CN116907213A - 一种带有石墨纸的新型节能坩埚 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有石墨纸的新型节能坩埚，包括底板、侧挡板、覆盖板、绝缘板及多个子坩埚，覆盖板、底板及四块侧挡板构成内腔，绝缘板连接在侧挡板远离内腔的一侧，多个子坩埚有序排布在内腔中，子坩埚的侧壁包括石墨纸部，石墨纸部上附着有碳颗粒。根据本发明的带有石墨纸的新型节能坩埚，通过设置多个子坩埚作为煅烧石墨件的容器，可以提高子坩埚的电阻率，子坩埚可以产生较大的电热，从而实现快速升温，石墨纸部可以分解为石墨碎片，气化的碳颗粒在石墨件表面结晶为石墨，并且能够将石墨碎片融合到石墨件上，子坩埚不仅能够代替电阻料从而节省成本，而且耗电量低，同时在煅烧结束后成为石墨件的一部分，提高了新型节能坩埚的使用价值。

Description

一种带有石墨纸的新型节能坩埚

技术领域

本发明涉及石墨化炉技术领域，具体是指一种带有石墨纸的新型节能坩埚。

背景技术

锂离子电池作为绿色环保电池，近年来赢得越来越多消费者的青睐，石墨由于其稳定环保、极耐高温的特性，常常作为锂离子电池的负极材料使用，为了提高石墨作为负极材料的性能，需要剔除石墨中蕴含的杂质以提纯，目前通常将石墨置于石墨化炉中煅烧以实现提纯目的。

在现有的技术中，通过将石墨注入到石墨化炉内的坩埚中，通过对坩埚通电，利用石墨自身和加入的电阻料的电热升温，石墨化炉内的煅烧温度可以达到3000℃，在这种环境下石墨蕴含的杂质大多液化或者气化而从石墨中分离，而石墨本身并没有达到熔点，石墨继续以完整的结构存在，从而实现石墨的提纯。

但是，现有的石墨化炉存在耗电量大、电阻料成本高、坩埚受杂质污染而使用寿命短等问题，大大提高了提纯石墨的生产成本和能源损耗。

因此本领域技术人员需要一种耗电量较小，且生产成本较低的节能坩埚用以克服上述问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种带有石墨纸的新型节能坩埚，为了解决耗电量大、电阻料成本高、坩埚受杂质污染而使用寿命短等技术缺陷，本发明创造性地通过设置多个子坩埚作为煅烧石墨料的容器，由于子坩埚上附着有碳颗粒，可以提高子坩埚的电阻率，在对坩埚通电加热时，子坩埚由于电阻较大可以产生较大的电热，从而实现快速升温，在高温高压环境下，石墨纸部可以分解为石墨碎片，气化的碳颗粒在石墨料表面结晶为石墨，并且能够将石墨碎片融合到石墨料上，子坩埚不仅能够代替电阻料从而节省成本，而且耗电量低，同时在煅烧结束后成为石墨料的一部分，提高了新型节能坩埚的使用价值。

本发明采取的技术方案如下：

本发明提出了一种带有石墨纸的新型节能坩埚，包括底板、侧挡板、覆盖板、绝缘板及多个子坩埚，所述新型节能坩埚用于构建石墨化炉的腔室，所述底板为矩形板材且沿水平方向放置，所述侧挡板有四块且围绕所述底板的边沿设置，所述覆盖板覆盖在所述侧挡板的顶部，所述覆盖板、底板及四块侧挡板构成封闭的内腔，所述绝缘板有四个且分别连接在所述侧挡板远离所述内腔的一侧，多个所述子坩埚有序排布在所述内腔中，所述子坩埚的侧壁包括石墨纸部，所述石墨纸部上附着有碳颗粒。根据本发明的带有石墨纸的新型节能坩埚，通过设置多个子坩埚作为煅烧石墨料的容器，由于子坩埚上附着有碳颗粒，可以提高子坩埚的电阻率，在对坩埚通电加热时，子坩埚由于电阻较大可以产生较大的电热，从而实现快速升温，在高温高压环境下，石墨纸部可以分解为石墨碎片，气化的碳颗粒在石墨料表面结晶为石墨，并且能够将石墨碎片融合到石墨料上，子坩埚不仅能够代替电阻料从而节省成本，而且耗电量低，同时在煅烧结束后成为石墨料的一部分，提高了新型节能坩埚的使用价值。

