权利要求
1.一种石墨化炉，其特征在于，包括：
炉体，所述炉体内设置有物料通道;
第一电极，沿所述物料通道的延伸方向设置且部分位于所述物料通道内;所述第一电极包括基体和设于所述基体表面的第一耐磨导电层;
第二电极，与所述第一电极的极性相反;所述第二电极伸至所述物料通道内并与所述第一电极间隔设置。
2.根据权利要求1所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一耐磨导电层包括第一粘结剂、第一导电剂和第一耐磨填料。
3.根据权利要求2所述的石墨化炉，其特征在于，满足以下一项或多项：
(1)所述第一粘结剂包括酚醛树脂、环氧树脂、双马树脂、乙烯基树脂和氰酸酯树脂中的一种或多种;
(2)所述第一导电剂包括碳材料、金属材料和导电聚合物中的一种或多种;
(3)所述第一耐磨填料包括聚L-谷氨酸
石墨烯复合物、碳化硼粉末、碳化硅粉末、金属粉末和
氧化铝粉末中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的石墨化炉，其特征在于，所述碳材料包括石墨烯、氧化石墨烯、
碳纤维和
碳纳米管中的一种或多种;所述金属材料包括银粉、
铜粉、银纤维和铜纤维中的一种或多种。
5.根据权利要求2~4中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一粘结剂、所述第一导电剂和所述第一耐磨填料的质量比为1~3：5~7：2~4。
6.根据权利要求1~4中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一耐磨导电层的厚度为30μm~200μm。
7.根据权利要求1~4中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一耐磨导电层的热膨胀系数为10×10-6/℃~100×10-6/℃。
8.根据权利要求1~4中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一耐磨导电层在23±2℃、相对湿度50±5%条件下的磨转次数为9000转~11000转。
9.根据权利要求1~4中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一耐磨导电层的摩擦系数为0.2~0.4。
10.根据权利要求1~4中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一耐磨导电层的电导率为50μS/cm~1000mS/cm。
11.根据权利要求1~4中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一电极还包括第二耐磨导电层，所述第二耐磨导电层设于所述基体和所述第一耐磨导电层之间。
12.根据权利要求11所述的石墨化炉，其特征在于，所述第二耐磨导电层的材料包括第二粘结剂、第二导电剂和第二耐磨填料。
13.根据权利要求12所述的石墨化炉，其特征在于，满足以下一项或多项：
(1)所述第二粘结剂包括酚醛树脂、环氧树脂、双马树脂、乙烯基树脂和氰酸酯树脂中的一种或多种;
(2)所述第二导电剂包括碳材料、金属材料和导电聚合物中的一种或多种;
(3)所述第二耐磨填料包括聚L-谷氨酸石墨烯复合物、碳化硼粉末、碳化硅粉末、金属粉末和氧化铝粉末中的一种或多种。
14.根据权利要求12或13所述的石墨化炉，其特征在于，所述第二粘结剂、所述第二导电剂和所述第二耐磨填料的质量比为2~4：4~8：1~2。
15.根据权利要求11所述的石墨化炉，其特征在于，所述第二耐磨导电层与所述第一耐磨导电层的厚度比值为1:1~8.7。
16.根据权利要求15所述的石墨化炉，其特征在于，所述第二耐磨导电层与所述第一耐磨导电层的厚度比值为1:1~4.3。
17.根据权利要求11所述的石墨化炉，其特征在于，所述第二耐磨导电层的厚度为20μm~40μm。
18.根据权利要求11所述的石墨化炉，其特征在于，所述第二耐磨导电层与所述第一耐磨导电层的热膨胀系数比值为1:1~1.5。
19.根据权利要求18所述的石墨化炉，其特征在于，所述第二耐磨导电层与所述第一耐磨导电层的热膨胀系数比值为1:1~1.2。
20.根据权利要求11所述的石墨化炉，其特征在于，所述第二耐磨导电层的热膨胀系数为5×10-6/℃~30×10-6/℃。
21.根据权利要求11所述的石墨化炉，其特征在于，所述第二耐磨导电层在23±2℃、相对湿度50±5%条件下的磨转次数为6000转~8000转。
22.根据权利要求11所述的石墨化炉，其特征在于，所述第二耐磨导电层的摩擦系数为0.3~0.6。
23.根据权利要求11所述的石墨化炉，其特征在于，所述第二耐磨导电层的电导率为10μS/cm~500μS/cm。
24.根据权利要求1~4、12~13、15~23中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述第二电极沿所述物料通道的径向延伸。
25.根据权利要求1~4、12~13、15~23中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述第二电极的数量为多个，多个所述第二电极沿所述物料通道的周向间隔设置。
26.根据权利要求1~4、12~13、15~23中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一电极为正电极，所述第二电极为负电极。
