【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种炭化用坩埚装置、炭化方法和应用。
技术介绍
1、近年来，随着绿色低碳政策的推行，新能源汽车迎来爆发式增长，锂离子电池负极材料需求急剧攀升。其中包覆炭化作为提升倍率、改善循环性能的关键技术，目前一般采用辊道窑加保护性气氛将物料在1100-1300℃热处理以达到包覆效果，而炭化工序需要保证负极材料避免被氧化从而影响包覆效果，目前辊道窑采用小型方坩埚通保护性气体制造隔氧条件，所以导致目前炭化工序产能低，成本高。
2、隧道窑相对辊道窑具有窑体空间大(坩埚尺寸大，坩埚数量多)、天然气加热(成本低)的优势，缺点为无保护性气体，物料容易氧化。
3、可见，辊道窑和隧道窑都存在某些固有缺陷，故亟需一种综合性能较佳的炭化装置。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中隧道窑无保护性气体导致物料容易氧化、且碳化过程中杂质可能会污染负极材料的缺陷而提供一种炭化用坩埚装置、炭化方法和应用。本申请的炭化用坩埚装置应用于隧道窑中，可无需通入保护性气体，不仅可起到隔绝氧气的效果，还能提高碳化效率、大大节省成本，炭化每吨原料成本可减少50％以上。本申请的炭化用坩埚装置在炭化过程中，还可起到除杂的效果。
2、本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
3、本专利技术提供了一种炭化用坩埚装置，其包括碳化硅坩埚、连接盖和封顶盖；
4、所述连接盖的下表面设有第一凹槽，所述碳化硅坩埚的开口通过所述第一凹槽与所述连接盖连
5、所述连接盖的上表面设有所述封顶盖；
6、所述连接盖上设置有通孔，用于连通所述碳化硅坩埚与所述封顶盖；
7、所述连接盖和所述封顶盖的连接处填充有保温材料。
8、本专利技术中，所述连接盖的上表面表示所述连接盖远离所述碳化硅坩埚开口的一侧。所述连接盖的下表面表示所述连接盖靠近所述碳化硅坩埚开口的一侧。
9、本专利技术中，所述碳化硅坩埚的开口可通过所述第一凹槽与所述连接盖连接，所述连接的方式可为螺纹连接、沟槽连接或卡套式连接，例如卡套式连接。
10、本专利技术中，所述第一凹槽的内径较佳地和所述碳化硅坩埚的外径相等。
11、本专利技术中，所述第一凹槽的深度较佳地为所述连接盖高度的30％-50％但不为50％，例如40％或43％。所述连接盖高度一般是指所述连接盖上表面距离下表面的高度。
12、本专利技术中，所述连接盖高度较佳地为100-150mm，例如115、120、130、140或145mm。
13、本专利技术中，所述连接盖的上表面较佳地还设有第二凹槽。所述第二凹槽的内径较佳地大于等于所述封顶盖的外径，更佳地等于所述封顶盖的外径。所述连接盖的所述第二凹槽可盖有所述封顶盖。
14、本专利技术中，所述第二凹槽的深度较佳地为所述连接盖高度的30％-50％但不为50％，例如40％或43％。所述连接盖高度一般是指所述连接盖上表面距离下表面的高度。
15、本专利技术中，较佳地，所述第一凹槽和所述第二凹槽的内径相等。
16、本专利技术中，较佳地，所述第一凹槽和所述第二凹槽的中心轴重合。
17、本专利技术中，较佳地，所述第一凹槽和所述第二凹槽的深度相等。
18、本专利技术中，所述连接盖或所述封顶盖的材质较佳地为碳-石墨复合材料。
19、本专利技术中，所述通孔的直径较佳地小于所述封顶盖的内径，例如10-20mm。
20、本专利技术中，所述通孔的直径较佳地满足下述条件：炭化过程中，可使坩埚中进行碳化的原料排出的气体杂质的质量分数为1％-5％，例如2％、3％或4％。上述百分比表示所述气体杂质的质量占碳化的原料的质量的百分比。
21、本专利技术中，所述通孔的高度较佳地为所述连接盖高度的0-40％但不为0，例如10％、20％或30％。
22、本专利技术中，所述通孔的中心轴到所述连接盖的中心轴的距离较佳地小于所述第一凹槽或第二凹槽的半径，更佳地为所述第一凹槽或第二凹槽的半径的10％-95％，例如20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。
23、本专利技术中，所述通孔的高度、所述第一凹槽的深度和所述第二凹槽的深度之和为所述连接盖高度。
24、本专利技术中，所述封顶盖的外径较佳地小于等于所述第二凹槽的内径。
25、本专利技术中，所述封顶盖的形状不受限制，例如可为圆锥状或圆球状。
