一种组合式石墨匣钵及成型方法技术

本发明专利技术公开了一种组合式石墨匣钵及其成型方法，该组合式石墨匣钵包括底板、多个侧板、多个石墨方柱和碳纤维螺钉，所述侧板沿着底板四周竖向设置在底板上且与所述底板围合成带空腔的盒体结构，所述石墨方柱分别沿着侧板与底板、侧板与侧板的拼缝设置；所述石墨方柱、底板、侧板上均开有连接孔，所述底板、侧板和石墨方柱通过所述碳纤维螺钉与连接孔配合进行固定；所述碳纤维螺钉表面覆盖炭化层，或所述碳纤维螺钉与连接孔的内壁之间填充有炭化层或炭化颗粒。本发明专利技术解决了现有技术中石墨匣钵成本高、加工复杂、应力集中以及力学缺陷问题。应力集中以及力学缺陷问题。应力集中以及力学缺陷问题。

【技术实现步骤摘要】
一种组合式石墨匣钵及成型方法


[0001]本专利技术涉及电池正极材料烧结
，特别是涉及一种组合式石墨匣钵及成型方法。

技术介绍

[0002]磷酸铁锂电池的正极材料是磷酸铁锂电池的重要组成部分，现在磷酸铁锂电池正极材料的生产工艺普遍采用高温烧结法，批量生产磷酸铁锂电池正极材料使用最为广泛的容器是匣钵。而石墨匣钵由于具有良好的抗腐蚀性、导热性、耐高温性和良好的力学性能，被广泛用于磷酸铁锂、石墨等粉体材料的烧结。
[0003]目前市场上的石墨匣钵一般分为两种，一种是掏挖匣钵，以等静压高纯石墨块体为原料，采用掏挖工艺，将芯料掏出，再机械加工制备成匣钵，该石墨匣砵生产工艺的原材料利用率极低(小于20％)，产生大量的废料，且产能严重受制于高纯石墨原材料，无法满足近年来新能源行业爆炸式增长带来的需求；一种是以石墨粉体和石油焦为主要原料，在模具中施加高压成型，然后高温炭化制备的匣钵，这类匣钵生产设备投入大、生产效率低、成品率低，且由于该法成型的材料在高温下热应力较大，抗折强度、断裂强度等指标都有所降低，因此在实际使用时，其使用寿命较低。
[0004]申请号为202120915601.0公开了一种铁酸锂电池负极材料烧结用组合式石墨匣砵，该石墨匣砵由开设卡槽的底板、两个C型挡板、两个横挡板组合连接而成。该石墨匣砵解决了掏挖匣钵石墨利用率低、加工复杂以及成本高的问题，但是该组合结构的石墨匣砵的石墨利用率提升有限，组合结构相对比较复杂，加工难度较大，因此成本降幅也有限。现有技术中对于石墨材料很少有用螺钉进行固定连接，另外，碳纤维材料在加工螺纹的时候，总是会出现螺纹缺断的现象，导致原材料报废严重。
[0005]因此，开发一种低成本且性能优异的组合式石墨匣砵成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决现有石墨匣钵成本高、加工复杂以及应力集中等问题而提出的一种组合式石墨匣钵，并且针对石墨匣钵特定的结构和使用环境，克服了碳纤维材料在螺钉上的应用难题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种组合式石墨匣钵，包括底板、多个侧板、多个石墨方柱和碳纤维螺钉，所述侧板沿着底板四周竖向设置在底板上且与所述底板围合成带空腔的盒体结构，所述石墨方柱分别沿着侧板与底板、侧板与侧板的拼缝设置；所述石墨方柱、底板、侧板上均开有连接孔，所述底板、侧板和石墨方柱通过所述碳纤维螺钉与连接孔配合进行固定；所述碳纤维螺钉表面覆盖炭化层，或所述碳纤维螺钉与连接孔的内壁之间填充有炭化层或炭化颗粒。
[0009]首先，本专利技术的石墨匣钵采用底板和侧板相拼接的结构，解决了掏挖石墨匣钵的
转角应力集中和成本高昂的问题；其次，针对现有技术中的拼接式结构，本方案在侧板与侧板的拼接处采用石墨方柱和碳纤维螺钉进行连接，不仅结构简单可靠，还进一步解决了转角处应力集中问题，因为石墨材质脆性极大，如果在侧板上直接用螺钉连接，很容易导致侧板连接部位开裂，影响石墨匣钵的使用寿命，如果通过增加侧板的厚度解决开裂的问题，则石墨匣钵的成本又会大幅度增加，因此石墨方柱和螺钉的组合应用，石墨方柱不仅结构简单且体积较小，且方方正正的结构与直角拼接处面配合能很好的起到应力分散的作用，连接也十分可靠。因此，满足拼接处石墨方柱和碳纤维螺钉的连接结构，在不增加侧板厚度的同时，使得侧板拼接部位彻底解决了使用过程中的脆断和开裂问题；再者，石墨方柱设置在拼缝处，还能有效阻止拼缝处的漏料现象。
