的出口位置在远离发热区的一侧，且入口位置在竖直方向上低于出口位置。
10.根据本发明，发热区中，待石墨化的碳材颗粒放置多层，每层待石墨化的碳材颗粒之间水平设置有石墨墙层进行间隔。
11.根据本发明，保温材料层采用石英砂。
12.根据本发明，盖板的外侧罩设有集气罩，上述集气罩为凹向炉体的弧形结构。
13.进一步地，集气罩的顶部与气体回收管道连通，气体回收管道与负压机组连接。
14.第二方面，本发明提供一种负极材料石墨化的方法，包括以下步骤：提供待石墨化的负极材料和胶结剂，并通过制粒操作，将待石墨化的负极材料和胶结剂制成待石墨化的碳材颗粒；以及，利用上述的负极材料石墨化的装置对待石墨化的碳材颗粒进行石墨化加热操作，得到石墨化碳材颗粒成品。
15.石墨化负极材料的现有制备流程为：粉碎
→
造粒
→
碳化
→
石墨化
→
包装，本发明中，利用新型的负极材料石墨化的装置进行石墨化操作时，需要对应规格的待石墨化的碳材颗粒，因此，本发明在造粒步骤进行了改进，其他步骤不变，其中现有技术中造粒得到的待石墨化的负极材料的粒径通常为纳米级，本发明的改进点在于，将该待石墨化的负极材料通过制粒操作，制成更大粒度的待石墨化的碳材颗粒，从而在石墨化操作时，将新型的负极材料石墨化的装置中的坩埚和增碳剂去除，从而达到节能降耗、节约生产成本的目的。
16.根据本发明，胶结剂为聚乙二醇、羧甲基纤维素、环氧树脂、氧氯化锆中的至少一种。
17.根据本发明，制粒操作中，制粒的温度为100-200℃，得到的待石墨化的碳材颗粒的粒度为5-60mm。
18.根据本发明，待石墨化的负极材料和胶结剂的重量比为100:(3-10)。
19.根据本发明，石墨化加热操作中，装置内部的加热温度为2000-3000℃，时间为5-20天。
20.本发明提供的负极材料石墨化的装置及方法，具有以下优点：
21.1)本发明较之现有技术的坩埚法，取消了坩埚和增碳剂的使用，消除了石墨坩埚的损耗，改善了炉内的发热环境，极大地提高了炉芯利用率和单炉产量，同时也提升了电能利用率，降低了能耗和生产成本。
22.2)在本发明中，通过制粒操作将小粒度的纳米级的待石墨化的负极材料制成合适的更大的粒度，再配合进一步的石墨化操作，能获得合适粒度和更好性能的石墨化碳材颗粒成品，在石墨化的高温加热条件下，碳材颗粒中的杂质如灰分、挥发分、硫分等的含量及形态都发生了变化，最终得到合适粒度的石墨化碳材颗粒成品，而不需要进行粒度、形状等整理操作即可直接使用。
23.3)在本发明中，组成炉芯的待石墨化的碳材颗粒具有体积密度小的特点，相比现有技术中的坩埚而言，能显著降低装置的散热和蓄热损失，从而提高石墨化装置的热效率。
24.4)本发明的装置在传统艾奇逊炉的基础上进行改造，使得装置的投资和生产费用大大降低，节能降耗效果显著，该装置具有发热区热效率高、单炉产能大、电耗低、收率高、产品质量均匀且稳定的优点。与坩埚法相比：本发明的装置的吨耗电降低40％以上；单炉产能提升25％以上；同产能设备投资降低20％以上；产品收率提高4.5％以上。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明一实施例提供的负极材料石墨化的装置的俯视结构示意图；
27.图2为本发明一实施例提供的负极材料石墨化的装置的侧视结构示意图；
28.图3为本发明另一实施例提供的负极材料石墨化的装置的侧视结构示意图。
29.附图标记说明：
30.1-炉体，2-发热区，101-混凝土基底，102-侧墙，103-炉头，104-盖板，105-集气罩，106-气体回收管道，107-负压机组，1101-炭黑层，1201-耐火砖层，1202-保温材料层，1203-石墨墙层，1204-通气孔，1301-导电电极，1302-冷却装置，1401-排气口。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本发明保护的范围。
32.下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
