石墨化炉和电池生产系统的制作方法

本技术实施例涉及机械工程，并且更具体地，涉及一种石墨化炉和电池生产系统。

背景技术：

1、随着新能源技术的快速发展，动力电池由于其较高的能量密度以及可循环性能被广泛应用在了多个领域，成为了人类生活中必不可少的一部分。目前，在动力电池的负极材料中，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。此外，石墨材料的优良性质也使得石墨材料在多个领域的广泛应用。

2、石墨化炉为一种可生成石墨材料的设备，其获得的产品的性能对于石墨以及电池的生产制造至为重要，鉴于此，如何提升石墨化炉获得的产品的性能，是一项亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种石墨化炉和电池生产系统，能够提升石墨化炉获得的产品的一致性。

2、第一方面，提供一种石墨化炉，包括：炉体，所述炉体内设置有物料通道；多个电极，所述多个电极形成多组相对面，所述多组相对面中每组相对面之间具有间隙，所述多组相对面对应的多个所述间隙形成所述物料通道的不同区域，所述多组相对面中的每组相对面包括第一电极的第一表面和第二电极的第二表面，所述第一电极与所述第二电极极性相反。

3、本技术实施例中，通过在石墨化炉中设置多个电极，多个电极形成多组相对面，多组相对面中的每组相对面之间的间隙会形成有电场，多组相对面对应的多个间隙会形成多个电场，从而物料通道的多个区域存在电场。物料在物料通道中流动时，将经过物料通道的多个区域，也会经过多个区域中存在的多个电场，物料通过多个电场产生焦耳热后石墨化，即通过多个电场实现了对物料的加热。物料通过多个电场时间延长，从而物料的加热时间延长，从而为物料提供了足够的加热时间，使得物料有足够的时间完成石墨化，进而能够提升使用石墨化炉获得的产品的一致性。

4、在一些实施例中，所述第一表面与所述第二表面沿第一方向相对设置，所述第一方向与第二方向相交，所述第二方向为所述物料通道的延伸方向。

5、本技术实施例中，通过设置第一表面与第二表面沿第一方向相对设置，第一方向为与物料通道延伸方向相交的方向，使得第一表面与第二表面之间形成的电场的电场方向与物料通道的延伸方向成夹角，从而沿着物料通道的延伸方向可以形成多个具有该种电场方向的电场。物料通过多个电场的时间延长，从而物料的加热时间延长，从而为物料提供了足够的加热时间，使得物料有足够的时间完成石墨化，进而能够提升使用石墨化炉获得的产品的一致性。

6、在一些实施例中，所述多组相对面中的至少一组相对面的所述第一表面和所述第二表面平行设置。

7、本技术实施例中，通过设置第一表面与第二表面平行，使得第一表面与第二表面之间的相对区域形成平行且均匀的电场，物料通过该平行且均匀的电场时，生成均匀的焦耳热，从而降低了物料加热不均匀的概率，进而能够提升使用石墨化炉获得的产品的一致性。

8、在一些实施例中，所述第一电极包括多个所述第一表面，一个所述第一电极的多个所述第一表面与多个所述第二电极的所述第二表面形成多组相对面。

9、本技术实施例中，通过一个第一电极的多个第一表面与多个第二电极的第二表面形成多组相对面，采用数量较少的电极形成了多组相对面，多组相对面形成多个电场，即采用数量较少的电极获得了多个电场。从而在节省电极用量的同时，通过多个电场实现了对物料的加热，物料的加热时间延长，从而为物料提供了足够的加热时间，使得物料有足够的时间完成石墨化，进而能够提升使用石墨化炉获得的产品的一致性。

10、在一些实施例中，所述第一电极包括相连的两个所述第一表面，两个所述第一表面与在第二方向上相邻的两个所述第二电极的所述第二表面形成两组相对面，所述第二方向为所述物料通道的延伸方向。