[0010]另外，螺钉的材质选择很重要，石墨螺钉几乎不能满足力学性能，金属螺钉在电池正极材料烧结中基本严禁使用，但是，碳纤维材质的螺钉在加工的时候经常出现缺齿的现象，如果用缺齿的螺钉直接进行固定连接，则容易出现连接不可靠的问题，因此在碳纤维螺钉的外表面覆盖炭化层，或者在侧板或石墨方柱的连接孔之间有炭化层或炭化颗粒，这样就能很好弥补缺齿的缺陷，碳纤维螺钉才能较好应用于石墨匣钵中。
[0011]优选地，所述碳纤维螺钉的螺帽与石墨方柱之间还设有柔性石墨垫片。
[0012]优选地，所述侧板为四块且均为尺寸和形状相同的直板，和/或多个所述石墨方柱的尺寸和形状相同。
[0013]优选地，所述底板的四周边缘设有承台，所述侧板设置在所述承台上。
[0014]优选地，任意相邻两个所述侧板的拼接处通过子母口进行卡接。
[0015]优选地，所述石墨匣钵底部的四个角设有包角。
[0016]另外，本专利技术还提出了一种上述任意一种组合式石墨匣钵的成型方法，所述石墨匣钵的成型方法包括以下步骤：首先用所述碳纤维螺钉粘树脂胶，然后拼接底板、侧板和石墨方柱，用粘好树脂胶的碳纤维螺钉穿过连接孔，将底板、侧板和石墨方柱紧固，再将组装好的石墨匣钵在600
‑
900℃下高温加热，所述树脂胶炭化后形成所述炭化层或炭化颗粒。
[0017]需要说明的是，组装好的石墨匣钵可以在600
‑
900℃下高温加热后再进行正极材料的烧结，也可以直接装载正极材料，在正极材料烧结过程中，树脂胶同时进行炭化。
[0018]优选地，所述树脂胶为环氧树脂、酚醛树脂或呋喃树脂。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
[0020]图1为本专利技术实施例提供的一种组合式石墨匣钵的结构示意图；
[0021]图2为专利技术实施例提供的一种组合式石墨匣钵打开一块侧板后的结构示意图；
[0022]图3为专利技术实施例提供的一种组合式石墨匣钵的石墨方柱结构示意图；
[0023]图4为专利技术实施例提供的一种组合式石墨匣钵的底板结构示意图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图1
‑
4，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,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他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]如图所示，本专利技术实施例提供了一种组合式石墨匣钵，包括底板3、多个侧板2、多个石墨方柱1和碳纤维螺钉4，侧板2沿着底板3四周竖向设置在底板3上且与底板3围合成带空腔的盒体结构，石墨方柱1分别沿着侧板2与底板3、侧板2与侧板2的拼缝设置；石墨方柱1、底板3、侧板2上均开有连接孔7，底板3、侧板2和石墨方柱1通过碳纤维螺钉4与连接孔7配合进行固定；碳纤维螺钉4表面覆盖炭化层，或碳纤维螺钉4与连接孔7的内壁之间填充有炭化颗粒或炭化层。
[0026]首先，本专利技术的石墨匣钵采用底板3和侧板2相拼接的结构，解决了掏挖石墨匣钵的转角应力集中和成本高昂的问题；其次，针对现有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合式石墨匣钵，其特征在于，包括底板(3)、多个侧板(2)、多个石墨方柱(1)和碳纤维螺钉(4)，所述侧板(2)沿着底板(3)四周竖向设置在底板(3)上且与所述底板(3)围合成带空腔的盒体结构，所述石墨方柱(1)分别沿着侧板(2)与底板(3)、侧板(2)与侧板(2)的拼缝设置；所述石墨方柱(1)、底板(3)、侧板(2)上均开有连接孔(7)，所述底板(3)、侧板(2)和石墨方柱(1)通过所述碳纤维螺钉(4)与连接孔(7)配合进行固定；所述碳纤维螺钉(4)表面覆盖炭化层，或所述碳纤维螺钉(4)与连接孔(7)的内壁之间填充有炭化层或炭化颗粒。2.如权利要求1所述的组合式石墨匣钵，其特征在于，所述碳纤维螺钉(4)的螺帽与石墨方柱(1)之间还设有柔性石墨垫片。3.如权利要求1所述的组合式石墨匣钵，其特征在于，所述侧板(2)为四块且均为尺寸和形状相同的直板，和/或多个所述石墨方柱(1)的尺寸和形状相同。4.如权利要求1所述的组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：周卫国，贺浩，吴亮亮，周淼，
申请(专利权)人：湖南裕钧贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：