根据本发明的一些实施例，所述子坩埚的形状为中空的箱体，所述子坩埚包括子坩埚本体及子坩埚顶盖，所述子坩埚本体的顶部适于嵌入子坩埚顶盖中，所述子坩埚顶盖的外壁上形成有环绕的凸起部，所述子坩埚本体的底壁上形成有与所述凸起部配合的环绕的凹陷部，所述子坩埚顶盖的材料为石墨纸。位于下方的子坩埚的凸起部可以与位于上方的子坩埚的凹陷部配合，使得两个子坩埚紧密接触，不仅方便子坩埚码放，而且在码放多层子坩埚时，有利于提高子坩埚之间的导电性能，子坩埚顶盖可以分解成石墨碎片和粉末，并随着碳蒸气在石墨料表面结晶而融入石墨料，从而提高了新型节能坩埚的使用价值。

可选地，所述凸起部的边沿形成有凸起翻边部，所述凸起部的中心设有第一电极，所述第一电极为碳素电极，所述凹陷部上形成有凸出的凹陷台，所述凹陷台的四周形成有适于所述凸起翻边部嵌入的凹陷槽，所述凹陷台上设有第二电极，所述第二电极为碳素电极。通过凸起翻边部与凹陷槽的配合，便于上下码放的子坩埚稳定连接，而且使得上下相邻子坩埚之间具有更大的接触面积，可以提高子坩埚的导电性能，而且有利于热量均匀传递。

可选地，所述子坩埚本体的一对相对的侧壁由石墨纸部构成，另一对相对的侧壁为连接部，所述连接部的材料为石墨纸，通过将子坩埚本体的侧壁设置成石墨纸部和连接部相邻的形状，在左右相邻的子坩埚进行码放时，其中一个子坩埚的连接部可以与另一个子坩埚的石墨纸部抵接，可以提高均匀码放的子坩埚的导电性能，有利于多个子坩埚的温度均匀上升，从而提高新型节能坩埚的稳定性。

根据本发明的一些实施例，所述底板的下部设有集液部，所述底板上形成有排液孔，所述集液部倾斜设置且所述集液部的底部设有可拆卸的集液槽，废液可以从排液孔滴落在集液部上，从而减少底板上残留的废液，有利于提高煅烧后的石墨件的纯度，从而提高新型节能坩埚的提纯效果。

根据本发明的一些实施例，所述带有石墨纸的新型节能坩埚包括保温板，所述保温板有四个且分别连接在所述绝缘板远离所述内腔的一侧，所述覆盖板远离所述内腔的一侧设有保温料，所述保温料的成分为煅后焦颗粒，所述保温料的硫含量不超过2%，保温板具有隔热的性能，可以防止内腔中的热量逸散，从而提高新型节能坩埚的能源利用率，减少耗电量，煅后焦具有良好的保温性能而且成本较低。

根据本发明的一些实施例，所述侧挡板为石墨材料，所述侧挡板的体积密度不小于1.65g/cm^3，所述侧挡板的电阻率不超过12*10^(-6)Ω·m，通过控制侧挡板的体积密度，使得侧挡板具有较高的结构强度，提高了新型节能坩埚的可靠性，通过控制侧挡板的电阻率，使得电热可以集中在内腔内部，提高新型节能坩埚的能源利用率。