11、本技术实施例中，通过第一电极相连的两个第一表面与两个相邻的第二电极的两个第二表面形成两组相对面，使得一个第一电极对应两个第二电极，节省了电极的用量。并且第一电极的两个第一表面相连时，两个第一表面的距离较近，导致两组相对面之间形成的两个电场的距离较近，从而可以在物料通道的多个区域内形成电场，通过多个电场实现对物料的加热，物料的加热时间延长，从而为物料提供了足够的加热时间，使得物料有足够的时间完成石墨化，进而能够提升使用石墨化炉获得的产品的一致性。

12、在一些实施例中，所述第一电极的两个所述第一表面之间的角度与所述第二电极的两个所述第二表面之间的角度相同。

13、本技术实施例中，通过设置第一电极的两个第一表面之间的角度与第二电极的两个第二表面之间的角度相同，能够使得相对面之间形成平行且均匀的电场，物料通过该电场产生的焦耳热相同，即通过不同区域的物料的加热温度相同，石墨化程度相同，进而能够提升使用石墨化炉获得的产品的一致性。

14、在一些实施例中，所述第一电极的两个所述第一表面之间的角度为30°～150°。可选地，两个所述第一表面之间的角度为60°～120°。

15、本技术实施例中，两个第一表面之间的角度太小时，两个第一表面之间的距离较近，可能会导致两个第一表面围成区域的电极厚度较小，或者说该围成区域的电极较薄，电极易发生断折等；而两个第一表面之间的角度太大时，两个第一表面可以近似理解为处于一个平面，此时两个第一表面与两个第二表面分别相对时，电场可能会位于两个第一表面与两个第二表面之间距离较短的区域，导致电场分布不均匀。因此通过设置两个第一表面之间的角度处于某个范围内，使得第一表面与第二表面之间形成的电场的方向与物料通道的延伸方向形成的夹角处于一定范围内，在提升电极强度的同时，能够控制物料通道内形成的电场的区域，对物料进行集中加热，在加热区域较大时，为物料提供了足够的加热时间，使得物料有足够的时间完成石墨化，进而能够提升使用石墨化炉获得的产品的一致性。

16、在一些实施例中，所述第一表面与所述第二表面的形状、大小相同。

17、本技术实施例中，通过设置第一表面与第二表面的形状、大小相同，使得第一表面与第二表面的面积相等，两者沿第一方向相对设置时，相比于两者形状、大小不相同的情况，两者沿第一方向的重叠区域较大，且充分利用了第一表面与第二表面的面积形成了大范围电场，节约了电极的用量，并且基于两者之间形成的大范围电场对物料进行加热，加热区域较大，为物料提供了足够的加热时间，使得物料有足够的时间完成石墨化，进而能够提升使用石墨化炉获得的产品的一致性。

18、在一些实施例中，所述物料通道为圆柱形，所述第一表面与所述第二表面为椭圆面的一部分。

19、本技术实施例中，通过设置物料通道为圆柱形，第一表面与第二表面为椭圆面的一部分，使得在物料通道为圆柱形时，形状为椭圆面的一部分的第一表面与第二表面尽可能的靠近了物料通道的内侧壁，提升了第一表面与第二表面对物料通道的利用率，并且降低了第一表面和第二表面阻挡物料流动的概率，能够在保证石墨化炉生产效率的同时，为物料的加热提供较大范围的电场，使得物料有足够的时间完成石墨化，进而能够提升使用石墨化炉获得的产品的一致性。

20、在一些实施例中，所述第一表面在垂直于第二方向的平面上的正投影与所述第二表面在垂直于所述第二方向的平面上的正投影之间具有间隙，所述第二方向为所述物料通道的延伸方向。

21、本技术实施例中，通过在垂直于第二方向的平面上，第一表面的正投影与第二表面的正投影之间具有间隙，使得物料在物料通道中流动时，经过该间隙，降低了第一表面和第二表面阻碍物料流动的概率，能够使得物料在物料通道中的流动速度维持在较优的范围，进而能够提升石墨化炉的生产效率。

22、在一些实施例中，所述第一表面在垂直于第二方向的平面上的正投影的面积与所述物料通道在垂直于所述第二方向的平面上的正投影的面积的比值小于1/2，和/或，所述第二表面在垂直于所述第二方向的平面上的正投影的面积与所述物料通道在垂直于所述第二方向的平面上的正投影的面积的比值小于1/2，其中，所述第二方向为所述物料通道的延伸方向。