33.参见图1和图2所示，本发明提供的一种负极材料石墨化的装置，包括：炉体1，炉体1包括一矩形的混凝土基底101，对称设于混凝土基底101的两长边上的侧墙102，以及对称设于混凝土基底101的两短边上并连接两侧墙102的炉头103；侧墙102和炉头103由外向内依次由耐火砖层1201、保温材料层1202和石墨墙层1203砌筑而成；混凝土基底101上由下向上依次铺设有耐火砖层1201、保温材料层1202和炭黑层1101。
34.耐火砖层1201具有优良的耐火性能，能够满足强度支撑，同时还能够承受较高环境温度下的应用，从而保证了炉体1在应用上进一步的安全性和可靠性。保温材料层1202能用于保温，石墨墙层1203用于导电和发热，同时两者还能提高装置的强度和稳定性，方便满足正常使用需求。
35.根据本发明，炉体1的顶部设有带保温材料层1202的盖板104，盖板104上设有多个排气口1401。带有排气口1401的盖板104能方便及时排出在高温环境下产生的挥发性成分
(如氢气、一氧化碳、甲烷和其它烃类等小分子气体)，提高生产安全性。
36.根据本发明，多个导电电极1301贯穿两炉头103，用于对炉体1的内部进行加热；导电电极1301设置在两炉头103的外部的端部设置有冷却装置1302。导电电极1301的端部设置有冷却装置1302，能够有效且及时地对电极进行冷却，减少了电极高温的安全隐患。进一步地，冷却装置1302优选为水冷装置。
37.根据本发明，炉体1内部的空腔为发热区2，发热区2用于放置待石墨化的碳材颗粒。
38.本发明利用混凝土基底101、侧墙102、炉头103和盖板104形成的发热区2用于装填待石墨化的碳材颗粒，较之现有技术的坩埚法，取消了坩埚和增碳剂的使用，消除了石墨坩埚的损耗，改善了炉内的发热环境，极大地提高了炉芯利用率和单炉产量，同时也提升了电能利用率，降低了能耗和生产成本。
39.根据本发明，炉体1的侧墙102上均匀分布有多个通气孔1204；通气孔1204的入口位置在靠近发热区2的一侧，通气孔1204的出口位置在远离发热区2的一侧，且入口位置在竖直方向上低于出口位置。
40.在侧墙102上设置通气孔1204，能提高装置的排气能力，方便发热区2内碳材颗粒中的挥发份的排出，也能够增加炉体1的侧墙102的散热面积，从而提高散热效果。通气孔1204的倾斜设置，能减缓挥发性气体的排出速度，截留气流中夹带的粉体物料，同时提高了产品收率和生产安全性。
41.本发明中的排气口1401和通气孔1204优选为方形孔，其便于通过耐火砖堆砌而成。在炉体1的顶部和侧墙102上设置多个排气口1401和通气孔1204，是在炉体1不同高度方向上和不同部位形成了多通道散热，有利于炉体1更加均匀和快速地散热，并且能够避免因散热造成的较大温差而损坏炉体1的情况发生；另外，通过多通道散热排气的装置的发热区2内的温度场更为均匀，能够显著提高石墨化得到的碳材颗粒成品的品质。
42.如图3所示，发热区2中，待石墨化的碳材颗粒放置多层，每层待石墨化的碳材颗粒之间水平设置有石墨墙层1203进行间隔。
43.根据本发明，保温材料层1202采用石英砂。
44.如图3所示，盖板104的外侧罩设有集气罩105，集气罩105为凹向炉体1的弧形结构。进一步地，集气罩105的顶部与气体回收管道106连通，气体回收管道106与负压机组107连接。
45.集气罩105通过气体回收管道106与负压机组107连接，方便对排出的气体进行收集，也方便在碳材颗粒中具有高挥发性物料时，及时将产生的大量气体顺利排出，大大扩大了石墨化装置的处理能力，使其应用范围大大拓宽；同时还能将气体夹带出粉体物料进行收集，方便进行再利用，减少原料损耗。
46.作为一种优选实施方式，上述负极材料石墨化的装置的装炉工艺，包括如下步骤：
47.1)在混凝土基底101上依次铺设耐火砖层1201、保温材料层1202和炭黑层1101，夯实；
48.2)吊装和固定成型板，将炉体1的四周侧边封闭，在侧墙102位置，由外向内依次砌筑耐火砖层1201、保温材料层1202和石墨墙层1203，并设置好通气孔1204；
49.3)在炉头103位置，由外向内依次砌筑耐火砖层1201、保温材料层1202和石墨墙层
1203，并铺设导电电极1301，导电电极1301的端部连接好冷却装置1302；
