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第五届硅基负极材料技艺商量会

跟着寰球新动力行业的快速进展，新动力汽车、储能装备及花费类电子产物均呈现了史无前例的强劲需求，石墨负极材料需求也随之显著伸长。石墨负极材料做为锂离子电池的关键材料，渐渐成为负极材料的商场干流，约占商场份额的70%。人工石墨负极材料的石墨化工艺是影响负极材料原料的关键点也是技艺难点，本文就石墨化历程的干流工艺和关键技艺要点谈谈个体阅历和认识，渴望对人工石墨负极材料石墨化临盆起到必要的鉴戒影响。

1石墨化

石墨化历程是充足行使电阻热把炭质材料加热到2~0℃，使无定形乱层布局的炭变化成有序的石墨晶质布局的历程。石墨晶质布局变化、原子重排的能量起原于高温热管教，跟着热管教温度的升高，石墨层间距逐突变小，通常在0.~0.nm之间，通常温度到℃时改变显著，到0℃时改变渐渐呆滞，直至结尾全部石墨化历程。人工石墨负极材料恰是颠末石墨化高温管教，将炭布局胜利变化为石墨布局而完备了锂电池负极的响应功效。

2负极材料石墨化干流炉型及工艺

方今负极材料石墨化历程采取的炉型首要有艾奇逊石墨化炉、内串石墨化炉、箱式石墨化炉及络续式石墨化炉等4种，个中哄骗最为广大的是艾奇逊石墨化炉，小批哄骗内串石墨化炉。箱式石墨化炉和络续石墨化炉是近几年开拓的新式炉型，箱式石墨化炉进展速率较快，主如果颠末艾奇逊炉改革和部份新建。络续式石墨化炉均为新建且仍在偿试历程中，其炉型和工艺均不齐备老练，真实精深哄骗再有待光阴。因各类炉型的装炉方法和临盆工艺、辅料哄骗等方面均具备较大区别，以是不同炉型所临盆的负极材料原料也存在显然差别（表1、表2）。

艾奇逊炉是将炭质负极材料装在单孔（1孔坩埚）坩埚内，再将坩埚装入石墨化炉内并间装电阻料做电阻，双侧和上盖装入保温料后颠末送电结尾石墨化。内串石墨化炉是将炭质负极材料装在多孔坩埚内（9孔坩埚），尔后将坩埚颠末串接方法首尾邻接装入石墨炉内，双侧和上盖装入保温料后颠末送电结尾石墨化。箱式石墨化炉是将炭质负材料直接装入当时用炭板或石墨板装配好的大箱体内，再加之炭质或石墨质盖板做为电阻，上部和双侧装入保温料后颠末送电结尾石墨化。络续石墨化炉是将炭质负极材料络续插足石墨化炉腔体内，经太高温石墨化后冷却排出。

3不同石墨化炉工艺历程中的技艺要点

负极材料的加工历程首要分为造粒和石墨化2个关键关节，而且都有很高的技艺壁垒。负极材料颠末石墨化可以显著升高负极材料的比容量、首效、比表面积、压实密度、导电性、化学安稳性等功用目标，以是管束和把握好石墨化工艺技艺是保证负极材料原料的紧要道路，由于箱式炉和络续石墨化炉工艺还不齐备老练，底下就要点对艾奇逊炉和内串石墨化炉的工艺要点做以讲解。

3.1艾奇逊炉和内串炉（坩埚）装炉

3.1.1装炉时蒸发分搭配

由于石墨化炉内温度升至~℃期间时，炉内的负极会排出大批蒸发分，如不能准时排出或者形成蒸发分招集，会形成喷炉的平安事变。在蒸发分大批逸出时，蒸发分焚烧不充足，会形成大批的黑色烟气，形成处境玷污或环保事变。是以，装炉时需留意下列几点：

(1)负极装炉时，需遵从蒸发分含量凹凸举办正当搭配，避让送电历程中高蒸发分部份太过招集和招集逸出；

(2)在顶部保温料上需配置合适的通气孔，便表现发分灵验逸出；

(3)谋略送电弧线时，需充足思索蒸发分招集排放阶段应合适放缓弧线，使蒸发分呆滞排出并充足焚烧；

(4)正当取舍辅料，保证辅料粒度构成，削减辅估中0~1mm的粉料量，通常占比量≤10%。

3.1.2装炉时需炉阻匀称

炉内负极、电阻料散布不匀称时，电流会从电阻低的场合流过，产生偏流表象，影响整炉负极石墨化的结果。是以，装炉时需求留意下列几点：

(1)装炉时电阻料需从炉室的头到炉室的尾长线放料，避让小颗粒或大颗粒招集；

(2)新旧坩埚装入统一炉时也需求举办正当搭配，忌讳新坩埚装一层，旧坩埚装一层的表象；

(3)避让电阻料露入边墙估中。

3.2艾奇逊炉、内串炉送电

3.2.1负极材料送电历程功率弧线制订根据

凭借负极材料原料请求的不同分为低温料（℃）、中温料（℃）、高温料（0℃）,但石墨化高温管教的历程通常在~0℃之间，为使炉内各个场所都到达所请求的温度，需求在高温历程维持一段功夫，以保证炉内温度的匀称，每每处境下因炉型不同，需维持的功夫不同，通常高温维持时长6~30h，送电历程中避让炉阻反弹需维持3~6h。详细处境需凭借下列技艺要点来探求制订。

(1)凭借炉芯、负极材料、电阻料、坩埚、装炉量等不同采选不同的升温弧线；

(2)凭借炉内负极材料、电阻料的蒸发分不同采选不同弧线，如蒸发分较高时，需采选较慢的升温弧线，不然需采选较快的升温弧线；

(3)炉内负极材料、电阻料灰分较高或负极材料相对难石墨化时，需合适伸长大功率送电功夫。

3.2.2负极材料送电历程避让喷炉事变

由于负极材料是粉状物料，蒸发分含量高且不易排出，易形成电弧及蒸发分高所引发的喷炉事变，详细职掌历程中需留意下列事变：

(1)艾奇逊炉在负极材料装炉时，电阻料需举办捣实以避让送电历程中坩埚之间电阻料悬空产生电弧形成喷炉；

(2)内串炉负极材料送电历程中位移的改变以削减为主，是以负极材料装炉时，要谋略液压缸的路程，保证送电历程中有路程并保证充裕的压力，避让因失压而以致电弧喷炉事变；

(3)两种炉型均需取舍粗颗粒及蒸发分较低的辅料；

(4)送电历程中需亲昵

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