一种装载锂电池负极材料的坩埚及窑车的制作方法

1.本实用新型涉及电池负极材料制备技术领域，尤其涉及的是一种装载锂电池负极材料的坩埚及窑车。


背景技术：

2.目前常用的锂离子电池负极材料主要包括天然石墨、人造石墨和中间相碳微球。主要制备过程包括以下步骤：将原材料粉碎；将粉碎的材料进行造粒整形；在氮气气氛的保护下进行预碳化处理；在高温下进行石墨化处理；再次进行高温碳化处理或者直接包装。
3.其中，锂电池负极材料石墨化后的高温碳化普遍做法是在氮气保护下的电加热辊道窑中进行，这种做法的碳化产品质量较高，但设备投入大，日产量小，造成生产成本较高。
4.为了提高产量，降低生产成本，现有技术中也有在隧道窑中进行碳化处理，如申请号202010755536.x的中国发明专利公开了一种装载锂电池负极材料的耐高温匣钵及窑车，能够提高生产效率，可以使用燃气隧道窑碳化负极材料，且隧道窑易于大型化，能够使负极材料的产能大幅提高，负极材料内的挥发性气体可以在隧道窑内燃烧，节能降耗。
5.然而，在隧道窑使用燃气高温碳化坩埚内的锂电池负极材料烧制过程中，坩埚内装载的焦化物料含有一定量的挥发分，在隧道窑内达到一定温度时会在坩埚内部气化膨胀，顶开坩埚密封盖挥发出来进入隧道窑，部分可燃挥发性气体可以燃烧掉，部分不可燃气体则随烟气被抽出窑外集中处理。而被挥发性气体顶开后的坩埚上盖难以正确复位并无法确保坩埚内的密封性，此时窑内烟气中的氧气通过坩埚与其密封上盖的间隙进入到负极材料，从而导致负极材料被氧化，影响产品质量。
6.因此，现有技术还有待于进一步的改进和发展。


