锂电池负极材料全自动氮气保护推板炉的优化设计
> 适用工艺：锂电池负极材料、石墨负极材料在氮气条件下的连续烧成
> 设计单位：宜兴市前锦炉业设备有限公司 作者：刘俊
> 前言：目前已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、焦、碳纤维、热解树脂碳等。今天笔者就锂电池负极材料的专用烧结窑炉做详细介绍。关键词：钴酸锂 锰酸锂 富锂基锰酸锂 高压钴酸锂 高镍三元材料 四氧化三钴 氧化钴 钛酸锂 匣钵 坩埚 承烧板 推板 石墨匣钵 石墨坩埚 锂电池负极材料
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用于锂电池负极材料的烧成。
二、工艺要求：
2.1在99.999%的氮气氛保护下进行烧结。
2.2品中含有沥青等挥发物。
2.3烧成周期:约22小时。
2.4各温区划分：参照25m温度模拟工艺曲线图。
三、窑具的材质及要求
3.1推板尺寸：340×340×35（L×W×H）mm。（见附图1）
3.2码放高度：≤210mm，每板承重≥18公斤（不含推板）。
3.3坩埚尺寸：直径160，高度180
3.4碳棒直径：25mm电阻:1.8欧以下套瓷管安装.
四、主要技术指标要求
4.1炉膛尺寸:25000×720×290(含推板厚度) (L×W×H)mm（双推板）。
4.2窑口有效尺寸：680mm×210mm（W×H）
4.3设备尺寸:31000mm×5500mm×2500mm(L×W×H)（参考值）。
4.4温度:1300℃。
4.5常用温度:1200℃。
4.6额定功率：320KW
4.7供电能力：≥350 KW
4.6控温组数：见温度曲线
4.7炉温稳定度:±3℃/24h。
4.8恒温区有效截面温差:±5℃。
4.9炉体表面温升：≤45℃。
4.10推进速度：500-2500mm/h。
4.11窑内含氧量：工作温度空窑时，在升温区、恒温区、降温区，三个测氧点平均≤80ppm+气源氧含量。
4.12出口温度：≤100℃。
五、炉体部分要求
5.1炉体分为置换仓、升温区、恒温区、降温区四部分。
5.2炉膛要求：同一温区加热组件上下均匀分布，炉膛材料选用刚玉莫来石材质，（在正常使用条件下不得出现变形和烧坏现象）。炉床采用五点式耐磨刚玉莫来石导轨条结构。
5.3炉膛为单通道双推板，炉膛结构稳固，炉温及气氛均匀，节能耐用。
5.4炉衬耐火材料选用优质轻质保温复合材料砌筑。
5.5为了防止废气腐蚀加热棒，加热棒要求用瓷管（内径φ50）保护，瓷管两端需没入保温棉内以便碳棒安装好后好密封，瓷管两头内套支撑环支撑碳棒。在窑炉的烧结区的碳棒下加隔焰板，用以阻止石墨中挥发的物质对陶瓷管的浸蚀，避免断裂掉入炉内提高碳棒的使用寿命。另外升温区（5-11控温点）炉膛两侧还必须设有能够清理断棒的窗口。
5.6碳棒接线腔采用硅橡胶密封，接线柱采用陶瓷绝缘柱。
5.7降温区采用自然结合水冷的方式。
5.8在炉膛底部设进气口，进气量大小可通过流量计调节。
5.9窑炉排烟方式：从组碳棒位置开一导烟口，在第9、10碳棒组位置各一个烟囱，然后用一根导烟管将导烟口的烟引导至第9组碳棒烟囱出口点燃。0组碳棒烟囱为备用烟囱。导烟管前低（导烟口低）后高（出烟口高）要有一定斜度
5.9.1烟囱位置：在第9、10碳棒组位置各一个（不能在碳棒正上方）。如图2
5.9.2烟囱尺寸：外径60，内径46，高出炉顶300
5.9.3烟囱材质：95瓷
5.9.4导烟管：不锈钢材质，内径120，带保温加热装置（平时不用加热，只有在清理时才加热，加热温度在150摄氏度左右）。
5.9.5导烟口直径100，位置在碳棒组位置（不能在碳棒正上方）。
5.10炉体入口出口要求密封，前后进出炉口各设密封炉门。在炉体前后部设置有置换室，品经置换室进出炉膛，保证炉口的密封性，置换室闸门处需设有一组气幕。
5.11炉体采用干法砌筑，炉体外壳为全密封焊接结构，硅碳棒接头采用卡子压紧，夹套密封，并需不停机换装硅碳棒。
5.12全炉设16组温区，20个控温点。其中至第8组，8点控温，（每组12根碳棒，上6根下6根，使用K分度热电偶）；第9组至1组3点控温，（每组12根碳棒，上6根下6根，使用S分度热电偶）；2组至5组8点控温每个控温点6根碳棒，（使用S分度热电偶）；6组1点控温，（12根碳棒，使用S分度热电偶）。
5.13全炉热电偶接线均在密封扳外防止烟气及高温的影响，且不得影响密封板的装卸（即装卸密封板时不需要装卸热电偶），密封性好即不得漏气。
5.14电炉保护气体为N2，整个设备进气路数应保证炉内气压为微正压。每一路进气管道上都配有玻璃转子流量计（旋钮调节方式），用来控制进气量。
