一种回转炉设备的制作方法

本发明涉及电池材料包覆，尤其涉及一种回转炉设备。

背景技术：

1、随着电动汽车、储能电站及便携式电子设备等的快速发展，高比能电池受到越来越多的关注。然而，目前石墨负极依旧牢牢占据着统治地位，但是其理论比容量372mah/g已经无法满足高比能电池负极材料的要求，严重制约了锂电池能量密度的提高。

2、多年来世界各地的科学家试图开发出能够替代石墨的负极材料，如硅基负极材料，锡基材料以及钛酸锂材料，而硅基或硅碳电池负极材料是目前唯一实现商业化应用的新型高容量负极材料。

3、而电池材料正负极材料的包覆一般采用回转炉来实现，回转炉的工作温度在一般900℃左右，有些需要在1100℃左右。1100℃包覆气相包覆的材料的碳层致密，偏向于定向织态结构，导电性更好，全电池循环性能好，综合性能要高。

4、现阶段采用的回转炉存在以下弊端：第一，回转炉炉管外壁裸露在空气中，极易造成包覆氧化；第二，回转炉炉管尺寸直径大于300毫米，长度超过4000毫米，回转时炉管须承受一定的冲击与较大的扭矩；第三，现在一些特殊包覆工艺需要的1000-1200℃包覆条件，炉管普遍采用不锈钢材料，无法满足工况使用要求；第四，不锈钢材料存在氢脆易损的技术问题；第五，对于硅基负极材料而言，加工要求金属杂质含量极低，不锈钢材质的炉管容易将金属杂质引入包覆的硅负极材料中。

5、那么，如何克服以上缺陷，使得回转炉满足硅或硅基负极碳包覆工艺，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷，提供一种回转炉设备。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种回转炉设备，所述回转炉设备包括第一包覆炉、进料装置、第二包覆炉、进气装置、冷却装置和出料装置；

3、所述第一包覆炉包括第一筒体、第一炉管以及位于所述第一筒体和第一炉管之间的加热气体第一容置空间；所述第一炉管设置于所述第一筒体的内侧；

4、所述进料装置与所述第一炉管连接；

5、所述第二包覆炉包括第二筒体、第二炉管以及位于所述第二筒体和第二炉管之间的加热气体第二容置空间；所述第二炉管与所述第一炉管连通；所述第二炉管设置于所述第二筒体的内侧；

6、所述进气装置包括多个第一加热气体进气装置和多个第二加热气体进气装置、保护气体进气装置和热解碳源气体进气装置；每个所述第一加热气体进气装置与所述第一筒体连接；每个所述第二加热气体进气装置与所述第二筒体连接；所述保护气体进气装置和所述热解碳源气体进气装置与所述第一炉管连通；

7、所述冷却装置与所述第二炉管连接；

8、所述出料装置与所述冷却装置连接；

9、加热气体通过第一加热气体进气装置输送至所述加热气体第一容置空间，并通过第二加热气体进气装置输送至加热气体第二容置空间，对所述第一炉管和第二炉管进行加热，使得第一炉管的工作温度上升至第一预设温度，第二炉管的工作温度上升至第二预设温度，并且第二预设温度大于第一预设温度；保护气体通过所述保护气体进气装置输送至所述第一炉管和第二炉管，将所述第一炉管和第二炉管的氧气排出；热解碳源气体通过所述热解碳源气体进气装置输送至所述第一炉管和第二炉管，同时，物料通过所述进料装置输送至第一炉管内在第一预设温度下进行包覆，然后被输送至第二炉管内在第二预设温度下继续进行包覆，随后被输送至冷却装置进行冷却，最后被输送至出料装置进行收集。

10、优选的，所述进料装置包括真空上料机、进料筒和螺杆输送装置；

11、所述真空上料机与所述进料筒连接；

12、所述进料筒与所述第一炉管连接；

13、所述螺杆输送装置的一端穿过所述进料筒伸入所述第一炉管，用于将所述进料筒的物料输送至所述第一炉管内。

14、优选的，所述第一包覆炉的材质为不锈钢；所述第二包覆炉的材质为石墨或α-sic。

15、优选的，所述回转炉设备还设置有第一翻料板和第二翻料板；所述第一翻料板位于第一炉管内，且与所述第一炉管的内壁呈预设角度；所述第二翻料板位于第二炉管内，且与所述第二炉管的内壁呈预设角度。