27.一种电池生产设备，其特征在于，包括权利要求1~26中任一项所述的石墨化炉，所述石墨化炉用于生产电池的石墨材料。
说明书
技术领域
[0001]本申请涉及电池生产设备技术领域，尤其涉及一种石墨化炉及电池生产设备。
背景技术
[0002]近年来，随着电池技术的应用范围越来越广泛，电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等
储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车和电动汽车等多个领域。
[0003]目前，在电池的
负极材料中，碳材料的使用较为广泛，其中，石墨化碳材料(也简称石墨材料)由于使用寿命长、结构稳定、成本低等优势得到了大规模的商业应用化。石墨化炉为一种可生成石墨材料的设备，其使用寿命对于石墨以及电池的生产制造至为重要。
[0004]鉴于此，如何提升石墨化炉的使用寿命， 是一项亟待解决的技术问题。
发明内容
[0005]本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的之一在于，提供一种石墨化炉及电池生产设备，该石墨化炉具有较长的使用寿命。
[0006]为了达到上述目的，本申请的第一方面提供了一种石墨化炉，包括：
[0007]炉体，所述炉体内设置有物料通道;
[0008]第一电极，沿所述物料通道的延伸方向设置且部分位于所述物料通道内;所述第一电极包括基体和设于基体表面的第一耐磨导电层;
[0009]第二电极，与所述第一电极的极性相反;所述第二电极伸至所述物料通道内并与所述第一电极间隔设置。
[0010]通过在第一电极的基体表面上设置第一耐磨导电层，能够有效地提高第一电极的耐磨性，降低物料通道内的物料沿第一电极向下流动时对第一电极造成的磨损;同时能够提供良好的导电性对物料进行有效地加热使其石墨化;并且，该第一耐磨导电层能够有效地隔离氧气与第一电极的直接接触，缓解第一电极对应插入口处的部位被氧化的情况。通过设置上述的第一耐磨导电层，能够有效地延长第一电极的使用寿命，从而提升石墨化炉的使用寿命。
[0011]在任意的实施方式中，所述第一耐磨导电层包括第一粘结剂、第一导电剂和第一耐磨填料。如此，第一耐磨导电层中含有第一导电剂和第一耐磨填料，具有较好的导电性且能够提高第一电极的耐磨性。
[0012]在任意的实施方式中，所述第一粘结剂包括酚醛树脂、环氧树脂、双马树脂、乙烯基树脂和氰酸酯树脂中的一种或多种。
[0013]在任意的实施方式中，所述第一导电剂包括碳材料、金属材料和导电聚合物中的一种或多种。
[0014]在任意的实施方式中，所述第一耐磨填料包括聚L-谷氨酸石墨烯复合物、碳化硼、碳化硅、金属粉末和氧化铝粉末中的一种或多种。
[0015]在任意的实施方式中，碳材料包括石墨烯、氧化石墨烯、碳纤维和碳纳米管中的一种或多种;金属材料包括银粉、铜粉、银纤维和铜纤维中的一种或多种。
[0016]采用上述的第一粘结剂、第一导电剂和第一耐磨填料组成第一耐磨导电层，有利于使第一耐磨导电层具有良好的耐磨性和导电性。
[0017]在任意的实施方式中，所述第一粘结剂、所述第一导电剂和所述第一耐磨填料的质量比为1~3：5~7：2~4。如此，有利于使第一耐磨导电层具有较好的耐磨性和导电性，具有较低的摩擦系数;从而有利于延长第一电极以及石墨化炉的使用寿命。
[0018]在任意的实施方式中，所述第一耐磨导电层的厚度为30μm~200μm。如此，有利于提高第一电极的耐磨性，延缓第一电极被氧化和磨损，进而延长第一电极的使用寿命。
[0019]在任意的实施方式中，所述第一耐磨导电层的热膨胀系数为10×10-6/℃~100×10-6/℃。如此，第一耐磨导电层具有较小的热膨胀系数，不易出现开裂失效的情况。
[0020]在任意的实施方式中，所述第一耐磨导电层在23±2℃、相对湿度50±5%条件下的磨转次数为9000转~11000转。如此，第一耐磨导电层具有良好的耐磨性，能够有效地提升第一电极抵抗物料冲刷的能力，提升第一电极的使用寿命。
[0021]在任意的实施方式中，所述第一耐磨导电层的摩擦系数为0.2~0.4。如此，第一耐磨导电层具有较小的摩擦系数，有利于进一步减小物料通道内的物料流动过程中对第一电极的磨损，从而有利于提升第一电极的使用寿命。
[0022]在任意的实施方式中，所述第一耐磨导电层的电导率为50μS/cm~1000mS/cm。如此，第一耐磨导电层具有合适的电导率，有利于将电流引入物料中对物料进行加热。
[0023]在任意的实施方式中，所述第一电极还包括第二耐磨导电层，所述第二耐磨导电层设于所述基体和所述第一耐磨导电层之间。如此，在第一耐磨导电层与基体之间设置第二耐磨导电层形成双涂层结构，有利于进一步提高第一电极的耐磨性和抗氧化性，延长第一电极和石墨化炉的使用寿命。
[0024]在任意的实施方式中，所述第二耐磨导电层的材料包括第二粘结剂、第二导电剂和第二耐磨填料。如此，通过采用上述组成的第二耐磨导电层与第一耐磨导电层相结合，能够有效地延长第一电极的使用寿命。
[0025]在任意的实施方式中，所述第二粘结剂包括酚醛树脂、环氧树脂、双马树脂、乙烯基树脂和氰酸酯树脂中的一种或多种。
[0026]在任意的实施方式中，所述第二导电剂包括碳材料、金属材料和导电聚合物中的一种或多种。
[0027]在任意的实施方式中，所述第二耐磨填料包括聚L-谷氨酸石墨烯复合物、碳化硼粉末、碳化硅粉末、金属粉末和氧化铝粉末中的一种或多种。
