本发明专利技术公开了一种锂电池负极材料炭化用复合坩埚，包括内壁附着有石墨层的坩埚本体，所述坩埚本体上端开口盖合有横截面呈阶梯状的内层密封盖，所述内层密封盖为石墨材质，所述密封盖外侧倒扣盖合有外层保护盖，所述外层保护盖的内径与坩埚本体外径相等，所述外层保护盖的边缘下端高度低于坩埚本体上端高度。坩埚保护盖的高度高于密封盖的厚度形成错缝，保证了外界气体难以通过缝隙进入坩埚内部影响到产品，极少地气体通过缝隙进入后会被密封盖反应消耗，完美的保护了产品，延长了坩埚的使用寿命，整个使用过程中的可能会有的损耗仅有密封盖，安全可控；该坩埚本体不存在夹层，提高了坩埚整体的热导率和传热效率，使内部产品的升温更加迅速。升温更加迅速。升温更加迅速。
【技术实现步骤摘要】
一种锂电池负极材料炭化用复合坩埚及其制造方法
[0001]本专利技术涉及石墨类负极材料炭化
，尤其是一种锂电池负极材料炭化用复合坩埚及其制造方法。
技术介绍
[0002]锂离子电池是日常生活中最主要的储能装置，也是目前新能源汽车中最重要的部件，主要由正极、负极、隔膜和电解液四部分组成。其中，负极材料是影响锂电池性能的重要因素之一。石墨的原料来源广泛、成本较低，同时石墨作为负极兼顾了能量密度、功率密度、循环寿命和倍率性能之间的平衡，使得其仍是目前应用最广泛的负极材料。目前石墨负极的制备主要包括将原材料粉碎，粉碎后进行炭化、石墨化，再炭化包覆等过程。
[0003]石墨负极的炭化需要在高于900℃的温度下进行，而石墨在该温度段会与氧气反应，极大地影响材料的性能和产量，因此目前的炭化过程主要是在惰性气体保护下进行的，这使得石墨负极的制备成本居高不下，为了降低成本，现有工艺也有考虑直接在富氧环境下使用燃气作为能源的窑炉中进行炭化。
[0004]例如专利号为CN201720867606.4，专利名称为一种在隧道窑中装载锂电池负极材料的耐高温窑车，具体公开了一种在隧道窑中装载锂电池负极材料的耐高温窑车，包括窑车主体和装载在所述窑车主体上的至少一个匣钵，所述的匣钵为双层结构，包括外匣钵和内匣钵，所述的外匣钵和内匣钵的上开口处均盖有密封上盖，且所述的外匣钵和内匣钵之间填充有填充材料，所述的内匣钵为石墨内匣钵，所述的外匣钵使用耐火材料搭建而成。本实用习性的耐高温窑车能够实现锂电池负极材料在隧道窑中在850℃以上的炭化。
[0005]例如专利号为CN202021557331.2，专利名称为装载锂电池负极材料的耐高温匣钵及窑车，具体包括外层坩埚、底座和内层坩埚，内层坩埚开口朝上放置在底座上，其内部用于放置锂电池负极材料，内层坩埚的上部开口处盖有密封盖，外层坩埚的内径大于内层坩埚的外径，其倒扣在内层坩埚外部，外层坩埚的下端压在底座上，在外层坩埚与底座的周向接触线外部设置有耐高温沙子，内层坩埚为石墨坩埚或碳制品坩埚。一种装载锂电池负极材料的耐高温窑车，包括窑车主体及装载在窑车主体上的至少一个前述述的装载锂电池负极材料的耐高温匣钵本。本申请密封性能好，传热性能好，不污染负极材料，易于工人操作，能提高生产效率、产品质量和产能。
[0006]上述现有技术都是通常使用双层坩埚的方式对内部材料进行隔氧保护，通过外层增加一层耐火材料坩埚阻断氧气与石墨接触的路径，并通过沙封的形式，有效防止外部气体进入。
[0007]但是在使用时会有以下缺陷：一是内外两层坩埚之间不可避免地存在一定的间隙，这个间隙的存在将会导致整个坩埚的传热收到限制，造成内部升温缓慢，甚至难以达到预设温度，前者增加处理时间，导致产量下降；后者直接影响到产品的性能。二是夹层中不可避免地存在部分空气，这部分空气会在炭化过程中对内层坩埚产生氧化作用，极大地影响了内层石墨坩埚的使用寿命。
技术实现思路
[0008]为了解决现有技术中内外层坩埚之间存在间隙导致传热受到限制并且夹层中的空气会对内层石墨坩埚产生氧化作用影响寿命的问题，本专利技术提供了一种锂电池负极材料炭化用复合坩埚及其制造方法。
[0009]本专利技术的技术方案为：一种锂电池负极材料炭化用复合坩埚，包括内壁附着有石墨层的坩埚本体，所述坩埚本体上端开口盖合有横截面呈阶梯状的内层密封盖，所述内层密封盖为石墨材质，所述内层密封盖外侧倒扣盖合有外层保护盖，所述外层保护盖的内径与坩埚本体外径相等，所述外层保护盖的边缘下端高度低于坩埚本体上端高度。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进：
[0011]优选地，所述石墨层的厚度为3～10mm。
[0012]优选地，所述内层密封盖上端的外径与坩埚本体的外径相等，所述内层密封盖下端的外径与坩埚本体的内径相等。
[0013]优选地，所述外层保护盖的材料为碳化硅。
[0014]为了得到上述的复合坩埚，本专利技术还提供了一种锂电池负极材料炭化用复合坩埚的制造方法，包括以下步骤：