技术实现要素：

7.鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种装载锂电池负极材料的坩埚及窑车，解决现有技术中装载锂电池负极材料的坩埚密封性不好容易引起锂电池负极材料发生氧化的问题。
8.本实用新型的技术方案如下：
9.一种装载锂电池负极材料的坩埚，包括底座、设置在所述底座上的内层坩埚以及倒扣在所述内层坩埚外部的外层坩埚套筒，其中，还包括用于将所述坩埚的内部气体外排的排气机构。
10.可选地，所述的装载锂电池负极材料的坩埚，其中，所述排气机构包括：排气管道和与所述排气管道相接的第一单向阀，所述排气管道的一端位于所述坩埚的内部，另一端外露在所述坩埚的外部。
11.可选地，所述的装载锂电池负极材料的坩埚，其中，所述排气管道包括第一排气管道和第二排气管道；所述内层坩埚的底部设置有第一通孔，所述底座与所述第一通孔相对的位置上设有第二通孔，所述第一排气管道贯穿所述第一通孔和所述第二通孔；所述第二
排气管道置于所述内层坩埚内，且与所述第一排气管道固定连接；当所述内层坩埚内装载有锂电池负极材料时，所述第二排气管道的上端口高于锂电池负极材料层的堆积高度。
12.可选地，所述的装载锂电池负极材料的坩埚，其中，所述内层坩埚的外壁与所述外层坩埚套筒的内壁之间预留有间隙，所述底座在位于所述间隙处设置有第三通孔，所述排气管道贯穿所述第三通孔。
13.可选地，所述的装载锂电池负极材料的坩埚，其中，所述排气管道还包括第三排气管道；所述内层坩埚的外壁与所述外层坩埚套筒的内壁之间预留有间隙，所述底座在位于所述间隙处设置有第三通孔，所述第三排气管道贯穿所述第三通孔，所述第三排气管道与第二单向阀连接。
14.可选地，所述的装载锂电池负极材料的坩埚，其中，所述底座上设有台阶孔位，所述内层坩埚的底部设置在所述台阶孔位内。
15.可选地，所述的装载锂电池负极材料的坩埚，其中，所述外层坩埚套筒的上端内壁设有用于限位放置外盖的台阶位。
16.可选地，所述的装载锂电池负极材料的坩埚，其中，所述外盖的上表面与外层坩埚套筒的内表面构成的容纳空间内设置有密封材料。
17.一种窑车，其中，包括窑车主体和装载在所述窑车主体上的至少一个如上述所述的装载锂电池负极材料的坩埚。
18.有益效果：与现有技术相比，本实用新型提出的一种装载锂电池负极材料的坩埚，通过设置用于将所述坩埚的内部气体外排的排气机构，可以将烧制过程中所产生的挥发性气体排到坩埚外部，不会引起挥发性气体顶开坩埚上盖，保证了坩埚的密封性，避免外部氧气进入到坩埚内部，造成负极材料氧化。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例提供的一种装载锂电池负极材料的坩埚(剖面)的结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例提供的另一装载锂电池负极材料的坩埚(剖面)的结构示意图；
21.图3为本实用新型实施例提供的另一装载锂电池负极材料的坩埚(剖面)的结构示意图；
22.图4为本实用新型实施例提供的底座(剖面)结构示意图；
23.图5为本实用新型实施例提供的装载有坩埚的窑车结构示意图。
24.图中各标号：10、内层坩埚；11、内盖；20、外层坩埚套筒；22、上盖；30、底座；31、第二通孔；32、第三通孔；33、台阶孔位；40、排气机构；41、排气管道；42、第一单向阀；410、第一排气管道；411、第二排气管道；412、第三排气管道、413、第二单向阀；60、窑车本体；70、密封材料。
具体实施方式
25.本实用新型提供了一种装载锂电池负极材料的坩埚及窑车，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说
明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
26.应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本实用新型，而不是所指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；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。本实用新型涉及的内层坩埚、内盖、外层套筒、外盖、底座板、排气管等均为碳制品材质。
27.请参考图1至图2，如图1和图2所示，装载锂电池负极材料的坩埚包括：底座30、设置在底座30上的内层坩埚10、倒扣在所述内层坩埚10外部的外层坩埚套筒20以及用于将所述坩埚的内部气体外排的排气机构40。所述排气机构40可以设置在内层坩埚10的内部(如图1所示)，也可以设置在内层坩埚10和外层坩埚套筒20之间(如图2所示)。其中，所述排气机构40包括排气管道41以及与所述排气管道相接的用于防止坩埚外部气体进入到坩埚内部的第一单向阀42。通过设置第一单向阀42可以实现将坩埚内部的气体外排，而外部的气体不能进入。