可选地，所述覆盖板靠近所述内腔的一侧上形成有多个与所述第一电极配合的第一交流电极，所述底板上形成有多个与所述第二电极配合的第二交流电极，石墨化炉的交流电源可以与第一交流电极和第二交流电极连通，从而对新型节能坩埚通交流电，可以避免直流电产生的电解效应，延长石墨料后续的使用寿命，同时第一交流电极和第二交流电极可以方便定位子坩埚，有利于多个子坩埚紧密有序码放，提高新型节能坩埚的装炉量，提高新型节能坩埚的石墨化效率。

根据本发明的一些实施例，所述带有石墨纸的新型节能坩埚包括废气收集装置，所述废气收集装置设在所述覆盖板上，所述废气收集装置与所述内腔连通，废气收集装置可以收集内腔中的废气，有利于提高煅烧后的石墨件的纯度，从而提高新型节能坩埚的提纯效果。

可选地，所述子坩埚的石墨纯度不小于97%，通过控制子坩埚的石墨纯度，有利于子坩埚全部融入石墨料，提高新型节能坩埚的使用价值，所述碳颗粒的直径不超过4mm，可以减小相邻子坩埚之间的空隙，有利于多个子坩埚紧密有序码放，提高新型节能坩埚的装炉量，提高新型节能坩埚的石墨化效率，所述碳颗粒在所述子坩埚的表面均匀阵列排布，可以在子坩埚的表面均匀产生电热，从而均匀煅烧石墨料，提高石墨料品质。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

（1）通过设置多个子坩埚作为煅烧石墨料的容器，由于子坩埚上附着有碳颗粒，可以提高子坩埚的电阻率，在对坩埚通电加热时，子坩埚由于电阻较大可以产生较大的电热，从而实现快速升温，在高温高压环境下，石墨纸部可以分解为石墨碎片，气化的碳颗粒在石墨料表面结晶为石墨，并且能够将石墨碎片融合到石墨料上，子坩埚不仅能够代替电阻料从而节省成本，而且耗电量低，同时在煅烧结束后成为石墨料的一部分，提高了新型节能坩埚的使用价值；

（2）位于下方的子坩埚的凸起部可以与位于上方的子坩埚的凹陷部配合，使得两个子坩埚紧密接触，不仅方便子坩埚码放，而且在码放多层子坩埚时，有利于提高子坩埚之间的导电性能，子坩埚顶盖可以分解成石墨碎片和粉末，并随着碳蒸气在石墨料表面结晶而融入石墨料，从而提高了新型节能坩埚的使用价值；

（3）通过凸起翻边部与凹陷槽的配合，便于上下码放的子坩埚稳定连接，而且使得上下相邻子坩埚之间具有更大的接触面积，可以提高子坩埚的导电性能，而且有利于热量均匀传递；

（4）通过将子坩埚本体的侧壁设置成石墨纸部和连接部相邻的形状，在左右相邻的子坩埚进行码放时，其中一个子坩埚的连接部可以与另一个子坩埚的石墨纸部抵接，可以提高均匀码放的子坩埚的导电性能，有利于多个子坩埚的温度均匀上升，从而提高新型节能坩埚的稳定性；

（5）废液可以从排液孔滴落在集液部上，从而减少底板上残留的废液，有利于提高煅烧后的石墨件的纯度，从而提高新型节能坩埚的提纯效果；

（6）保温板具有隔热的性能，可以防止内腔中的热量逸散，从而提高新型节能坩埚的能源利用率，减少耗电量，煅后焦具有良好的保温性能而且成本较低；

（7）通过控制侧挡板的体积密度，使得侧挡板具有较高的结构强度，提高了新型节能坩埚的可靠性，通过控制侧挡板的电阻率，使得电热可以集中在内腔内部，提高新型节能坩埚的能源利用率；

（8）石墨化炉的交流电源可以与第一交流电极和第二交流电极连通，从而对新型节能坩埚通交流电，可以避免直流电产生的电解效应，延长石墨料后续的使用寿命，同时第一交流电极和第二交流电极可以方便定位子坩埚，有利于多个子坩埚紧密有序码放，提高新型节能坩埚的装炉量，提高新型节能坩埚的石墨化效率；