16、优选的，所述冷却装置包括外层筒体、内层筒体和冷却水容置空间；

17、所述外层筒体罩设在所述内层筒体的外侧，且所述外层筒体的横截面直径与所述内层筒体的横截面直径具有预设的差值范围；

18、所述内层筒体与所述第二炉管连通；

19、所述冷却水容置空间位于所述内层筒体和外层筒体之间。

20、进一步优选的，所述出料装置包括出料管、真空抽料机和收集部件；

21、所述出料管与所述冷却装置的内层筒体连接；

22、所述真空抽料机与所述出料管连接；

23、所述收集部件与所述真空抽料机连接。

24、优选的，所述回转炉设备还包括第一下料管道和第二下料管道；

25、所述第一下料管道设置在所述第一炉管和第二炉管之间；所述第一下料管道具有第一分料阀；

26、所述第二下料管道设置在所述第二炉管和冷却装置之间；所述第二下料管道具有第二分料阀。

27、进一步优选的，所述第一下料管道的材质为不锈钢；所述第二下料管道的材质为石墨或α-sic。

28、优选的，所述回转炉设备还包括尾气处理装置；

29、所述尾气处理装置与所述第一筒体、第二筒体和第二炉管连接，用于收集并处理加热以及物料包覆过程中产生的气体。

30、优选的，所述第一包覆炉的转速和第二包覆炉的转速为0.01～2r/min。

31、本发明实施例提供的一种回转炉设备，通过低温和高温两个温段包覆炉的设置，解决了现有电池正负极材料包覆过程中，回转炉无法满足高温工况的问题，同时实现了对物料进行两个阶段的包覆，其中，第一包覆炉使得包覆首效高，第二包覆炉使得物料的循环保持率提高，包覆过程中无金属杂质，两个温段的包覆使得包覆完成的物料综合性能更好。通过在炉管外侧设置筒体，可以减少炉管的氧化，提高了设备的抗氧化性，延长了设备使用效率。

技术特征：

1.一种回转炉设备，其特征在于，所述回转炉设备包括第一包覆炉、进料装置、第二包覆炉、进气装置、冷却装置和出料装置；

2.根据权利要求1所述的回转炉设备，其特征在于，所述进料装置包括真空上料机、进料筒和螺杆输送装置；

3.根据权利要求1所述的回转炉设备，其特征在于，所述第一包覆炉的材质为不锈钢；所述第二包覆炉的材质为石墨或α-sic。

4.根据权利要求1所述的回转炉设备，其特征在于，所述回转炉设备还设置有第一翻料板和第二翻料板；所述第一翻料板位于第一炉管内，且与所述第一炉管的内壁呈预设角度；所述第二翻料板位于第二炉管内，且与所述第二炉管的内壁呈预设角度。

5.根据权利要求1所述的回转炉设备，其特征在于，所述冷却装置包括外层筒体、内层筒体和冷却水容置空间；

6.根据权利要求5所述的回转炉设备，其特征在于，所述出料装置包括出料管、真空抽料机和收集部件；

7.根据权利要求1所述的回转炉设备，其特征在于，所述回转炉设备还包括第一下料管道和第二下料管道；

8.根据权利要求7所述的回转炉设备，其特征在于，所述第一下料管道的材质为不锈钢；所述第二下料管道的材质为石墨或α-sic。

9.根据权利要求1所述的回转炉设备，其特征在于，所述回转炉设备还包括尾气处理装置；

10.根据权利要求1所述的回转炉设备，其特征在于，所述第一包覆炉的转速和第二包覆炉的转速为0.01～2r/min。

技术总结本发明实施例涉及一种回转炉设备，包括第一包覆炉、进料装置、第二包覆炉、进气装置、冷却装置和出料装置；第一包覆炉包括第一筒体、第一炉管以及位于第一筒体和第一炉管之间的加热气体第一容置空间；进料装置与第一炉管连接；第二包覆炉包括第二筒体、第二炉管以及位于第二筒体和第二炉管之间的加热气体第二容置空间；第二炉管与第一炉管连通；进气装置包括多个第一加热气体进气装置和多个第二加热气体进气装置、保护气体进气装置和热解碳源气体进气装置；第一加热气体进气装置与第一筒体连接；第二加热气体进气装置与第二筒体连接；保护气体进气装置和热解碳源气体进气装置与第一炉管连通；冷却装置与第二炉管连接；出料装置与冷却装置连接。技术研发人员：邹迦南,潘明军,刘伯男,罗飞受保护的技术使用者：溧阳天目先导电池材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12