50.4)在炭黑层1101的上部放置待石墨化的碳材颗粒，在待石墨化的碳材颗粒的上部再设置一石墨墙层1203，在石墨墙层1203的上部放置待石墨化的碳材颗粒，再设置一石墨墙层1203；重复若干次该步骤，直至达到设计的炉芯要求；
51.5)在最上层的石墨墙层1203的上部铺设带保温材料层1202的盖板104，按工艺要求封顶，并做好排气口1401；
52.6)装炉完毕，清理现场，检查线路，根据工艺要求合理设定升温曲线，计算通电量，进行通电升温。
53.装炉结束后，使炉体1内部的待石墨化的碳材颗粒以合理的时间温度曲线进行升温。工作时，炉体1两端的导电电极1301与电源相连接构成通电的回路，在石墨化装置通电后，电流通过导电电极1301传导至内部的石墨墙层1203和待石墨化的碳材颗粒，由两者提供电阻并产生热量，以较短的传导路径间接高温加热待石墨化的碳材颗粒，挥发分经由盖板104上的排气口1401排出，从而完成碳材颗粒的石墨化。
54.实践表明，炉体中所用辅助材料的铺设顺序对炉体的结构有显著影响，进而对炉体的温度、产品的质量及产量、生产效率和能耗等产生影响。因此，在装炉时需要严格按照设计要求进行作业。
55.作为一种优选实施方式，本发明的负极材料石墨化的方法中，待石墨化的负极材料的粒径为5-500nm。
56.作为一种优选实施方式，本发明的负极材料石墨化的方法中，胶结剂为羧甲基纤维素和氧氯化锆的混合物，羧甲基纤维素和氧氯化锆的重量比为1:(0.3-0.5)。
57.作为一种优选实施方式，本发明的负极材料石墨化的方法，适用于上述的负极材料石墨化的装置，包括以下步骤：
58.1)将负极材料原料清洗干净后，在烘干设备中烘干，然后粉碎至40-100目，备用；
59.2)将粉碎后的负极材料原料送入磨料机中，将其进一步磨碎，得到粒径为5-500nm的待石墨化的负极材料；
60.3)将待石墨化的负极材料和胶结剂以重量比为100:(3-10)的比例混合，然后在100-200℃下进行制粒，得到粒度为5-60mm待石墨化的碳材颗粒；
61.4)将待石墨化的碳材颗粒送入上述的负极材料石墨化的装置中，并按上述的装炉工艺要求进行装炉，升温，在加热温度为2000-3000℃的装置内加热5-20天，得到石墨化碳材颗粒成品，降温，出炉。
62.以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。但是应该理解，实施例只是举例说明的目的，并不意欲限制本发明的范围。
63.实施例1：
64.一种负极材料石墨化的装置，按照以下步骤装炉：
65.1)在混凝土基底101上依次铺设耐火砖层1201、保温材料层1202和炭黑层1101，夯实；
66.2)吊装和固定成型板材，将炉体1的四周侧边封闭，在侧墙102位置，由外向内依次砌筑耐火砖层1201、保温材料层1202和石墨墙层1203，并设置好通气孔1204；
67.3)在炉头103位置，由外向内依次砌筑耐火砖层1201、保温材料层1202和石墨墙层
1203，并铺设导电电极1301，导电电极1301的端部连接好冷却装置1302；
68.4)在炭黑层1101的上部放置待石墨化的碳材颗粒，在待石墨化的碳材颗粒的上部再设置一石墨墙层1203，在石墨墙层1203的上部放置待石墨化的碳材颗粒，再设置一石墨墙层1203；重复若干次该步骤，直至达到设计的炉芯要求；
69.5)在最上层的石墨墙层1203的上部铺设带保温材料层1202的盖板104，按工艺要求封顶，并做好排气口1401；
70.6)在盖板104的外侧罩设集气罩105，集气罩105的顶部与气体回收管道106连通，气体回收管道106与负压机组107连接；
71.7)装炉完毕，清理现场，检查线路，根据工艺要求合理设定升温曲线，计算通电量，进行通电升温。
72.上述负极材料石墨化的装置工作时，炉体1两端的导电电极1301与电源相连接构成通电的回路，在整套石墨化装置通电后，电流通过导电电极1301传导至内部的石墨墙层1203和待石墨化的碳材颗粒，由两者提供电阻并产生热量，以较短的传导路径间接高温加热待石墨化的碳材颗粒。在高温环境下，待石墨化的碳材颗粒会产生大量的挥发分，这些挥发分以气体的形式经由侧墙102上的通气孔1204和盖板104上的排气口1401排出，其中排气口1401排出的气体被集气罩105收集，最终通过集气罩105顶部的气体回收管道106送入负压机组107，既能及时将产生的大量气体顺利排出，又能将气体夹带出粉体物料进行收集和回收，减少了原料损耗。待石墨化升温结束，降温，出炉，即得到石墨化碳材颗粒成品。