23、本技术实施例中，通过在垂直于第二方向的平面上，第一表面的正投影的面积与物料通道的正投影的面积的比值小于1/2，和/或，第二表面的正投影的面积与物料通道的正投影的面积的比值小于1/2，使得物料在物料通道中顺畅地流动时，降低了第一表面和第二表面阻碍物料流动的概率，能够使得物料在物料通道中的流动速度维持在较优的范围，进而能够提升石墨化炉的生产效率。

24、在一些实施例中，所述第一电极在平行于第二方向的平面上的正投影至少部分落在相邻的两个所述第二电极在平行于所述第二方向的平面上的两个正投影之间，所述第二方向为所述物料通道的延伸方向。

25、本技术实施例中，通过在平行于第二方向的平面上，第一电极的正投影可以全部或部分落在相邻的两个第二电极的两个正投影之间，使得第一电极与第二电极在物料通道的延伸方向上错开设置，由于第一电极的第一表面与第二电极的第二表面之间能够形成电场，在第一电极与第二电极在物料通道的延伸方向上错开设置时，沿着物料通道的延伸方向，可以形成多个第一表面与第二表面之间的电场，物料通道中电场存在的区域较大。从而物料通过电场所需的时间较长，物料的加热时间延长，为物料提供了足够的加热时间，使得物料有足够的时间完成石墨化，进而能够提升使用石墨化炉获得的产品的一致性。

26、在一些实施例中，所述第一电极和所述第二电极均沿所述物料通道的径向向远离所述物料通道的方向延伸形成连接端，所述连接端用于与电源连接。

27、本技术实施例中，通过第一电极和第二电极沿物料通道的径向向远离物料通道的方向延伸形成连接端，在连接端与电源连接时，为第一电极和第二电极通电，提升了第一表面与第二表面之间形成电场的稳定性，从而物料通过稳定的电场产生焦耳热，物料加热温度稳定，使得物料有足够的温度完成石墨化，进而能够提升使用石墨化炉获得的产品的一致性。

28、在一些实施例中，所述连接端沿所述物料通道的径向伸出所述炉体。

29、本技术实施例中，通过连接端沿物料通道的径向伸出炉体，使得第一电极和第二电极通过炉体实现了电极的固定，并且通过连接端实现了炉体内外部分的电极的电连接，提升了第一电极和第二电极所处位置的稳定性，进而提升了炉体内生成的电场的稳定性，从而能够提升石墨化炉的生产效率。

30、在一些实施例中，所述石墨化炉还包括：保温件，设置于所述物料通道朝向所述炉体外部的一侧。

31、本技术实施例中，通过设置保温件，能够对第一电极与第二电极之间形成的加热区的温度进行保温，使得加热区维持在一个高的温度范围，物料的石墨化程度均一，进而能够提升使用石墨化炉获得的产品的一致性。

32、在一些实施例中，所述保温件包括的颗粒的直径为10mm～30mm。

33、本技术实施例中，通过设置保温件包括的颗粒的直径，能够提升该颗粒直径下，保温件的保温效果。

34、在一些实施例中，所述保温件的导热系数为0.2w/mk～0.5w/mk。

35、本技术实施例中，通过设置保温件的导热系数，能够使得保温件在该导热系数下，降低石墨化炉的热量损失，提升能量利用率。

36、在一些实施例中，所述石墨化炉还包括：耐温件，设置于所述保温件朝向所述炉体外部的一侧。

37、本技术实施例中，通过设置耐温件，能够对炉体内部进行保温，从而能够减少热量的散失，提升能量利用率。

38、在一些实施例中，所述耐温件为筒状耐温件且所述保温件为筒状保温件，所述筒状耐温件套合于所述筒状保温件的外周。

39、本技术实施例中，通过筒状保温件与筒状隔热件的套合设置，降低了两个部件之间的能量损失，提升了能量利用率和保温效果。

40、第二方面，提供一种电池生产系统，电池生产系统包括上述第一方面或第一方面中任一实施例中的石墨化炉，所述石墨化炉用于生产电池的负极石墨材料。

技术特征：

1.一种石墨化炉，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一表面(121)与所述第二表面(131)沿第一方向相对设置，所述第一方向与第二方向相交，所述第二方向为所述物料通道(111)的延伸方向。