（9）废气收集装置可以收集内腔中的废气，有利于提高煅烧后的石墨件的纯度，从而提高新型节能坩埚的提纯效果；

（10）通过控制子坩埚的石墨纯度，有利于子坩埚全部融入石墨料，提高新型节能坩埚的使用价值，通过限定碳颗粒的直径尺寸，可以减小相邻子坩埚之间的空隙，有利于多个子坩埚紧密有序码放，提高新型节能坩埚的装炉量，提高新型节能坩埚的石墨化效率，均匀阵列排布的碳颗粒可以在子坩埚的表面均匀产生电热，从而均匀煅烧石墨料，提高石墨料品质。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一些实施例的一种带有石墨纸的新型节能坩埚的立体图；

图2是根据本发明一些实施例的一种带有石墨纸的新型节能坩埚的主视图；

图3是图2中沿A-A线的剖视图；

图4是根据本发明一些实施例的一种带有石墨纸的新型节能坩埚的侧视图；

图5是图4中沿B-B线的剖视图；

图6是根据本发明一些实施例的一种带有石墨纸的新型节能坩埚的部分结构的立体图；

图7是根据本发明一些实施例的子坩埚本体的立体图；

图8是根据本发明一些实施例的子坩埚本体的另一个角度的立体图；

图9是根据本发明一些实施例的多个子坩埚的俯视图；

图10是根据本发明一些实施例的子坩埚顶盖的立体图。

图中标号说明：

底板1；集液部11；集液槽111；排液孔12；第二交流电极13；

侧挡板2；

覆盖板3；第一交流电极31；

绝缘板4；

子坩埚5；子坩埚本体51；石墨纸部511；碳颗粒5111；凹陷部512；凹陷台5121；第二电极51211；凹陷槽5122；连接部513；子坩埚顶盖52；凸起部521；凸起翻边部5211；第一电极5212；

内腔6；

保温板7；

废气收集装置8。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参考图1、图3、图6-图10，本发明提出了一种带有石墨纸的新型节能坩埚，包括底板1、侧挡板2、覆盖板3、绝缘板4及多个子坩埚5，新型节能坩埚用于构建石墨化炉的腔室，石墨化炉为煅烧石墨料的装置，注入新型节能坩埚的石墨料在3000℃~3100℃的环境下持续加热，由于石墨的熔点高达3700摄氏度左右，所以石墨料不会熔化，而石墨料中蕴含的诸如硅、硫等矿物发生液化或者气化，使得这些杂质从石墨料中脱离，从而提高了石墨料的纯度，使其作为锂离子电池的负极材料时，具有更高的比热量和更加良好的充放电性能，本发明中的新型节能坩埚在煅烧石墨料时内腔6中可以充填惰性气体，例如氮气，可以防止石墨料被氧化。

底板1为矩形板材且沿水平方向放置，侧挡板2有四块且围绕底板1的边沿设置，覆盖板3覆盖在侧挡板2的顶部，覆盖板3、底板1及四块侧挡板2构成封闭的内腔6，绝缘板4有四个且分别连接在侧挡板2远离内腔6的一侧，底板1可以承载石墨料，封闭的内腔6可以减少石墨料时逸散的热量，从而降低新型节能坩埚的能源损耗，其中，底板1可以为石墨板，使得底板1不仅成本较低、具有较好的结构强度和耐热性，而且不会对石墨料产生污染，侧挡板2也可以为石墨板，使得侧挡板2不仅成本较低、具有较好的结构强度和耐热性，而且不会对石墨料产生污染，连接在侧挡板2上的绝缘板4具有绝缘和绝热的功能，例如，绝缘板4可以贴合在侧挡板2远离内腔6的一面上，绝缘板4的材料可以为氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷等材料，绝缘板4可以隔绝内腔6中的高温，减少热量逸散，从而降低新型节能坩埚的能源损耗，绝缘板4也可以防止通电的新型节能坩埚漏电，从而提高其安全性。