[0028]在任意的实施方式中，碳材料包括石墨烯、氧化石墨烯、碳纤维和碳纳米管中的一种或多种;金属材料包括银粉、铜粉、银纤维和铜纤维中的一种或多种。
[0029]采用上述的第二粘结剂、第二导电剂和第二耐磨填料组成第二耐磨导电层，有利于使第二耐磨导电层具有良好的耐磨性和导电性。
[0030]在任意的实施方式中，所述第二粘结剂、所述第二导电剂和所述第二耐磨填料的质量比为2~4：4~8：1~2。如此，有利于使第二耐磨导电层具有较好的耐磨性能，同时具有较好的导电性。
[0031]在任意的实施方式中，所述第二耐磨导电层与所述第一耐磨导电层的厚度比值为1:1~8.7。如此，使第一耐磨导电层的厚度与第二耐磨导电层相等或大于第二耐磨导电层的厚度，有利于使第一耐磨导电层具有较好的耐磨性，延长第一电极的使用寿命。
[0032]在任意的实施方式中，所述第二耐磨导电层与所述第一耐磨导电层的厚度比值为1:1~4.3。如此，使第一耐磨导电层与第二耐磨导电层的厚度相等或者更厚一些，更加有利于延长第一电极的使用寿命。
[0033]在任意的实施方式中，所述第二耐磨导电层的厚度为20μm~40μm。如此，与特定厚度的第一耐磨导电层相结合，有利于延长第一电极的使用寿命。
[0034]在任意的实施方式中，所述第二耐磨导电层与所述第一耐磨导电层的热膨胀系数比值为1:1~1.5。如此，更加有利于缓解涂层在物料通道内温度较高的环境下发生开裂的情况，并且能够更好地兼顾内部产生的膨胀，利于内部膨胀力的释放，更加有利于延长第一电极的使用寿命。
[0035]在任意的实施方式中，所述第二耐磨导电层与所述第一耐磨导电层的热膨胀系数比值为1:1~1.2。如此，能够使第二耐磨导电层和第一耐磨导电层之间更好地匹配，同时有利于内部膨胀力的释放，缓解涂层开裂的情况。
[0036]在任意的实施方式中，所述第二耐磨导电层的热膨胀系数为5×10-6/℃~30×10-6/℃。如此，第二耐磨导电层具有合适的热膨胀系数，与特定热膨胀系数的第一耐磨导电层相结合，能够使第一电极具有较长的使用寿命。
[0037]在任意的实施方式中，所述第二耐磨导电层在23±2℃、相对湿度50±5%条件下的磨转次数为6000转~8000转。如此，第二耐磨导电层具有较好的耐磨性能，有利于抵抗物料对第一电极的冲刷，有利于提升第一电极的使用寿命。
[0038]在任意的实施方式中，所述第二耐磨导电层的摩擦系数为0.3~0.6。
[0039]在任意的实施方式中，所述第二耐磨导电层的电导率为10μS/cm~500μS/cm。如此，第二耐磨导电层具有较高的电导率，有利于将电流引入物料中对物料进行加热。
[0040]在任意的实施方式中，所述第二电极沿所述物料通道的径向延伸。
[0041]在任意的实施方式中，所述第二电极的数量为多个，多个所述第二电极沿所述物料通道的周向间隔设置。如此，有利于使物料通道的横截面内的电场分布更加均匀，有利于提高物料石墨化的均匀性。
[0042]在任意的实施方式中，所述第一电极为正电极，所述第二电极为负电极。
[0043]本申请的第二方面提供了一种电池生产设备，包括本申请第一方面的石墨化炉，所述石墨化炉用于生产电池的负极石墨材料。
[0044]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
[0045]为了更好地描述和说明本申请提供的实施例或示例，可以参考一幅或多幅附图。用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对所公开的申请、目前描述的实施例或示例以及目前理解的这些申请的最佳模式中的任何一者的范围的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
[0046]图1为本申请一实施方式的石墨化炉的结构示意图;
[0047]图2为本申请一实施方式的石墨化炉中第一电极的结构放大图。
[0048]附图标记说明：
[0049]100、石墨化炉;110、炉体;111、物料通道;120、第一电极;121、基体;122、第一耐磨导电层;123、第二耐磨导电层;130、第二电极;140、电源;151、料仓;152、料管;153、物料切断阀;160、尾气处理单元;170、冷却出料单元。
具体实施方式
[0050]下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
[0051]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
[0052]在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0053]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0054]在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0055]在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
[0056]在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。
[0057]在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;也可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