73.实施例2：
74.在实施例1的装置的基础上，一种负极材料石墨化的方法，包括以下步骤：
75.1)将负极材料原料清洗干净后，在烘干设备中烘干，然后粉碎至50目，备用；
76.2)将粉碎后的负极材料原料送入磨料机中，将其进一步磨碎，得到粒径为50nm的待石墨化的负极材料；
77.3)将待石墨化的负极材料和胶结剂以重量比为100:10的比例混合，然后在200℃下进行制粒，得到粒度为5mm待石墨化的碳材颗粒；胶结剂为羧甲基纤维素和氧氯化锆的混合物，羧甲基纤维素和氧氯化锆的重量比为1:0.5；
78.4)将待石墨化的碳材颗粒送入上述的负极材料石墨化的装置中，并按上述的装炉工艺要求进行装炉，升温，在加热温度为2000-3000℃的装置内加热20天，得到石墨化碳材颗粒成品，降温，出炉。
79.实施例3：
80.在实施例1的装置的基础上，一种负极材料石墨化的方法，包括以下步骤：
81.1)将负极材料原料清洗干净后，在烘干设备中烘干，然后粉碎至80目，备用；
82.2)将粉碎后的负极材料原料送入磨料机中，将其进一步磨碎，得到粒径为200nm的待石墨化的负极材料；
83.3)将待石墨化的负极材料和胶结剂以重量比为100:5的比例混合，然后在100℃下进行制粒，得到粒度为30mm待石墨化的碳材颗粒；胶结剂为聚乙二醇、羧甲基纤维素、环氧树脂的混合物，聚乙二醇、羧甲基纤维素、环氧树脂的重量比为0.3:1:0.3；
84.4)将待石墨化的碳材颗粒送入上述的负极材料石墨化的装置中，并按上述的装炉工艺要求进行装炉，升温，在加热温度为2000-3000℃的装置内加热15天，得到石墨化碳材
颗粒成品，降温，出炉。
85.实施例4：
86.一种负极材料石墨化的方法，与实施例2的不同之处在于：
87.步骤3)中，将待石墨化的负极材料和胶结剂以重量比为100:10的比例混合，然后在200℃下进行制粒，得到粒度为5mm待石墨化的碳材颗粒；胶结剂为羧甲基纤维素。
88.对比例1：
89.一种负极材料石墨化的方法，包括以下步骤：
90.1)将负极材料原料清洗干净后，在烘干设备中烘干，然后粉碎至50目，备用；
91.2)将粉碎后的负极材料原料送入磨料机中，将其进一步磨碎，得到粒径为50nm的待石墨化的负极材料；
92.3)将待石墨化的负极材料装入石墨坩埚中，以煅后焦作为增碳剂；按照现有技术中的装炉工艺进行艾奇逊炉的装炉，升温，在加热温度为2000-3000℃的装置内加热20天，得到石墨化的负极材料成品，降温，出炉。
93.试验例1：
94.取同批次的石油焦作为负极材料原料，分别按照实施例2-实施例4和对比例1中的方法对其进行石墨化，分别得到石墨化的负极材料成品。将不同方法得到的完成石墨化的石油焦成品分组，然后分别与ptfe按照90:10的重量比混合，再压制成厚度为2mm的碳膜，然后将碳膜在160℃下真空干燥24h。按照qj2507-1993碳素材料微观结构参数测试方法，采用simensd5000型x射线衍射仪测试各个试样，由衍射图谱得出试样c-c层面的间距(d
002
)的数值，然后由下式计算试样的石墨化度g：g＝(3.440-d
002
)/(3.440-3.354)
×
100％。每个试样设有3个平行，并取平均值。结果如表1所示。
95.表1工艺指标及性能指标的比较
[0096][0097]
由结果可知，本发明的实施例2-实施例4的方法制得的石墨化的负极材料成品的石墨化度更高，达到94％以上，而现有的坩埚法制得的石墨化的负极材料成品的石墨化度仅仅为90％，本发明的方法及装置配合使用，能显著提升负极材料的石墨化度，提高了产品的品质。对比电耗和单炉产量可知，本发明的石墨化装置和方法配合使用，相较于传统的坩埚法，吨耗电降低40％以上，单炉产能提升25％以上，极大地提高了炉芯利用率和单炉产量，同时也提升了电能利用率，降低了能耗和生产成本。
[0098]
