[發明專利]一種綜合處理硬碳負極材料均勻包覆方法及成套裝置

在審

• 申請號: 202310190705.3
• 申請日: 2023-03-02
• 公開（公告）號: CN116177530A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 張磊;李骕;易宇;范鑫銘;陳汝璨;林杭;陳延飛
• 申請（專利權）人: 湖南鈉能時代科技發展有限公司
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;F27D17/00;F23G7/06;H01M4/36;H01M4/587
• 代理公司: 北京眾允專利代理有限公司 11803
• 代理人: 李艾桓

1.一種綜合處理硬碳負極材料均勻包覆成套裝置，具體包括閃速包覆系統、控溫熱解系統、煙氣處理供熱系統、中央控制系統和穩固系統；

閃速包覆系統及控溫熱解系統為該裝置主要系統，前者位于爐體內部，后者主要位于爐體外部，在裝置啟動時同時運行；煙氣處理供熱系統外接爐體，該系統運行時間位于閃速包覆系統及控溫熱解系統之后；中央控制系統及穩固系統主要為爐體表面部分，起到輔助閃速包覆系統、控溫熱解系統和煙氣處理供熱系統正常運行的作用。

2.根據權利要求1所述的一種綜合處理硬碳負極材料均勻包覆成套裝置，其特征在于：所述閃速包覆系統包括進料口1個、腔體1個、呈料氣孔網1個、1號進氣口1個、1號出氣口1個、不同目數特殊篩網3個。呈料氣孔網位于腔體底部，用于裝載煅燒物料，氣流透過網孔進入到爐體內，在高溫下實現熱解，由于設備縱向高度高，含碳氣源在腔體內停留時間長，能夠實現充分熱解。物料在高溫高氣流速率條件下進行無規則運動，實現閃速包覆。冷卻水由入口逆時針流向冷卻水出口。

3.根據權利要求1所述的一種綜合處理硬碳負極材料均勻包覆成套裝置，其特征在于：所述控溫熱解系統包括保護外殼、加熱電阻絲若干、保護套、隔熱層、耐火磚、冷卻水入口1個、冷卻水出口1個。加熱電阻絲設置在腔體側邊，實現腔體內部加熱均勻。隔熱層設置在腔體四周，最外側以保護外殼覆蓋，防止熱量流失，可有效節省能耗。冷卻水由入口逆時針流向冷卻水出口。

4.根據權利要求1所述的一種綜合處理硬碳負極材料均勻包覆成套裝置，其特征在于：煙氣處理供熱系統包括布袋收塵器1個、加熱腔1個，燃燒室1個，2號進氣口1個，2號出氣口1個。所述布袋收塵器與閃速包覆系統的1號出氣口相連，用于收集熱解產生煙氣中隨之帶出的粉塵顆粒。燃燒室與2號進氣口相連，用以燃燒經過收塵處理后的可燃氣體，用以二次供熱，有效節省能耗。加熱腔位于腔體外側，用以運輸高溫水蒸氣，實現對腔體內部的加熱。

5.根據權利要求1所述的一種綜合處理硬碳負極材料均勻包覆成套裝置，其特征在于：所述中央控制系統包含中央集成控制器1個和控制按鈕若干。電加熱和熱解氣體加熱系統均集成于中央集成控制器上，通過控制按鈕可精準控制電加熱套功率和，保障閃速包覆處理過程順利進行。

6.根據權利要求1所述的一種綜合處理硬碳負極材料均勻包覆成套裝置，其特征在于：所述穩固系統包含基座和緊固螺母，基座用于固定閃速包覆和控溫熱解處理裝置，緊固螺母用于穩固進料口，兩者共同保障綜合處理硬碳負極材料均勻包覆設備穩定與安全。

7.根據權利要求2所述的一種綜合處理硬碳負極材料均勻包覆成套裝置，其特征在于：所述特殊篩網為耐高溫碳材料篩網，目數分別為300目，400目，500目，厚度分別為20mm，10mm，5mm，可讓氣體通過而攔截目標尺寸的硬碳材料。篩網可以保證材料在腔內受氣流影響自由運動進行閃速包覆，目標尺寸樣品不會隨氣流流出。另一方面，耐高溫碳材料篩網本身為碳材料，閃速包覆過程中不會引入雜質。篩網外網線較篩網內網線粗，防止篩網局部受力不均導致篩網變形。

8.一種綜合處理硬碳負極材料均勻包覆成套裝置的使用方法，包括以下步驟：

步驟一：在預處理階段，由進料口往腔體加入適量預處理硬碳材料，通入氣體，由中央集成控制器控制加熱升溫速率和通氣速率，分別為3～10℃/min和0.5～2L/h。待升溫至800～1500℃時，進行1～5h保溫。

步驟二：在閃速包覆階段，待步驟一完成后開啟冷卻水冷卻，調整中央集成控制器調整溫度至700～1000℃，更換通入腔體氣體，該氣體為含碳可熱解氣體，不止并包括乙烷、丙烷等一種或幾種，氣體流速控制在0.2-0.7L/min，包覆時間為1-3h。由于設備縱向高度高，含碳氣源在腔體內停留時間長，能夠實現充分熱解?？蔁峤鈿怏w在700～1000℃下進行熱分解形成CO₂、H₂O、單質C等，由于硬碳材料在氣體沖擊和重力作用條件下在腔體內進行自由運動，因此腔體內可熱解氣體與硬碳材料能夠實現充分接觸，氣體在材料表面逐漸熱解，熱解產生的C在材料表面形成一層包覆膜，實現硬碳材料閃速包覆。

步驟三：在步驟二同時，腔體反應后的氣體為CH₄等含碳有機氣體、CO、CO₂、H₂O等氣體的一種或多種，經出氣口流入布袋收塵器，進行收塵處理。經過處理后的氣體為上述氣體中的一種或多種，送至燃燒室中進行燃燒處理供熱加熱水蒸氣，高溫水蒸氣經過2號進氣口進入爐體加熱腔以提供熱量，實現再利用。

步驟四：在完成閃速包覆后，關閉中央集成控制器，再次開啟冷卻水冷卻，待爐內溫度降溫至150℃及以下后取出完成包覆的硬碳材料。