[0058]本申请所公开的“范围”可以采用下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，任一个端值可以独立地被包括或不被包括，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60~120和80~110的范围，理解为60~110和80~120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，且如果还列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1~3、1~4、1~5、2~3、2~4和2~5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a~b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0~5”表示本文中已经全部列出了“0~5”之间的全部实数，“0~5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于列出了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。比如，当表述某个参数为选自“2~10”的整数，相当于列出了整数2、3、4、5、6、7、8、9和10。
[0059]在本申请中，以“含有”、“包含”、“包括”等词语描述的开放式技术特征或技术方案中，如无其他说明，不排除所列成员之外的额外成员，可视为既提供了由所列成员构成的封闭式特征或方案，还提供了在所列成员之外还包括额外成员的开放式特征或方案。例如，A包括a1、a2和a3，如无其他说明，可以还包括其他成员，也可以不包括额外成员，可视为既提供了“A由a1、a2和a3组成”的特征或方案，还提供了“A不仅包括a1、a2和a3，还包括其他成员”的特征或方案。在本申请中，如无其他说明，A(如B)，表示B为A中的一种非限制性示例，可以理解A不限于为B。
[0060]在本申请中，“可选地”、“可选的”、“可选”，指可有可无，也即指选自“有”或“无”两种并列方案中的任一种。如果一个技术方案中出现多处“可选”，如无特别说明，且无矛盾之处或相互制约关系，则每项“可选”各自独立。
[0061]目前，在电池的负极材料中，碳材料的使用较为广泛，其中，石墨化碳材料由于使用寿命长、结构稳定、成本低等优势得到了大规模的商业应用化。石墨化炉为一种可生成石墨材料的设备，其使用寿命的长短对于石墨以及电池的生产制造至为重要。
[0062]在连续石墨化炉窑生产过程中，正电极从物料的进料端沿物料通道的延伸方向插入到炉体的物料通道内的核心温度区，负电极从炉体侧面插入到物料通道内，正电极与负电极相间隔，通电后在物料通道内产生电场，物料通道内的物料经过该电场时基于自身的电阻会产生焦耳热，从而会形成高温区域，在经过该高温区域后，物料能够实现石墨化。
[0063]石墨化炉的正电极上端通常需要伸出至炉体外与电源进行电连接，连续石墨化炉在运行过程中炉内一般为微负压，会有少量空气从正电极的插入口处进入到物料通道内，而且物料通道内的温度较高，使得插入口处的正电极(通常为石墨电极)容易被氧化，导致插入口处对应的正电极部位会逐渐发生氧化变小，达到一定程度时可能造成正电极的下端掉入炉内，影响石墨化炉的使用寿命。
[0064]另外，在连续石墨化炉的生产过程，正电极的底部靠近物料通道内的核心温度区，物料通道内的物料一致沿正电极向下流动，在物料的流动过程中会对正电极造成较大的磨损，同样会降低正电极的使用寿命。
[0065]基于此，请参阅图1和图2，本申请一实施方式提供了一种石墨化炉100，该石墨化炉100包括炉体110、第一电极120和第二电极130。其中，炉体110内设置有物料通道111，该物料通道111由炉体110的上部向下部延伸;第一电极120沿着物料通道111的延伸方向设置且部分设置在物料通道111内;第一电极120包括基体121和设于基体121表面的第一耐磨导电层122;第二电极130与第一电极120的极性相反;该第二电极130伸至物料通道111内并与第一电极120间隔设置。
[0066]本申请上述的石墨化炉100，通过在基体121的表面上设置第一耐磨导电层122，能够有效地提高第一电极120的耐磨性，降低物料通道111内的物料沿第一电极120向下流动时对基体121造成的磨损;同时能够提供良好的导电性对物料进行有效地加热使其石墨化;并且，该第一耐磨导电层122能够有效地隔离氧气与基体121的直接接触，缓解基体121对应插入口处的部位被氧化的情况。通过上述的第一耐磨导电层122，能够有效地延长第一电极120的使用寿命，从而提升石墨化炉100的使用寿命。
[0067]需要说明的是，上述的第一电极120为正电极，第二电极130为负电极。第一电极120和第二电极130均可采用石墨电极。石墨化炉100还包括电源140，第一电极120和第二电极130分别与电源140的正极和负极相连接。若石墨化炉100呈竖直方式布置，即物料通道111为竖直设置，物料在重力的作用下沿物料通道111向下流动，与物体自然流动规律相一致，则第一电极120在竖直方向延伸。若石墨化炉100呈水平方式布置，即物料通道为水平设置，物料在水平方向上沿物料通道111流动，则第一电极120在水平方向延伸。图1中为竖式的石墨化炉100，该石墨化炉100内物料通道111的延伸方向为竖直方向。
