石墨负极材料石墨化炉头冷却方法与流程

本发明属于石墨负极材料生产技术领域，具体涉及一种石墨负极材料石墨化炉头冷却方法。

背景技术：

目前，锂离子二次电池主要用石墨微粉作为导电负极材料，其粒度通常介于3～30μm。石墨负极材料在生产制备的过程中需要将原料在石墨化炉中进行石墨化高温处理，其石墨化温度最高能达到2500℃以上，使得原料中的碳元素在高温下转化成层状的石墨质结构。石墨化炉通常选用高功率大电流的电炉，并根据石墨化高温处理工艺需要选用相应送电功率加热的方式进行石墨化，其功率最高能超过1×10⁴kva，其电流最高能超过100ka。石墨化炉的加热电极通常设置在炉头，送电母排及母排线缆在石墨化炉的炉头与相应的加热电极联接并送电加热炉中物料。送电母排及母排线缆与炉头通常为螺栓联接，并且要求联接紧密，以减少接触电阻，提高送电效率。但是炉头处因要承受高功率大电流的负荷，工作时处于高温状态，并且与其相联的加热电极加剧了该处的高温负荷。较高的温度使得母排及母排线缆易于烧损变质并且致使电阻增大、能耗增加，使得送电加热效率下降，进而影响负极材料石墨化的品质，同时高温使得紧密联接的螺栓及其螺母产生锈蚀或形变，易造成石墨化结束后母排及母排线缆从炉头拆卸非常困难。

现有技术采用的冷却水直接喷淋降温仅能解决母排及母排线缆与炉头连接处的高温问题，难以妥善解决整个母排及母排线缆高温受热烧损变质致使电阻增大、能耗增加、送电加热效率下降以及联接螺栓锈蚀形变拆卸困难的问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种石墨负极材料石墨化炉头冷却方法，其能有效解决石墨负极材料石墨化炉头整个母排及母排线缆高温受热烧损变质致使电阻增大、能耗增加、送电加热效率下降以及联接螺栓锈蚀形变拆卸困难的问题。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

设计一种石墨负极材料石墨化炉头冷却方法，包括以下步骤：

（1）将送电母排线缆穿设于胶套之中，将母排线缆末端通过螺栓和螺母固定在石墨化炉头的极板上，再将内有空腔的螺母罩安装在螺母的上方，使螺母罩的空腔能够完全包裹住螺母；

所述螺母罩的空腔中填充有润滑脂；

所述胶套内设有夹层，所述夹层的上部设有进水口、下部设有出水口；

（2）将冷却水从进水口通入、从出水口流出，通过胶套内的冷却水对母排线缆进行一级间接水冷冷却；

（3）当胶套内的冷却水温超过45℃时，通过冷却风机对石墨化炉的送电母排线缆进行降温，本步骤对母排线缆进行二级间接风冷冷却；

（4）在石墨化炉头的极板上方用冷却水进行直接喷淋，对炉头极板及母排进行三级直接水冷冷却。在螺母罩外部喷淋的冷却水作用下，螺母罩内部空腔中的润滑脂也得到冷却并保证其对母排所联接螺栓及螺母的润滑和冷却，从而避免其锈蚀或形变，在石墨化结束后也非常容易拆卸。本步骤对炉头极板和母排进行三级喷淋水冷冷却，并对螺母和螺栓进行四级润滑脂润滑冷却。