[0015]Step1、选择合适的碳化硅坩埚作为原材料，坩埚的碳化硅含量大于90％，除硅、碳元素外，其余杂质元素的含量少于1000ppm；
[0016]Step2、将Step1中的碳化硅坩埚置于中频感应石墨化炉中，坩埚内部放置一个外径及高度稍小于碳化硅坩埚的等静压石墨柱；
[0017]Step3、炉内通满高纯氩气，升温至最高温度后，保温一段时间，冷却后即可得到内层转化为石墨的复合材料坩埚；
[0018]Step4、将Step3中所得到的坩埚本体内部进行简单的打磨除去毛刺；
[0019]Step5、在Step4得到的坩埚本体盖上两个坩埚盖的情况下在焙烧炉中进行400℃焙烧1h，除去表层可能存在的石墨，完成加工。
[0020]作为上述技术方案的进一步改进：
[0021]优选地，所述等静压石墨柱与Step1中选取的碳化硅坩埚内径差值为1～3cm。
[0022]优选地，所述Step3中上升的最高温度为2500℃～2700℃，保温时间为0.5h～5h。
[0023]优选地，所述Step3中在准备阶段将温度保持在110℃，并且保温1h～3h，然后再进行升至最高温度。
[0024]优选地，所述Step3中升温曲线设置为在4h～5h内升温至2500℃～2700℃。
[0025]优选地，所述Step2中将Step1中的碳化硅坩埚倒扣在石墨柱上，并且碳化硅坩埚、等静压石墨柱与中频感应石墨化炉炉内空间同心放置。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0027]一、坩埚本体内侧与坩埚密封盖与物料接触的部分全为石墨材质，不会因为长期使用以及装出料的原因导致坩埚材料成为产品的杂质；
[0028]二、坩埚本体外侧与坩埚保护盖材质均为耐火材料，不会因为暴露在含氧环境下发生高温氧化，导致坩埚的损耗；
[0029]三、坩埚保护盖的高度高于密封盖的厚度形成错缝，保证了外界气体难以通过缝隙进入坩埚内部影响到产品，极少地气体通过缝隙进入后会被密封盖反应消耗，完美的保
护了产品，延长了坩埚的使用寿命，整个使用过程中的可能会有的损耗仅有密封盖，安全可控；
[0030]四、该坩埚本体不存在夹层，提高了坩埚整体的热导率和传热效率，使内部产品的升温更加迅速。在外部温度相同的情况下，物料能达到的最高温度也更高，这使得该坩埚对于日后的更高温度的使用场景具有更大的适用性；
[0031]五、该坩埚装置在装出料等操作上更为简便，仅需掀起两个坩埚盖即可对内部空间进行操作，大大地减小了工人的操作难度，提高生产效率。
[0032]六、本专利技术提供的制造方法制备精度高，成品率高，所制得坩埚具有抗氧化性好，导热系数高，使用寿命长等特点，可以在1450℃下使用，很好的适配了氧化环境下锂电池负极材料的炭化使用特点。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锂电池负极材料炭化用复合坩埚，其特征在于，包括内壁附着有石墨层(2)的坩埚本体(1)，所述坩埚本体(1)上端开口盖合有横截面呈阶梯状的内层密封盖(3)，所述内层密封盖(3)为石墨材质，所述内层密封盖(3)外侧倒扣盖合有外层保护盖(4)，所述外层保护盖(4)的内径与坩埚本体(1)外径相等，所述外层保护盖(4)的边缘下端高度低于坩埚本体(1)上端高度。2.根据权利要求1所述的锂电池负极材料炭化用复合坩埚，其特征在于，所述石墨层(2)的厚度为3～10mm。3.根据权利要求1所述的锂电池负极材料炭化用复合坩埚，其特征在于，所述内层密封盖(3)上端的外径与坩埚本体(1)的外径相等，所述内层密封盖(3)下端的外径与坩埚本体(1)的内径相等。4.根据权利要求1所述的锂电池负极材料炭化用复合坩埚，其特征在于，所述外层保护盖(4)的材料为碳化硅。5.一种锂电池负极材料炭化用复合坩埚的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：Step1、选择合适的碳化硅坩埚作为原材料，坩埚的碳化硅含量大于90％，除硅、碳元素外，其余杂质元素的含量少于1000ppm；Step2、将Step1中的碳化硅坩埚置于中频感应石墨化炉中，坩埚内部放置一个外径及高度小于碳化硅坩埚的等静压石墨柱；Step3、炉内通满高纯氩气，升温至最高温...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟杰，王新华，黄斌，吴志刚，杨程，
申请(专利权)人：湖南长扬新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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