多个子坩埚5有序排布在内腔6中，子坩埚5的侧壁包括石墨纸部511，石墨纸部511上附着有碳颗粒5111。子坩埚5可以用于盛放石墨料，子坩埚5的侧壁可以全部由石墨纸部511构成，或者子坩埚5的侧壁的部分由石墨纸部511构成，石墨纸部511由石墨纸构成，子坩埚5的其他部分可以为石墨片或者石墨纸，使得子坩埚5具有良好的导电性能，而石墨纸上附着的碳颗粒5111可以增大子坩埚5整体的电阻，使得子坩埚5的电热性能更强。

在现有的技术中，石墨化炉煅烧石墨料时，需要在炉底铺设箱板以收集废料，同时需要加入电阻料以增大电阻，提高电热效率，电阻料在煅烧结束后成为废料粉末，成本较高。本发明中的新型节能坩埚，通过设置多个子坩埚5作为煅烧石墨料的容器，而无需在炉底铺设箱板，通过对新型节能坩埚通电，由于附着碳颗粒5111，子坩埚5因此具有较大的电阻而产生较大的电热，从而快速提升石墨料的温度，因此可以省去加入电阻料。由于石墨纸由多层石墨薄片层叠而成，随着温度升高石墨纸部511分解为石墨碎片和粉末，同时碳颗粒5111逐渐气化为碳蒸气，在高温高压的环境下，碳蒸气可以在石墨料表面重组化学键而形成石墨结晶，同时在结晶的过程中可以吸附石墨纸分解成的石墨碎片和粉末，使得石墨纸部511融合成为石墨料的一部分，从而减少了废料的产生。在煅烧过程中，所用电量几乎全部作用于提纯石墨料，省去了加入的电阻料的成本以及电阻料的耗电量，降低了新型节能坩埚的石墨化成本，子坩埚5最终成为石墨料的一部分，提高了新型节能坩埚的使用价值。

根据本发明的带有石墨纸的新型节能坩埚，通过设置多个子坩埚5作为煅烧石墨料的容器，由于子坩埚5上附着有碳颗粒5111，可以提高子坩埚5的电阻率，在对坩埚通电加热时，子坩埚5由于电阻较大可以产生较大的电热，从而实现快速升温，在高温高压环境下，石墨纸部511可以分解为石墨碎片，气化的碳颗粒5111在石墨料表面结晶为石墨，并且能够将石墨碎片融合到石墨料上，子坩埚5不仅能够代替电阻料从而节省成本，而且耗电量低，同时在煅烧结束后成为石墨料的一部分，提高了新型节能坩埚的使用价值。

参考图6-图10，根据本发明的一些实施例，子坩埚5的形状为中空的箱体，便于子坩埚5盛放较多的石墨料，子坩埚5包括子坩埚本体51及子坩埚顶盖52，子坩埚本体51的顶部适于嵌入子坩埚顶盖52中，结构简单，便于密封石墨料，在对石墨料上料时，将石墨料注入到子坩埚本体51中，然后将子坩埚本体51的顶部嵌入子坩埚顶盖52中，实现对石墨料的密封，之后可以将多个盛放石墨料的子坩埚5有序码放在内腔6中，使得新型节能坩埚具有较高的装炉量，而且便于相邻子坩埚5之间通电和汇聚热量，提高了新型节能坩埚的石墨化效率。子坩埚顶盖52的外壁上形成有环绕的凸起部521，子坩埚本体51的底壁上形成有与凸起部521配合的环绕的凹陷部512，例如两个子坩埚5上下码放时，位于下方的子坩埚5的凸起部521可以与位于上方的子坩埚5的凹陷部512配合，使得两个子坩埚5紧密接触，不仅方便子坩埚5码放，而且在码放多层子坩埚5时，有利于提高子坩埚5之间的导电性能。子坩埚顶盖52的材料为石墨纸，使得子坩埚顶盖52的具有良好的导电性能，而且在煅烧石墨料的过程中，子坩埚顶盖52可以分解成石墨碎片和粉末，并随着碳蒸气在石墨料表面结晶而融入石墨料，从而提高了新型节能坩埚的使用价值。