26、本专利技术中，在所述连接盖和所述封顶盖的连接处填充的保温材料可达到保温和隔氧的第三层保护效果。这样在升温阶段坩埚内部处于正压状态，挥发物从通孔排除，经过保温材料后类似吐泡泡排出，冷却阶段坩埚内部负压状态空气被保温材料隔离在外，无法被吸入坩埚氧化负极材料。
27、本专利技术中，所述保温材料较佳地为煅后石油焦细粉颗粒。所述煅后石油焦细粉颗粒的粒径较佳地为0-2mm但不为0。
28、本专利技术中，所述保温材料的高度可不超过所述第二凹槽的深度。
29、本专利技术还提供了一种炭化方法，其包括下述步骤：将石墨和包覆剂的混合物料装入如前所述的炭化用坩埚装置中，炭化。
30、本专利技术中，所述石墨可为本领域常规，例如人造石墨和/或天然石墨。
31、本专利技术中，所述包覆剂的种类可为本领域常规，例如沥青。所述沥青较佳地为中温沥青。所述沥青的软化点可为200℃。
32、本专利技术中，所述包覆剂的质量占所述石墨的质量的百分比较佳地为3％-15％，例如3.5％、6％或10％。
33、本专利技术中，所述炭化用坩埚装置较佳地置于含有氧气的窑炉中，例如隧道窑。所述隧道窑的推车速度可为50-60min/车。
34、本专利技术中，所述碳化的温度较佳地为1000-1500℃，例如1150℃。
35、本专利技术中，所述碳化的时间较佳地为5-10h，例如6h或7h。
36、本专利技术还提供了一种如前所述的炭化用坩埚装置在制备负极材料中的应用。
37、本专利技术中，所述负极材料较佳地为锂离子电池石墨负极材料。
38、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。
39、本专利技术所用试剂和原料均市售可得。
40、本专利技术的积极进步效果在于：
41、(1)本专利技术的炭化用坩埚装置，通过在连接盖上设置有通孔，可起到除杂的效果；通过在连接盖上设有封顶盖，在连接盖和封顶盖的连接处放置有保温材料，在内外部压力的失衡的情况下，利用保温材料介质充当了允许挥发分杂质排除，又可以隔离氧气进入的双重特殊通道，从而可使得窑炉无需通保护气体、在有氧状态下也可进行负极材料的炭化。
42、(2)将该炭化用坩埚装置应用于隧道窑中来炭化人造石墨制得锂离子电池负极材料，每条隧道窑相对辊道窑产能由每月300吨提高到每月1500吨，大大提高了生产效率，同时利用坩埚的密封设计(解决氧化问题)，减去了辊道窑炭化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种炭化用坩埚装置，其特征在于，其包括碳化硅坩埚、连接盖和封顶盖；
2.如权利要求1所述的炭化用坩埚装置，其特征在于，所述炭化用坩埚装置满足下述条件中的一种或多种：
3.如权利要求1所述的炭化用坩埚装置，其特征在于，所述连接盖的上表面还设有第二凹槽。
4.如权利要求3所述的炭化用坩埚装置，其特征在于，所述炭化用坩埚装置满足下述条件中的(1)和/或(2)：
5.如权利要求3所述的炭化用坩埚装置，其特征在于，所述炭化用坩埚装置满足下述条件中的一种或多种：
6.如权利要求3所述的炭化用坩埚装置，其特征在于，所述炭化用坩埚装置满足下述条件中的(1)和/或(2)：
7.如权利要求1所述的炭化用坩埚装置，其特征在于，所述炭化用坩埚装置满足下述条件中的一种或多种：
8.一种炭化方法，其特征在于，其包括下述步骤：将石墨和包覆剂的混合物料装入如权利要求1-7中任一项所述的炭化用坩埚装置中，炭化。
9.如权利要求8所述的炭化方法，其特征在于，所述炭化方法满足下述条件中的一种或多种：
10.
...【技术特征摘要】
1.一种炭化用坩埚装置，其特征在于，其包括碳化硅坩埚、连接盖和封顶盖；
2.如权利要求1所述的炭化用坩埚装置，其特征在于，所述炭化用坩埚装置满足下述条件中的一种或多种：
3.如权利要求1所述的炭化用坩埚装置，其特征在于，所述连接盖的上表面还设有第二凹槽。
4.如权利要求3所述的炭化用坩埚装置，其特征在于，所述炭化用坩埚装置满足下述条件中的(1)和/或(2)：
5.如权利要求3所述的炭化用坩埚装置，其特征在于，所述炭化用坩埚装置满足下述条件中的一种或多种：
6.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱周生，顾凯，
申请(专利权)人：福建杉杉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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