锂电池负极材料石墨化炉的热管式强冷装置及其使用方法

本发明涉及石墨化炉，具体涉及锂电池负极材料石墨化炉的热管式强冷装置及其使用方法。

背景技术：

1、石墨是目前最为主流的锂电池负极材料，其中又以人造石墨负极材料应用最为广泛，约占市场份额的70％。石墨化是人造石墨负极生产过程中的一道关键工序，通过石墨化炉内将炭质材料加热到2000～3000℃，使无定形乱层结构的炭转化成有序的石墨晶质结构。而炭质粉料在石墨化炉内完成石墨化转变后，需由2000℃以上的高温冷却至接近常温后再进入下一道生产工序。初始冷却阶段，石墨粉料温度高，极易被氧化，为保证产品质量需采用自然冷却方式进行冷却。当石墨粉料温度降低至约600℃以下，即可采用强制冷却方式进行冷却，从而缩短生产周期，提高生产效率。目前常用的强制冷却方式，一是采用压缩空气吹扫炉壁，二是利用抓斗或负压装置将粉料送至外部进行降温。但这两种方式均在降温速率低、投资维护费用高、装置易磨损损坏等问题，因此，急需开发一种新型的石墨化炉强制冷却装置，从而提高生产效率，缩短生产周期。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：如何实现石墨化炉内石墨粉料的强制冷却；

2、为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

3、本发明是锂电池负极材料石墨化炉的热管式强冷装置，包括：冷却通道；多个热管，其一端置于所述冷却通道内，另一端穿过所述冷却通道置于所述冷却通道底部；框架组件，其适于带动所述冷却通道进行升降、前后的两轴直线运动；当所述框架组件带动冷却通道移动至石墨化炉上方时，所述冷却通道下降，将所述热换底部插入至所述石墨化炉内的石墨粉料内，石墨粉料的热量经所述热管传递至所述冷却通道内，通过向所述冷却通道内通入冷却流体，带走所述冷却通道的热量。

4、进一步，所述热管底部安装有外套锥头；所述热管底端设置有温度探针。

5、进一步，所述热管可采用重力热管或毛细热管；所述热管的底端安装有装纵向翅片，顶端安装有环形翅片。

6、进一步，所述框架组件包括：支撑框架，其水平设置，其两侧设置有滚轮导轨，其适于沿所述石墨化炉长度方向进行运动；升降轨道框，其底部设置有所述支撑框架；升降平台，其通过滚轮与导轨的配合升降设置在所述升降轨道框上，其适于支撑所述冷却通道。

7、为了说明本装置的使用方案，本发明采用：

8、s1：所述石墨化炉完成加热并自然冷却到指定温度后，将本装置架设于所述石墨化炉正上方，在传动装置牵引下将冷却通道与升降平台位于升降轨道框的最上端；

9、s2：冷却初始阶段，冷却通道与升降平台在传动装置牵引下逐渐下降，至热管底部的外套锥头插入石墨粉料内部；外套锥头的温度探针构成温度矩阵，测量石墨粉料浅层表面温度；

10、s3：若浅层石墨粉料的温度低于可强制冷却的最高温度，则冷却通道与升降平台在传动装置牵引下缓慢下降，并开始向冷却通道内输送冷却流体；热管在重力的作用下缓慢插入石墨粉料中，与浅层石墨粉料接触，热管开始工作，将浅层石墨粉料的热量传递到冷端通道内，再由冷却通道内的冷却流体换热带走热量；同时，热管底部的温度探针持续监测深层石墨粉料的温度，若深层石墨粉料温度无法满足强制冷却要求，则通过传动装置控制冷却通道与升降平台停止下降；若下一层石墨粉料温度已满足强制冷却要求，则控制升降平台持续下降使得热管进一步插入石墨粉料内；重复上述循环直至热管插入深度达到最大。

11、s4：石墨粉料冷却至指定温度后，停止输送冷却流体，启动传动装置逐步提升升降平台，将热管从石墨粉料中抽出，冷却通道被提升至滑动轨道框架最上端，石墨化炉强制冷却流程结束，从石墨化炉上移出冷却装置，取出冷却后的石墨粉料。

12、本发明的有益效果：

13、1.本发明通过热管进行热量传递，因此石墨粉料在强制降温过程中均温性更好，有利于提高产品质量。

14、2.热管顶部的外套锥头可降低热管插入石墨粉料的阻力，同时可有效避免热管底部与石墨粉料直接接触摩擦，可降低热管壁面的磨损，延长热管的使用寿命。

15、3.无冷却水或其他冷却介质直接流经石墨化炉粉料内部，因此可有效避免水冷管道长时间与粉料摩擦导致管壁磨损，冷却水泄露到石墨粉料内影响产品质量的问题

16、4.可采用空气直接进行强制冷却，通过在冷却通道内加装翅片从而强化冷端传热，无需采用冷却水系统，整套冷却系统更为简单，制造运行成本更低。

技术特征：

1.锂电池负极材料石墨化炉的热管式强冷装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的锂电池负极材料石墨化炉的热管式强冷装置，其特征在于，所述热管底部安装有外套锥头；

3.根据权利要求2所述的锂电池负极材料石墨化炉的热管式强冷装置，其特征在于，所述热管可采用重力热管或毛细热管。

4.根据权利要求1所述的锂电池负极材料石墨化炉的热管式强冷装置，其特征在于，所述框架组件包括：

5.根据权利要求1-4任意一项所述锂电池负极材料石墨化炉的热管式强冷装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明锂电池负极材料石墨化炉的热管式强冷装置及其使用方法，包括：冷却通道；多个热管，其一端置于所述冷却通道内，另一端穿过所述冷却通道置于所述冷却通道底部；框架组件，其适于带动所述冷却通道进行升降、前后的两轴直线运动；本发明通过热管进行热量传递，因此石墨粉料在强制降温过程中均温性更好，有利于提高产品质量、热管顶部的外套锥头可降低热管插入石墨粉料的阻力，同时可有效避免热管底部与石墨粉料直接接触摩擦，可降低热管壁面的磨损，延长热管的使用寿命、无冷却水或其他冷却介质直接流经石墨化炉粉料内部，因此可有效避免水冷管道长时间与粉料摩擦导致管壁磨损，冷却水泄露到石墨粉料内影响产品质量的问题。

技术研发人员：黄鑫
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31