需要说明的是，在本发明中，未做特殊说明的浓度、比例等均为重量浓度、重量比等，属于本领域技术人员常用的书写习惯，故在本发明中不再赘述。在本发明中，部分操作的详细步骤并未详述，但属于本领域技术人员已知的现有技术，故在此不再赘述。
[0099]
需要说明的是，在本发明中，部分设备的详细结构并未详述，但属于本领域技术人员已知的现有技术，故在此不再赘述。需要说明的是，本领域技术人员在本发明的指导下，还能对上述装置做出部分修改设计。例如，装置内还设置有氮气管道、压力传感器、温度传感器等，同时也设置有不同阀门，如泄压阀、调压阀、安全阀、气动阀等用于调节和稳定整个装置压力的阀门。
[0100]
最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种负极材料石墨化的装置，其特征在于，包括：炉体，所述炉体包括一矩形的混凝土基底，对称设于所述混凝土基底的两长边上的侧墙，以及对称设于所述混凝土基底的两短边上并连接两所述侧墙的炉头；所述侧墙和所述炉头由外向内依次由耐火砖层、保温材料层和石墨墙层砌筑而成；所述混凝土基底上由下向上依次铺设有耐火砖层、保温材料层和炭黑层；所述炉体的顶部设有带保温材料层的盖板，所述盖板上设有多个排气口；多个导电电极贯穿两所述炉头，用于对所述炉体的内部进行加热；所述导电电极设置在两所述炉头的外部的端部设置有冷却装置；所述炉体内部的空腔为发热区，所述发热区用于放置待石墨化的碳材颗粒。2.根据权利要求1所述的负极材料石墨化的装置，其特征在于，所述炉体的所述侧墙上均匀分布有多个通气孔；所述通气孔的入口位置在靠近所述发热区的一侧，所述通气孔的出口位置在远离所述发热区的一侧，且所述入口位置在竖直方向上低于所述出口位置。3.根据权利要求1所述的负极材料石墨化的装置，其特征在于，所述发热区中，所述待石墨化的碳材颗粒放置多层，每层所述待石墨化的碳材颗粒之间水平设置有石墨墙层进行间隔。4.根据权利要求1所述的负极材料石墨化的装置，其特征在于，所述保温材料层采用石英砂。5.根据权利要求1-4任一项所述的负极材料石墨化的装置，其特征在于，所述盖板的外侧罩设有集气罩，所述集气罩为凹向所述炉体的弧形结构。6.根据权利要求5所述的负极材料石墨化的装置，其特征在于，所述集气罩的顶部与气体回收管道连通，所述气体回收管道与负压机组连接。7.一种负极材料石墨化的方法，其特征在于，包括以下步骤：提供待石墨化的负极材料和胶结剂，并通过制粒操作，将所述待石墨化的负极材料和所述胶结剂制成待石墨化的碳材颗粒；以及，利用权利要求1-6任一项所述的负极材料石墨化的装置对所述待石墨化的碳材颗粒进行石墨化加热操作，得到石墨化碳材颗粒成品；所述胶结剂为聚乙二醇、羧甲基纤维素、环氧树脂、氧氯化锆中的至少一种。8.根据权利要求7所述的负极材料石墨化的方法，其特征在于，所述制粒操作中，制粒的温度为100-200℃，得到的所述待石墨化的碳材颗粒的粒度为5-60mm。9.根据权利要求7所述的负极材料石墨化的方法，其特征在于，所述待石墨化的负极材料和胶结剂的重量比为100:(3-10)。10.根据权利要求7所述的负极材料石墨化的方法，其特征在于，所述石墨化加热操作中，所述装置内部的加热温度为2000-3000℃，时间为5-20天。

技术总结
本发明提供一种负极材料石墨化的装置及方法，属于负极材料制备技术领域，该装置包括炉体，炉体包括混凝土基底、侧墙和炉头；炉体的顶部设有带保温材料层的盖板；多个导电电极贯穿两炉头；炉体内部的空腔即为发热区，发热区用于放置待石墨化的碳材颗粒。该方法包括：提供待石墨化的负极材料和胶结剂，并通过制粒操作，制成待石墨化的碳材颗粒；以及，利用上述装置对待石墨化的碳材颗粒进行石墨化加热操作，得到石墨化碳材颗粒成品。本发明的负极材料石墨化的装置及方法，解决了现有石墨化装置及方法存在的电能利用率较低而能耗较大，石墨坩埚损耗大，炉芯内空间利用率低，单炉产能较小，生产成本较高，产品收率和产品质量不佳的问题。产品收率和产品质量不佳的问题。产品收率和产品质量不佳的问题。


技术研发人员：王腾师 曹宁
受保护的技术使用者：内蒙古恒科新材料科技有限公司
技术研发日：2023.02.01
技术公布日：2023/7/19