优选的，所述胶套上安装有水温监控的温控仪，同时在进水口处还安装有流量控制阀，用以调节夹套内的水流量。

所述胶套的材质优选为三元乙丙胶，该材料具有较好的耐热性、耐水性、电绝缘性及弹性。

所述冷却水优选为离子交换树脂软化后的纯水，所述离子交换树脂优选为磺酸基强酸性阳离子交换树脂。

优选的，所述冷却水的初始电导率为＜0.1μs/cm，初始温度不大于20℃。

优选的，所述冷却风机风量＞20000m³/h。

优选的，所述螺栓、螺母和螺母罩的材质为不锈钢316。

优选的，在步骤（4）中，所述冷却水的喷淋压力为0.05～0.1mpa。

优选的，所述胶套下方或者所述石墨化炉头极板下方设有收集池，可对冷却水进行收集冷却后循环使用。

优选的，所述润滑脂的填充量≥螺母罩空腔的一半容量。

优选地，所述润滑脂为锂基高温油膏润滑脂（最高工作温度可达180℃）或氟化高温聚合脂润滑脂（抗水、耐高温，其最高工作温度可达300℃）中的至少一种。

本发明具有以下积极有益的技术效果：

（1）本发明综合采用胶套内水冷冷却、风机风冷冷却、喷淋水冷冷却、润滑脂润滑冷却的四级技术措施，全方位对石墨化炉头进行冷却，解决了炉头整个母排及母排线缆高温受热烧损变质致使电阻增大、能耗增加、送电加热效率下降以及联接螺栓锈蚀形变拆卸困难的问题，提高了工作效率。

（2）本发明方法可操作性强，非常适用于石墨负极材料生产企业工业化推广应用。

附图说明

图1为本发明设置的冷却结构正视图；

图2为本发明设置的冷却结构侧视图；

图中1为极板、2为螺栓、3为螺母、4为螺母罩、5为母排、6为胶套、7为母排线缆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料。

实施例1：一种石墨负极材料石墨化炉头冷却方法，包括下列步骤：

（1）见图1、2，分别在石墨化炉每条送电母排线缆上安装有材质为三元乙丙胶的胶套，使每条母排线缆分别从胶套中心穿过；用螺栓将母排末端联接固定在在极板上，再将内有空腔材质为不锈钢316的螺母罩安装联接固定在每条螺栓所用螺母的上方，并且使得螺母罩的空腔能够完全包裹住螺母。在螺母罩的空腔中填充有锂基高温油膏润滑脂，空腔中润滑脂的填充量为空腔容量的3/4；所述胶套内设有夹层，所述夹层的上部设有进水口、下部设有出水口；

（2）将冷却水从进水口通入、从出水口流出，并最终收集在循环水箱中冷却至20℃后循环使用。本步骤通过胶套内的冷却水对母排线缆进行一级间接水冷冷却。胶套上安装有温控仪可对胶套夹层内的水温进行监控，同时胶套的进水口还安装有开度可调的流量控制阀，可以对夹套内的水流进行流量调节。冷却水为初始电导率为0.05μs/cm、初始温度为20℃的经磺酸基强酸性阳离子交换树脂软化的纯水；

（3）胶套下方安装有风量为30000m³/h冷却风机，当胶套内的冷却水温度高于温控仪设定水温45℃时，冷却风机启动，对母排线缆进行二级间接风冷冷却。

（4）炉头极板上方设有软化纯水（与步骤2相同）喷淋装置，在石墨化炉头的极板上方用0.06mpa冷却水进行直接喷淋，对炉头极板及母排进行三级直接水冷冷却。炉头极板下方设有收集池，可对喷淋后的冷却水进行收集后再泵至循环水箱中冷却至20℃后循环使用。在螺母罩外部喷淋的冷却水作用下，螺母罩内部空腔中的润滑脂也得到冷却并保证其对母排所联接螺栓及螺母的润滑和冷却，从而避免其锈蚀或形变，在石墨化结束后也非常容易拆卸。本步骤对炉头极板和母排进行三级喷淋水冷冷却，并对螺母和螺栓进行四级润滑脂润滑冷却。

实施例2：一种石墨负极材料石墨化炉头冷却方法，包括下列步骤：

（1）分别在石墨化炉每条送电母排线缆上安装有材质为三元乙丙胶的胶套，使每条母排线缆分别从胶套中心穿过；用螺栓将母排末端联接固定在在极板上，再将内有空腔材质为不锈钢316的螺母罩安装联接固定在每条螺栓所用螺母的上方，并且使得螺母罩的空腔能够完全包裹住螺母。在螺母罩的空腔中填充有锂基高温油膏润滑脂，空腔中润滑脂的填充量为空腔容量的3/4；所述胶套内设有夹层，所述夹层的上部设有进水口、下部设有出水口；