[0068]可以理解地，第一耐磨导电层122是指具有较好的耐磨性能，同时具有较好的导电性能的涂层。
[0069]在其中一些实施例中，第一耐磨导电层122包括第一粘结剂、第一导电剂和第一耐磨填料。其中，第一粘结剂包括酚醛树脂、环氧树脂、双马树脂、乙烯基树脂和氰酸酯树脂中的一种或多种。第一导电剂包括碳材料、金属材料和导电聚合物中的一种或多种。其中，碳材料包括石墨烯、氧化石墨烯、碳纤维和碳纳米管中的一种或多种;金属材料包括银粉、铜粉、银纤维和铜纤维中的一种或多种。第一耐磨填料包括聚L-谷氨酸石墨烯复合物、碳化硼粉末、碳化硅粉末、金属粉末和氧化铝粉末中的一种或多种。
[0070]通过采用上述的第一粘结剂、第一导电剂和第一耐磨填料组成第一耐磨导电层122，能够使第一耐磨导电层122具有较好的耐磨性和导电性，且摩擦系数较小、表面滑动性较好。通过在基体121的表面设置上述的第一耐磨导电层122，有利于使第一电极120及石墨化炉100具有较长的使用寿命。
[0071]在其中一些实施例中，第一耐磨导电层122中第一粘结剂、第一导电剂和第一耐磨填料的质量比为1~3：5~7：2~4。将各组分控制在上述范围内，有利于使第一耐磨导电层122具有较好的耐磨性和导电性，具有较低的摩擦系数和较好的表面滑动性;有利于延长第一电极120以及石墨化炉100的使用寿命。
[0072]在其中一些实施例中，第一耐磨导电层122的厚度为30μm~200μm。将第一耐磨导电层122的厚度控制在上述范围内，有利于提高第一电极120的耐磨性，延缓第一电极120被氧化和磨损，进而延长第一电极120的使用寿命。
[0073]可以理解的是，第一耐磨导电层122的厚度可为30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm以及上述任意两个数值所形成的范围内的任意数值。
[0074]在其中一些实施例中，第一耐磨导电层122的热膨胀系数为10×10-6/℃~100×10-6/℃。如此，该第一耐磨导电层122具有较小的热膨胀系数，在物料通道111内温度较高的情况下，该第一耐磨导电层122不易出现开裂失效的情况。
[0075]可理解地，第一耐磨导电层122的热膨胀系数可为10×10-6/℃、20×10-6/℃、30×10-6/℃、40×10-6/℃、50×10-6/℃、60×10-6/℃、70×10-6/℃、80×10-6/℃、90×10-6/℃、100×10-6/℃以及上述任意两个数值所形成的范围内的任意数值。
[0076]在其中一些实施例中，第一耐磨导电层122在23±2℃、相对湿度50±5%条件下的磨转次数为9000转~11000转。如此，该第一耐磨导电层122具有良好的耐磨性，能够有效地提升第一电极120抵抗物料冲刷的能力，提升第一电极120的使用寿命。
[0077]在其中一些实施例中，第一耐磨导电层122的摩擦系数为0.2~0.4。如此，该第一耐磨导电层122具有较小的摩擦系数，其表面具有较好的滑动性，有利于进一步减小物料通道111内的物料流动过程中对基体121的磨损，从而有利于提升第一电极120的使用寿命。
[0078]可以理解的是，第一耐磨导电层122的摩擦系数可为0.2、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.3、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.4以及上述任意两个数值所形成的范围内的任意数值。
[0079]在其中一些实施例中，第一耐磨导电层122的电导率为50μS/cm~1000mS/cm。如此，第一耐磨导电层122具有合适的电导率，能够有效地使基体121与电源140接触部位之间形成导通，有利于将电流引入物料中对物料进行加热。
[0080]可以理解的是，第一耐磨导电层122的电导率可为50μS/cm、100μS/cm、500μS/cm、1mS/cm、10mS/cm、100mS/cm、300mS/cm、500mS/cm、800mS/cm、1000mS/cm以及上述任意两个数值所形成的范围内的任意数值。
[0081]在其中一些实施例中，第一电极120还包括第二耐磨导电层123，第二耐磨导电层123设置在基体121和第一耐磨导电层122之间。通过在第一耐磨导电层122的内侧设置第二耐磨导电层123，形成双涂层结构，有利于进一步提高第一电极120的耐磨性和抗氧化性，进一步延长第一电极120的使用寿命和石墨化炉100的使用寿命。
[0082]可以理解地，第二耐磨导电层123是指具有较好的耐磨性能，同时具有较好的导电性能的涂层。
[0083]在其中一些实施例中，第二耐磨导电层123的材料包括第二粘结剂、第二导电剂和第二耐磨填料。其中，第二粘结剂包括酚醛树脂、环氧树脂、双马树脂、乙烯基树脂和氰酸酯树脂中的一种或多种;第二导电剂包括碳材料、金属材料和导电聚合物中的一种或多种;其中，碳材料包括石墨烯、氧化石墨烯、碳纤维和碳纳米管中的一种或多种;金属材料包括银粉、铜粉、银纤维和铜纤维中的一种或多种。第二耐磨填料包括聚L-谷氨酸石墨烯复合物、碳化硼粉末、碳化硅粉末、金属粉末和氧化铝粉末中的一种或多种。如此，通过采用上述的第二粘结剂、第二导电剂和第二耐磨填料组成的第二耐磨导电层123，与第一耐磨导电层122相结合，能够有效地延长第一电极120的使用寿命。