参考图10，可选地，凸起部521的边沿形成有凸起翻边部5211，凸起部521的中心设有第一电极5212，第一电极5212为碳素电极，通过设置第一电极5212，可以提高子坩埚5的导电性能，碳素电极的成分为碳和石墨，在煅烧石墨料的过程中，第一电极5212中的石墨成分可以分解成石墨碎片和粉末，第一电极5212中的碳成分可以气化为碳蒸气，碳蒸气可以在石墨料表面结晶并吸附石墨碎片和粉末融入石墨料，从而减少了废料产生，提高了子坩埚5的使用价值。凹陷部512上形成有凸出的凹陷台5121，凹陷台5121的四周形成有适于凸起翻边部5211嵌入的凹陷槽5122，凹陷台5121上设有第二电极51211，第二电极51211为碳素电极，通过设置第二电极51211，可以提高子坩埚5的导电性能，碳素电极的成分为碳和石墨，在煅烧石墨料的过程中，第二电极51211中的石墨成分可以分解成石墨碎片和粉末，第二电极51211中的碳成分可以气化为碳蒸气，碳蒸气可以在石墨料表面结晶并吸附石墨碎片和粉末融入石墨料，从而减少了废料产生，提高了子坩埚5的使用价值。通过凸起翻边部5211与凹陷槽5122的配合，便于上下码放的子坩埚5稳定连接，而且使得上下相邻的子坩埚5之间具有更大的接触面积，可以提高子坩埚5的导电性能，而且有利于热量均匀传递。位于下方的子坩埚5的第一电极5212可以与位于上方的子坩埚5的第二电极51211抵接，从而进一步提高上下相邻的子坩埚5之间的导电性能，提高新型节能坩埚的石墨化效率。

参考图6-图9，可选地，子坩埚本体51的一对相对的侧壁由石墨纸部511构成，另一对相对的侧壁为连接部513，连接部513的材料为石墨纸，在煅烧石墨料的过程中，连接部513可以分解成石墨碎片和粉末，并随着碳蒸气在石墨料表面结晶而融入石墨料，从而提高了新型节能坩埚的使用价值。通过将子坩埚本体51的侧壁设置成石墨纸部511和连接部513相邻的形状，在左右相邻的子坩埚5进行码放时，其中一个子坩埚5的连接部513可以与另一个子坩埚5的石墨纸部511抵接，例如，取四个子坩埚5为一组，位于左上和右下位置的子坩埚5的石墨纸部511在左右方向上相对，连接部513在前后方向上相对，位于右上和左下位置的子坩埚5的石墨纸部511在前后方向上相对，连接部513在左右方向上相对，使得子坩埚5的连接部513总能与其他子坩埚5的石墨纸部511抵接，可以提高均匀码放的子坩埚5的导电性能，有利于多个子坩埚5的温度均匀上升，从而提高新型节能坩埚的稳定性，同时还可以降低子坩埚5的生产成本。

参考图1-图5，根据本发明的一些实施例，底板1的下部设有集液部11，底板1上形成有排液孔12，集液部11倾斜设置且集液部11的底部设有可拆卸的集液槽111，在煅烧石墨料的过程中，石墨料中蕴含的部分金属杂质达到熔点而未到沸点，使得金属杂质以液态的形式从石墨料中流出并汇聚在底板1上，废液可以从排液孔12滴落在集液部11上，从而减少底板1上残留的废液，有利于提高煅烧后的石墨件的纯度，从而提高新型节能坩埚的提纯效果。由于集液部11倾斜设置，废液受重力影响沿集液部11流动并最终汇聚在集液槽111中，可以通过定期高温清洗和更换集液槽111以处理长期积累的废液，集液部11和集液槽111可以由碳化硅制成。