28.在本实施例中，通过设置如图1所示的排气机构，可以将内层坩埚10内部产生的挥发性气体及时的排出，避免挥发性气体将内层坩埚的内盖顶开，导致坩埚外部的氧气进入到坩埚内部，使锂电池负极材料发生氧化。而通过设置如图2所示的排气机构，则可以将内层坩埚10与外层坩埚套筒20之间的空气以及从内层坩埚10内部挥发出来的气体及时地排出，避免外部的氧气进入到内层坩埚，使锂电池负极材料发生氧化。
29.在本实施例中，结合图4，底座30的材质为耐高温、耐火材料，在底座30上设有台阶孔位33，内层坩埚10开口朝上放置在台阶孔位33内部，台阶孔位33可以为圆形，其直径略大于内层坩埚的外径(如大于5-10mm)，其深度可以是2-10mm，通过在底座30上设置台阶孔位33，不仅能够使内层坩埚10放置在底座30上时便于对位，同时也可以对内层坩埚进行限位，防止其在底座上发生移动。底座的形状和尺寸可以根据实际的需要进行设置，在此不做限定。
30.在本实施例中，在所述底座30以及内层坩埚10的底部相对应的位置设置有通孔(如第一通孔和图4中所示的第二通孔31)，第一排气管道41贯穿第一通孔和第二通孔31，其一端外露在底座30的外部与第一单向阀42固定连接，另一端位于内层坩埚10的内部，如图1所示，所述排气管道41包括第一排气管道410、第二排气管道411。第二排气管道411与第一排气管道410相接，竖直设置在内层坩埚10的内部。需要说明的是，当内层坩埚10内装载有锂电池负极材料时，材料堆积高度要低于第二排气管道411的上端开口，防止锂电池负极材料进入到第二排气管道411，造成管道堵塞影响排气效果。
31.在本实施例中，通过在坩埚上设置排气管道和单向阀，当锂电池负极材料在烧制的过程中产生挥发性气体时，挥发性气体可以沿着排气管道排出坩埚，避免出现挥发性气体将内层坩埚的内盖顶开，导致坩埚外部的氧气进入到坩埚内部，使锂电池负极材料发生氧化的问题。
32.在本实施例中，内层坩埚10的内部装填一定高度的锂电池负极材料，在内层坩埚
10的开口处设置内盖11，通过内盖11对内层坩埚进行密封，内盖11的材料可以是碳制品材料。在内层坩埚10的底部开设第一通孔(未示出)，第一通孔的直径可以是10-200mm，在底座30的相对位置开设第二通孔31，第一通孔的直径与第二通孔31的直径相同。第一排气管道垂直插入在第一通孔和第二通孔中，第一排气管道的管径为10-200mm，长度为50-500mm，在所述第一排气管道上设置不同管径形成的台阶位，并将小于第二通孔直径的一端穿过底座与内层坩埚并伸出一定长度，第一排气管道管径大于第二通孔直径的一端卡在第二通孔的下面，从而可以防止第一排气管道产生轴向滑动。
33.在垂直插装好的第一排气管道410上，套接第二排气管道411，容易理解的是第二排气管道411的内径要略大于第一排气管道410的外径，第二排气管道411的高度为500-1500mm。在内层坩埚10内装填锂电池负极材料时保证物料堆积面高度要低于第二排气管道411的上端口面高度10-100mm，以防止锂电池负极材料堵塞第二排气管道411的入口。
34.在本实施例中，在内层坩埚10的外部再套接一个碳制品外层坩埚套筒20，在外层坩埚套筒20上端的内壁处留有台阶位，用于限位放置上盖22，在上盖22上填满密封材料70，所述密封材料70包括但不限于河沙、氧化铝粉、氧化锆球等。其中，密封材料70的粒径可以为3-8mm。因为粒径过大会影响密封效果。
35.进一步地，在外层坩埚套筒20与底座30接触的部位，设有容纳外层坩埚套筒的限位部，如圆形凹槽，通过将外层坩埚套筒20的下端面设置在圆形凹槽内，再用密封料加以密封，可以进一步提升密封效果。容易理解的是所述外层坩埚套筒，是一个圆筒，一端设有盖子，另一端敞口。使用时倒扣在底座上。
36.在本实施例中，在外层坩埚套筒20下端面与底座30接触面的外围填上密封材料70。通过在内层坩埚的外部套设一个外层坩埚套筒，并且在外层坩埚套筒与底座接触的位置填上密封材料70，起到双重隔离保护作用，即便是内层坩埚在烧制过程中出现破裂损坏，也可以由外层坩埚套筒进行密封，隔离外部空气的进入，保证坩埚内部锂电池负极材料品质不受影响，实现正常生产。