[0084]在其中一些实施例中，第二耐磨导电层123中上述第二粘结剂、第二导电剂和第二耐磨填料的质量比为2~4：4~8：1~2。如此，有利于使第二耐磨导电层123具有较好的耐磨性能，同时具有较好的导电性。
[0085]在其中一些实施例中，第二耐磨导电层123与第一耐磨导电层122的厚度比值为1:1~8.7。如此，使第一耐磨导电层122的厚度与第二耐磨导电层123相等或大于第二耐磨导电层123的厚度，有利于使第一耐磨导电层122具有较好的耐磨性，有利于使第一电极120使用过程中较好地保持其双层涂层结构，有利于延长第一电极120的使用寿命。
[0086]可理解地，第二耐磨导电层123与第一耐磨导电层122的厚度比值可为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:8.7以及上述任意两个比值所形成的范围内的任意比值。
[0087]可选地，第二耐磨导电层123与第一耐磨导电层122的厚度比值为1:1~4.3。
[0088]在其中一些实施例中，第二耐磨导电层123的厚度为20μm~40μm。如此，与厚度为30μm~200μm的第一耐磨导电层122相结合，有利于延长第一电极120的使用寿命。可理解地，第二耐磨导电层123的厚度可为20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm、40μm以及上述任意两个数值所形成的范围内的任意数值。
[0089]在其中一些实施例中，第二耐磨导电层123与第一耐磨导电层122的热膨胀系数比值为1:1~1.5。如此，使第二耐磨导电层123与第一耐磨导电层122的热膨胀系数接近，能够使第二耐磨导电层123和第一耐磨导电层122更好地匹配，更加有利于缓解涂层在物料通道111内温度较高的环境下发生开裂的情况，有利于延长第一电极120的使用寿命。将第一耐磨导电层122的热膨胀系数设置为与第二耐磨导电层123相等，或比第二耐磨导电层123的热膨胀系数略大，能够更好地兼顾内部产生的膨胀，利于内部膨胀力的释放。
[0090]可以理解的是，第二耐磨导电层123与第一耐磨导电层122的热膨胀系数比值可为1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5以及上述任意两个比值所形成的范围内的任意比值。
[0091]可选地，第二耐磨导电层123与第一耐磨导电层122的热膨胀系数比值为1:1~1.2。如此，能够使第二耐磨导电层123和第一耐磨导电层122之间更好地匹配，同时有利于内部膨胀力的释放，缓解涂层开裂的情况。
[0092]在其中一些实施例中，第二耐磨导电层123的热膨胀系数为5×10-6/℃~30×10-6/℃。如此，第二耐磨导电层123具有合适的热膨胀系数，与特定热膨胀系数的第一耐磨导电层122相结合，能够使第一电极120具有较长的使用寿命。
[0093]可理解的是，第二耐磨导电层123的热膨胀系数可为5×10-6/℃、8×10-6/℃、10×10-6/℃、12×10-6/℃、15×10-6/℃、18×10-6/℃、20×10-6/℃、22×10-6/℃、25×10-6/℃、28×10-6/℃、30×10-6/℃以及上述任意两个数值所形成的范围内的任意数值。
[0094]在其中一些实施例中，第二耐磨导电层123在23±2℃、相对湿度50±5%条件下的磨转次数为6000转~8000转。如此，第二耐磨导电层123具有较好的耐磨性能，有利于抵抗物料对基体121的冲刷，有利于提升第一电极120的使用寿命。
[0095]在其中一些实施例中，第二耐磨导电层123的摩擦系数为0.3~0.6。如此，第二耐磨导电层123具有较小的摩擦系数，当第一耐磨导电层122被磨损之后，该第二耐磨导电层123仍然能够使第一电极120的表面保持较好的滑动性，有利于减小物料对第一电极120的磨损。
[0096]可以理解的是，第二耐磨导电层123的摩擦系数可为0.3、0.32、0.35、0.38、0.4、0.42、0.45、0.48、0.5、0.52、0.55、0.58、0.6以及上述任意两个数值所形成的范围内的任意数值。
[0097]在其中一些实施例中，第二耐磨导电层123的电导率为10μS/cm~500mS/cm。如此，第二耐磨导电层123具有较高的电导率，能够有效地使第一电极120与电源140接触部位之间形成导通，有利于将电流引入物料中对物料进行加热。可以理解地，第二耐磨导电层123的电导率可为10μS/cm、50μS/cm、100μS/cm、200μS/cm、500μS/cm、800μS/cm、1mS/cm、100mS/cm、200mS/cm、300mS/cm、400mS/cm、500mS/cm以及上述任意两个数值所形成的范围内的任意数值。
[0098]如图1所示，在其中一些实施例中，第二电极130沿物料通道111的径向延伸;第二电极130的数量为多个，多个第二电极130沿物料通道111的周向间隔设置。如此，有利于使物料通道111的横截面内的电场分布更加均匀，有利于提高物料石墨化的均匀性。
[0099]可选地，第二电极130可设置在炉体110的中下部，第一电极120与第二电极130互相垂直设置。
[0100]在其中一些实施例中，石墨化炉100还包括上料单元，上料单元包括料仓151和料管152。料仓151设置在炉体110的上方，料仓151通过料管152与炉体110内的物料通道111连通，用于向物料通道111内送入待石墨化的物料。可选地，在料仓151和料管152的连接处还可以设置物料切断阀153，以控制物料在物料通道111内的流动。