参考图1-图5，根据本发明的一些实施例，带有石墨纸的新型节能坩埚包括保温板7，保温板7有四个且分别连接在绝缘板4远离内腔6的一侧，保温板7具有隔热的性能，可以防止内腔6中的热量逸散，从而提高新型节能坩埚的能源利用率，减少耗电量。覆盖板3远离内腔6的一侧设有保温料，保温料的成分为煅后焦颗粒，煅后焦具有良好的保温性能而且成本较低，保温料的硫含量不超过2%，可以减少保温料因高温而产生的有害气体，例如减少保温料产生的二氧化硫，有利于降低环境污染，使得新型节能坩埚更加绿色环保。

参考图1-图5，根据本发明的一些实施例，侧挡板2为石墨材料，例如侧挡板2由石墨烯制成，使得侧挡板2具有极高的耐热性能和结构强度，可以有效防止侧挡板2变形和炸炉。侧挡板2的体积密度不小于1.65g/cm^3，例如侧挡板2的体积密度为1.69 g/cm^3，若侧挡板2的体积密度过小，侧挡板2在子坩埚5的挤压下容易变形，通过控制侧挡板2的体积密度，使得侧挡板2具有较高的结构强度，提高了新型节能坩埚的可靠性。侧挡板2的电阻率不超过12*10^(-6)Ω·m，例如侧挡板2的电阻率为8*10^(-6)Ω·m，若侧挡板2的电阻率过大，则在相同功率对新型节能坩埚通电时，侧挡板2产生的电热增大，子坩埚5产生的电热减少，使得热量往内腔6的边缘转移，容易导致热量逸散，通过控制侧挡板2的电阻率，使得电热可以集中在内腔6内部，提高新型节能坩埚的能源利用率。

参考图1-图5，可选地，覆盖板3靠近内腔6的一侧上形成有多个与第一电极5212配合的第一交流电极31，底板1上形成有多个与第二电极51211配合的第二交流电极13，通过设置第一交流电极31和第二交流电极13，石墨化炉的交流电源可以与第一交流电极31和第二交流电极13连通，从而对新型节能坩埚通交流电，可以避免直流电产生的电解效应，延长石墨料后续的使用寿命，同时第一交流电极31和第二交流电极13可以方便定位子坩埚5，有利于多个子坩埚5紧密有序码放，提高新型节能坩埚的装炉量，提高新型节能坩埚的石墨化效率。

参考图1-图5，根据本发明的一些实施例，带有石墨纸的新型节能坩埚包括废气收集装置8，废气收集装置8设在覆盖板3上，废气收集装置8与内腔6连通，在煅烧石墨料的过程中，石墨料中蕴含的部分杂质达到沸点，使得杂质以气态的形式从石墨料中渗出，废气收集装置8可以收集内腔6中的废气，有利于提高煅烧后的石墨件的纯度，从而提高新型节能坩埚的提纯效果。

参考6-图10，可选地，子坩埚5的石墨纯度不小于97%，由于子坩埚5的成分由石墨和碳颗粒5111构成，即子坩埚5的碳含量不大于3%，若子坩埚5上附着的碳颗粒5111过多，在煅烧石墨料的过程中产生的碳蒸气过多，过多的碳蒸气无法全部在石墨料表面产生石墨结晶，造成子坩埚5无法全部融入石墨料，通过控制子坩埚5的石墨纯度，有利于子坩埚5全部融入石墨料，提高新型节能坩埚的使用价值。碳颗粒5111的直径不超过4mm，可以减小相邻子坩埚5之间的空隙，有利于多个子坩埚5紧密有序码放，提高新型节能坩埚的装炉量，提高新型节能坩埚的石墨化效率，碳颗粒5111在子坩埚5的表面均匀阵列排布，可以在子坩埚5的表面均匀产生电热，从而均匀煅烧石墨料，提高石墨料品质。