（2）将冷却水从进水口通入、从出水口流出，并最终收集在循环水箱中冷却至20℃后循环使用。本步骤通过胶套内的冷却水对母排线缆进行一级间接水冷冷却；胶套上安装有温控仪可对胶套夹层内的水温进行监控，同时胶套的进水口还安装有开度可调的流量控制阀，可以对夹套内的水流进行流量调节；冷却水为初始电导率为0.06μs/cm、初始温度为20℃的经磺酸基强酸性阳离子交换树脂软化的纯水；

（3）胶套下方安装有风量为28000m³/h冷却风机，当胶套内的冷却水温度高于温控仪设定水温45℃时，冷却风机启动，对母排线缆进行二级间接风冷冷却。

（4）炉头极板上方设有软化纯水（与步骤2相同）喷淋装置，在石墨化炉头的极板上方用0.1mpa冷却水进行直接喷淋，对炉头极板及母排进行三级直接水冷冷却。炉头极板下方设有收集池，可对喷淋后的冷却水进行收集后再泵至循环水箱中冷却至20℃后循环使用。在螺母罩外部喷淋的冷却水作用下，螺母罩内部空腔中的润滑脂也得到冷却并保证其对母排所联接螺栓及螺母的润滑和冷却，从而避免其锈蚀或形变，在石墨化结束后也非常容易拆卸。本步骤对炉头极板和母排进行三级喷淋水冷冷却，并对螺母和螺栓进行四级润滑脂润滑冷却。

实施例3：一种石墨负极材料石墨化炉头冷却方法，包括下列步骤：

（1）分别在石墨化炉每条送电母排线缆上安装有材质为三元乙丙胶的胶套，使每条母排线缆分别从胶套中心穿过；用螺栓将母排末端联接固定在在极板上，再将内有空腔材质为不锈钢316的螺母罩安装联接固定在每条螺栓所用螺母的上方，并且使得螺母罩的空腔能够完全包裹住螺母。在螺母罩的空腔中填充有锂基高温油膏润滑脂，空腔中润滑脂的填充量为空腔容量的1/2；所述胶套内设有夹层，所述夹层的上部设有进水口、下部设有出水口；

（2）将冷却水从进水口通入、从出水口流出，并最终收集在循环水箱中冷却至20℃后循环使用。本步骤通过胶套内的冷却水对母排线缆进行一级间接水冷冷却。胶套上安装有温控仪可对胶套夹层内的水温进行监控，同时胶套的进水口还安装有开度可调的流量控制阀，可以对夹套内的水流进行流量调节。冷却水为初始电导率为0.08μs/cm、初始温度为20℃的经磺酸基强酸性阳离子交换树脂软化的纯水；

（3）胶套下方安装有风量为25000m³/h冷却风机，当胶套内的冷却水温度高于温控仪设定水温45℃时，冷却风机启动，对母排线缆进行二级间接风冷冷却。

（4）炉头极板上方设有软化纯水（与步骤2相同）喷淋装置，在石墨化炉头的极板上方用0.05mpa冷却水进行直接喷淋，对炉头极板及母排进行三级直接水冷冷却。炉头极板下方设有收集池，可对喷淋后的冷却水进行收集后再泵至循环水箱中冷却至20℃后循环使用。在螺母罩外部喷淋的冷却水作用下，螺母罩内部空腔中的润滑脂也得到冷却并保证其对母排所联接螺栓及螺母的润滑和冷却，从而避免其锈蚀或形变，在石墨化结束后也非常容易拆卸。本步骤对炉头极板和母排进行三级喷淋水冷冷却，并对螺母和螺栓进行四级润滑脂润滑冷却。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。