[0101]在其中一些实施例中，石墨化炉100还包括尾气处理单元160，尾气处理单元160与物料通道111的上部连通。进入石墨化炉100的物料为可石墨化的碳质材料，如
石油焦、煤焦炭以及沥青等，物料从上料单元进入石墨化炉100的物料通道111之后，在物料通道111内进行石墨化，获得负极石墨材料产品。物料石墨化过程中逸出的挥发分尾气在物料通道111的上部汇集后进入尾气处理单元160进行尾气处理。
[0102]在其中一些实施例中，石墨化炉100还包括冷却出料单元170，该冷却出料单元170设于炉体110的下方，并与物料通道111的底部连通，主要用于对石墨化后的物料进行冷却，同时对物料进行出料。具体地，如图1所示，该冷却出料单元170设有水冷夹套，冷却介质可以是循环水。石墨化后的物料通过该冷却出料单元170能够进行充分冷却降温，降温后的物料可通过排料系统(图未示)将物料排出，排料系统可为下料螺旋。
[0103]本申请一实施方式，提供了一种电池生产设备(图未示)，该电池生产设备包括本申请上述的石墨化炉100，该石墨化炉100用于生产电池的负极石墨材料。通过采用本申请上述的石墨化炉100，本申请的电池生产设备具有较高的使用寿命。
[0104]可以理解的是，电池生产设备除了包括石墨化炉 100 以生产电池的负极石墨材料以外，还可以包括生产电池其它材料的相关设备。
[0105]该电池生产设备可以为电池生产产线，该电池生产产线中的多个设备可以设置于同一集中场所，或者，也可以设置于分立的不同场所。
[0106]需要说明的是，在本申请上述各实施例中，仅列举出了石墨化炉100中的部分结构，除了上文各实施例中所涉及的结构以外，本申请中的石墨化炉 100 还可以包括相关技术中石墨化炉的其它系统结构，例如，电极的电学系统、电极的夹持系统等。各系统的相关技术方案可以参见相关技术中的具体描述，本文不再做具体论述。
[0107]为了使本申请所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚，以下将结合实施例对本申请进行进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例都属于本申请保护的范围。
[0108]实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0109]实施例1：
[0110](1)第一电极制备
[0111]将第二粘结剂酚醛树脂、第二导电剂石墨烯与碳纳米管混合物(质量比2:8)和第二耐磨填料聚L-谷氨酸与石墨烯混合物(质量比3:7)，按照质量比2.5：7.5：1混合，加入溶剂乙醇，搅拌均匀形成固含量为70%的第二浆料，将上述第二浆料涂覆在石墨基体上，在90℃下干燥，形成厚度为20μm的第二耐磨导电层。其中，第二耐磨导电层的热膨胀系数为20×10-6/℃，磨转次数为6000转，摩擦系数为0.3，电导率为400mS/cm。
[0112]将第一粘结剂环氧树脂、第一导电剂氧化石墨烯与铝粉混合物(质量比4:6)和第一耐磨填料聚L-谷氨酸与石墨烯混合物(质量比3:7)按照质量比1：5：4混合，加入溶剂乙醇，搅拌均匀形成固含量为70%的第一浆料，将上述第一浆料涂覆在第二耐磨导电层上，在90℃下干燥，形成厚度为30μm的第二耐磨导电层，从而得到第一电极。其中，第一耐磨导电层的热膨胀系数为25×10-6/℃，磨转次数为9000转，摩擦系数为0.25，电导率为100mS/cm。
[0113](2)电极组装
[0114]将上述的第一电极作为石墨化炉的正电极，安装到竖式石墨化炉的物料通道内，并使第一电极沿物料通道的延伸方向设置;采用石墨电极作为负电极，安装到石墨化炉的炉体中下部，伸至物料通道内并与第一电极间隔设置，负电极沿水平设置，负电极的数量为6个，多个负电极沿物料通道的圆周方向间隔设置，组装成石墨化炉。
[0115](3)使用寿命评估
[0116]采用上述的石墨化炉生产石墨，当炉阻达到1.2mΩ时将第一电极向物料通道内伸入直至炉阻降低到0.5mΩ左右。经测试，采用该石墨化炉生产300吨石墨，第一电极向物料通道内伸入长度为16cm。
[0117]可以理解，在生产相同量的石墨的情况下，如果第一电极向物料通道内的伸入长度越短，则该第一电极能够使用的时间越长，表示该第一电极的使用寿命更长;相反，如果第一电极向物料通道内的伸入长度越长，则该第一电极能够使用的时间越短，表示该第一电极的使用寿命更短。
[0118]实施例2：
[0119](1)第一电极制备
[0120]将第二粘结剂双马树脂、第二导电剂石墨烯与碳纳米管混合物(质量比4:6)和第二耐磨填料聚L-谷氨酸与石墨烯混合物(质量比4:6)，按照质量比2：7：1混合，加入溶剂乙醇，搅拌均匀形成固含量为70%的第二浆料，将上述第二浆料涂覆在石墨基体上，在90℃下干燥，形成厚度为20μm的第二耐磨导电层。其中，第二耐磨导电层的热膨胀系数为30×10-6/℃，磨转次数为6500转，摩擦系数为0.35，电导率为350mS/cm。
[0121]将第一粘结剂乙烯基树脂、第一导电剂氧化石墨烯与铝粉混合物(质量比6:4)和第一耐磨填料聚L-谷氨酸与石墨烯混合物(质量比4:6)，按照质量比2：5：4混合，加入溶剂乙醇，搅拌均匀形成固含量为70%的第一浆料，将上述第一浆料涂覆在第二耐磨导电层上，在90℃下干燥，形成厚度为30μm的第二耐磨导电层，从而得到第一电极。其中，第一耐磨导电层的热膨胀系数为30×10-6/℃，磨转次数为10000转，摩擦系数为0.3，电导率为90mS/cm。