3.根据权利要求1或2所述的石墨化炉，其特征在于，所述多组相对面中的至少一组相对面的所述第一表面(121)和所述第二表面(131)平行设置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一电极(120)包括多个所述第一表面(121)，一个所述第一电极(120)的多个所述第一表面(121)与多个所述第二电极(130)的所述第二表面(131)形成多组相对面。

5.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(120)包括相连的两个所述第一表面(121)，两个所述第一表面(121)与在第二方向上相邻的两个所述第二电极(130)的所述第二表面(131)形成两组相对面，所述第二方向为所述物料通道(111)的延伸方向。

6.根据权利要求5所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一电极(120)的两个所述第一表面(121)之间的角度与所述第二电极(130)的两个所述第二表面(131)之间的角度相同。

7.根据权利要求6所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一电极(120)的两个所述第一表面(121)之间的角度为30°～150°。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一表面(121)与所述第二表面(131)的形状、大小相同。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述物料通道(111)为圆柱形，所述第一表面(121)与所述第二表面(131)为椭圆面的一部分。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一表面(121)在垂直于第二方向的平面上的正投影与所述第二表面(131)在垂直于所述第二方向的平面上的正投影之间具有间隙，所述第二方向为所述物料通道(111)的延伸方向。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一表面(121)在垂直于第二方向的平面上的正投影的面积与所述物料通道(111)在垂直于所述第二方向的平面上的正投影的面积的比值小于1/2，和/或，所述第二表面(131)在垂直于所述第二方向的平面上的正投影的面积与所述物料通道(111)在垂直于所述第二方向的平面上的正投影的面积的比值小于1/2，其中，所述第二方向为所述物料通道(111)的延伸方向。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一电极(120)在平行于第二方向的平面上的正投影至少部分落在相邻的两个所述第二电极(130)在平行于所述第二方向的平面上的两个正投影之间，所述第二方向为所述物料通道(111)的延伸方向。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述第一电极(120)和所述第二电极(130)均沿所述物料通道(111)的径向向远离所述物料通道(111)的方向延伸形成连接端，所述连接端用于与电源连接。

14.根据权利要求13所述的石墨化炉，其特征在于，所述连接端沿所述物料通道(111)的径向伸出所述炉体(110)。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述石墨化炉还包括：保温件(140)，设置于所述物料通道(111)朝向所述炉体(110)外部的一侧。

16.根据权利要求15所述的石墨化炉，其特征在于，所述保温件(140)包括的颗粒的直径为10mm～30mm。

17.根据权利要求15或16所述的石墨化炉，其特征在于，所述保温件(140)的导热系数为0.2w/mk～0.5w/mk。

18.根据权利要求15-17中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，所述石墨化炉还包括：耐温件(150)，设置于所述保温件(140)朝向所述炉体(110)外部的一侧。

19.根据权利要求18所述的石墨化炉，其特征在于，所述耐温件(150)为筒状耐温件且所述保温件(140)为筒状保温件，所述筒状耐温件套合于所述筒状保温件的外周。

20.一种电池生产系统，其特征在于，包括：

技术总结
本申请实施例提供一种石墨化炉和电池生产系统，能够提升石墨化炉获得的产品的一致性。具体地，石墨化炉包括：炉体，所述炉体内设置有物料通道；多个电极，所述多个电极形成多组相对面，所述多组相对面中每组相对面之间具有间隙，所述多组相对面对应的多个所述间隙形成所述物料通道的不同区域，所述多组相对面中的每组相对面包括第一电极的第一表面和第二电极的第二表面，所述第一电极与所述第二电极极性相反。

技术研发人员：王啟明,熊冬根,王家政,申青渊
受保护的技术使用者：宁德烯铖科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23