37.在本实施例的一种实现方式中，如图3所示，坩埚包括：底座30、设置在底座30上的内层坩埚10，倒扣在所述内层坩埚10外部的外层坩埚套筒20。在所述底座30以及内层坩埚10的底部相对应的位置设置有通孔(如第一通孔和图4中所示的第二通孔31)，第一排气管道410贯穿第一通孔和第二通孔31，其一端外露在底座30的外部与第一单向阀42固定连接，另一端位于内层坩埚10的内部。第二排气管道411与第一排气管道410相接，竖直设置在内层坩埚10的内部。在内层坩埚和外层坩埚套筒之间留有一定的间隙(间隙的宽度可以根据具体的设备进行设置，如果说该坩埚的尺寸较大，内部装载的锂电池负极材料多，则该间隙要适当的留宽一些，否则则留窄一些)，所述底座30在位于所述间隙处设置有第三通孔32，所述第三排气管道412贯穿所述第三通孔32，且所述第三排气管道412与第二单向阀413连接。通过设置第三排气管道，可以将位于外层坩埚套筒内的挥发性气体及时排出，尤其是当内层坩埚出现损坏漏气时，内层坩埚内部的挥发性气体直接进入到外层坩埚套筒内，或者是在第一排气管道排气失效时。防止外部空气进入坩埚内部，对锂电池负极材料造成氧化。
38.基于相同的发明构思，本实用新型还提供一种窑车，如图5所示，包括窑车本体60和装载在所述窑车主体上的至少一个如上述所述的装载锂电池负极材料的坩埚。
39.综上所述，本实用新型提供了一种装载锂电池负极材料的坩埚及窑车，其中，坩埚
包括：底座、设置在所述底座上的内层坩埚以及倒扣在所述内层坩埚外部的外层坩埚套筒，其中，还包括用于将所述坩埚的内部气体外排的排气机构。所述排气机构包括：排气管道和与所述排气管道相接的单向阀，所述排气管道的一端位于所述坩埚的内部，另一端外露在所述坩埚的外部。通过设置用于将所述坩埚的内部气体外排的排气机构，可以将烧制过程中所产生的挥发性气体排到坩埚外部，不会引起挥发性气体顶开坩埚上盖，保证了坩埚的密封性，避免外部氧气进入到坩埚内部，造成负极材料氧化。通过在内层坩埚的外部套设一个外层坩埚套筒，并在外层坩埚套筒与底座接触位置以及顶盖上设置密封材料，可以对坩埚内部的锂电池负极材料进行更好的保护。
40.应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种装载锂电池负极材料的坩埚，包括底座、设置在所述底座上的内层坩埚以及倒扣在所述内层坩埚外部的外层坩埚套筒，其特征在于，还包括用于将所述坩埚的内部气体外排的排气机构。2.根据权利要求1所述的装载锂电池负极材料的坩埚，其特征在于，所述排气机构包括：排气管道和与所述排气管道相接的第一单向阀，所述排气管道的一端位于所述坩埚的内部，另一端外露在所述坩埚的外部。3.根据权利要求2所述的装载锂电池负极材料的坩埚，其特征在于，所述排气管道包括第一排气管道和第二排气管道；所述内层坩埚的底部设置有第一通孔，所述底座与所述第一通孔相对的位置上设有第二通孔，所述第一排气管道贯穿所述第一通孔和所述第二通孔；所述第二排气管道置于所述内层坩埚内，且与所述第一排气管道固定连接；当所述内层坩埚内装载有锂电池负极材料时，所述第二排气管道的上端口高于锂电池负极材料层的堆积高度。4.根据权利要求2所述的装载锂电池负极材料的坩埚，其特征在于，所述内层坩埚的外壁与所述外层坩埚套筒的内壁之间预留有间隙，所述底座在位于所述间隙处设置有第三通孔，所述排气管道贯穿所述第三通孔。5.根据权利要求3所述的装载锂电池负极材料的坩埚，其特征在于，所述排气管道还包括第三排气管道；所述内层坩埚的外壁与所述外层坩埚套筒的内壁之间预留有间隙，所述底座在位于所述间隙处设置有第三通孔，所述第三排气管道贯穿所述第三通孔，所述第三排气管道与第二单向阀连接。6.根据权利要求1所述的装载锂电池负极材料的坩埚，其特征在于，所述底座上设有台阶孔位，所述内层坩埚的底部设置在所述台阶孔位内。7.根据权利要求1所述的装载锂电池负极材料的坩埚，其特征在于，所述外层坩埚套筒的上端内壁设有用于限位放置外盖的台阶位。8.根据权利要求7所述的装载锂电池负极材料的坩埚，其特征在于，所述外盖的上表面与外层坩埚套筒的内表面构成的容纳空间内设置有密封材料。9.一种窑车，其特征在于，包括窑车主体和装载在所述窑车主体上的至少一个如权利要求1-8任一所述的装载锂电池负极材料的坩埚。

技术总结
本实用新型公开一种装载锂电池负极材料的坩埚及窑车，其中，坩埚包括：底座、设置在所述底座上的内层坩埚以及倒扣在所述内层坩埚外部的外层坩埚套筒，其中，还包括用于将所述坩埚的内部气体外排的排气机构。所述排气机构包括：排气管道和与所述排气管道相接的第一单向阀，所述排气管道的一端位于所述坩埚的内部，另一端外露在所述坩埚的外部。通过设置用于将所述坩埚的内部气体外排的排气机构，可以将烧制过程中所产生的挥发性气体排到坩埚外部，不会引起挥发性气体顶开坩埚上盖，保证了坩埚的密封性，避免外部氧气进入到坩埚内部，造成负极材料氧化。造成负极材料氧化。造成负极材料氧化。


技术研发人员：林育成 叶佐辉
受保护的技术使用者：东莞市唯美陶瓷工业园有限公司
技术研发日：2023.02.01
技术公布日：2023/9/13