[0122](2)电极组装
[0123]将上述的第一电极作为石墨化炉的正电极，安装到竖式石墨化炉的物料通道内，并使第一电极沿物料通道的延伸方向设置;采用石墨电极作为负电极，安装到石墨化炉的炉体中下部，伸至物料通道内并与第一电极间隔设置，负电极沿水平设置，负电极的数量为6个，多个负电极沿物料通道的圆周方向间隔设置，组装成石墨化炉。
[0124](3)使用寿命评估
[0125]采用上述的石墨化炉生产石墨，当炉阻达到1.2mΩ时将第一电极向物料通道内伸入直至炉阻降低到0.5mΩ左右。经测试，采用该石墨化炉生产300吨石墨，第一电极向物料通道内伸入长度为13cm。
[0126]实施例3：
[0127](1)第一电极制备
[0128]将第二粘结剂氰酸酯树脂、第二导电剂石墨烯与氧化石墨烯混合物(质量比5:5)和第二耐磨填料聚L-谷氨酸与石墨烯混合物(质量比6:4)，按照质量比3：6：1混合，加入溶剂乙醇，搅拌均匀形成固含量为70%的第二浆料，将上述第二浆料涂覆在石墨基体上，在90℃下干燥，形成厚度为20μm的第二耐磨导电层。其中，第二耐磨导电层的热膨胀系数为28×10-6/℃，磨转次数为7000转，摩擦系数为0.4，电导率为300mS/cm。
[0129]将第一粘结剂环氧树脂、第一导电剂氧化石墨烯与铝粉混合物(质量比4:6)和第一耐磨填料聚L-谷氨酸与石墨烯混合物(质量比5:5)，按照质量比3：5：4混合，加入溶剂乙醇，搅拌均匀形成固含量为70%的第一浆料，将上述第一浆料涂覆在第二耐磨导电层上，在90℃下干燥，形成厚度为30μm的第一耐磨导电层，从而得到第一电极。其中，第一耐磨导电层的热膨胀系数为35×10-6/℃，磨转次数为11000转，摩擦系数为0.4，电导率为80mS/cm。
[0130](2)电极组装
[0131]将上述的第一电极作为石墨化炉的正电极，安装到竖式石墨化炉的物料通道内，并使第一电极沿物料通道的延伸方向设置;采用石墨电极作为负电极，安装到石墨化炉的炉体中下部，伸至物料通道内并与第一电极间隔设置，负电极沿水平设置，负电极的数量为6个，多个负电极沿物料通道的圆周方向间隔设置，组装成石墨化炉。
[0132](3)使用寿命评估
[0133]采用上述的石墨化炉生产石墨，当炉阻达到1.2mΩ时将第一电极向物料通道内伸入直至炉阻降低到0.5mΩ左右。经测试，采用该石墨化炉生产300吨石墨，第一电极向物料通道内伸入长度为10cm。
[0134]对比例1：
[0135](1)电极组装
[0136]将石墨电极作为石墨化炉的正电极，安装到竖式石墨化炉的物料通道内，并使第一电极沿物料通道的延伸方向设置;采用石墨电极作为负电极，安装到石墨化炉的炉体中下部，伸至物料通道内并与第一电极间隔设置，负电极沿水平设置，负电极的数量为6个，多个负电极沿物料通道的圆周方向间隔设置，组装成石墨化炉。
[0137](2)使用寿命评估
[0138]采用上述的石墨化炉生产石墨，当炉阻达到1.2mΩ时将第一电极向物料通道内伸入直至炉阻降低到0.5mΩ左右。经测试，采用该石墨化炉生产300吨石墨，第一电极向物料通道内伸入长度为210cm。
[0139]测试方法：
[0140](1)热膨胀系数测试
[0141]提供一块具有涂层的石墨样品作为复合样品，提供一块没有涂层的石墨样品作为基体样品;使用精密测量工具分别测量复合样品上涂层的横截面积Ac和基体的横截面积As;在相同的实验环境下，使用热膨胀仪同时测量基体样品的热膨胀系数αs和复合样品的热膨胀系数αb;根据公式αc=(αbAb-αsAs)/Ac计算涂层的热膨胀系数，其中Ab为复合样品的总横截面积。
[0142](2)磨转次数测试
[0143]采用JM-1型漆膜磨耗仪评估在23±2℃、相对湿度50±5%条件下，涂层在摩擦力作用下的抗磨损能力。具体地：提供具有涂层的圆形石墨样品，将样品安装在磨耗仪上，使用修整好的橡胶砂轮进行砂磨;在测试过程中，观察涂层表面的磨损情况，当涂层出现明显磨损或磨穿时停止砂磨，记录此时的磨转次数。
[0144](3)摩擦系数测试
[0145]取两个200mm×80mm的具有涂层的石墨样品，将其中一个样品用双面胶固定在PCF-03 摩擦系数仪的试验板上，另一个样品按测试要求裁切合适后固定在专用滑块上;将固定有样品的滑块轻轻地放在试验板上样品的中央，将滑块前部竖销插入传感器销轴孔内，确保设备传感器回位到原点;按下试验按键开始试验，仪器自动记录数据并计算出摩擦系数。
[0146](4)电导率测试
[0147]提供具有涂层的石墨样品，确保涂层表面平整、清洁、无油污、杂质等，以保证探针与涂层之间良好的接触;将四探针测试仪的四根探针轻轻放置在涂层表面，使探针与涂层紧密接触，且保持探针之间的间距相等;开启测试仪，设置合适的电流值，通过恒流源向外面两根探针通入电流，同时测量中间两根探针间的电位差;根据测量得到的电流I、电压U以及探针间距S，代入公式ρ=2πSU/I计算出电阻率ρ;进而得到涂层电导率σ=1/ρ。
[0148]需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。
说明书附图(2)
声明：
“石墨化炉及电池生产设备” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：宁德烯铖科技有限公司
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2025年03月28日 ~ 30日 