下表为本发明中的新型节能坩埚与现有技术中的坩埚炉的参数对比：

表1

通过表中数据可以看出，在相同供电功率的条件下，本发明中的新型节能坩埚由于省去投入电阻料，所有电力几乎全部用于煅烧石墨料，用于替代电阻料的子坩埚5融合成为石墨料的一部分，从而大幅降低了吨耗电量。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带有石墨纸的新型节能坩埚，其特征在于，包括：底板（1）、侧挡板（2）、覆盖板（3）、绝缘板（4）及多个子坩埚（5），所述新型节能坩埚用于构建石墨化炉的腔室，所述底板（1）为矩形板材且沿水平方向放置，所述侧挡板（2）有四块且围绕所述底板（1）的边沿设置，所述覆盖板（3）覆盖在所述侧挡板（2）的顶部，所述覆盖板（3）、底板（1）及四块侧挡板（2）构成封闭的内腔（6），所述绝缘板（4）有四个且分别连接在所述侧挡板（2）远离所述内腔（6）的一侧，多个所述子坩埚（5）有序排布在所述内腔（6）中，所述子坩埚（5）的侧壁包括石墨纸部（511），所述石墨纸部（511）上附着有碳颗粒（5111）。

2.根据权利要求1所述的一种带有石墨纸的新型节能坩埚，其特征在于，所述子坩埚（5）的形状为中空的箱体，所述子坩埚（5）包括子坩埚本体（51）及子坩埚顶盖（52），所述子坩埚本体（51）的顶部适于嵌入子坩埚顶盖（52）中，所述子坩埚顶盖（52）的外壁上形成有环绕的凸起部（521），所述子坩埚本体（51）的底壁上形成有与所述凸起部（521）配合的环绕的凹陷部（512），所述子坩埚顶盖（52）的材料为石墨纸。

3.根据权利要求2所述的一种带有石墨纸的新型节能坩埚，其特征在于，所述凸起部（521）的边沿形成有凸起翻边部（5211），所述凸起部（521）的中心设有第一电极（5212），所述第一电极（5212）为碳素电极，所述凹陷部（512）上形成有凸出的凹陷台（5121），所述凹陷台（5121）的四周形成有适于所述凸起翻边部（5211）嵌入的凹陷槽（5122），所述凹陷台（5121）上设有第二电极（51211），所述第二电极（51211）为碳素电极。

4.根据权利要求2所述的一种带有石墨纸的新型节能坩埚，其特征在于，所述子坩埚本体（51）的一对相对的侧壁由石墨纸部（511）构成，另一对相对的侧壁为连接部（513），所述连接部（513）的材料为石墨纸。

5.根据权利要求1所述的一种带有石墨纸的新型节能坩埚，其特征在于，所述底板（1）的下部设有集液部（11），所述底板（1）上形成有排液孔（12），所述集液部（11）倾斜设置且所述集液部（11）的底部设有可拆卸的集液槽（111）。

6.根据权利要求1所述的一种带有石墨纸的新型节能坩埚，其特征在于，包括：保温板（7），所述保温板（7）有四个且分别连接在所述绝缘板（4）远离所述内腔（6）的一侧，所述覆盖板（3）远离所述内腔（6）的一侧设有保温料，所述保温料的成分为煅后焦颗粒，所述保温料的硫含量不超过2%。

7.根据权利要求1所述的一种带有石墨纸的新型节能坩埚，其特征在于，所述侧挡板（2）为石墨材料，所述侧挡板（2）的体积密度不小于1.65g/cm^3，所述侧挡板（2）的电阻率不超过12*10^(-6)Ω·m。

8.根据权利要求3所述的一种带有石墨纸的新型节能坩埚，其特征在于，所述覆盖板（3）靠近所述内腔（6）的一侧上形成有多个与所述第一电极（5212）配合的第一交流电极（31），所述底板（1）上形成有多个与所述第二电极（51211）配合的第二交流电极（13）。

9.根据权利要求1所述的一种带有石墨纸的新型节能坩埚，其特征在于，包括：废气收集装置（8），所述废气收集装置（8）设在所述覆盖板（3）上，所述废气收集装置（8）与所述内腔（6）连通。

10.根据权利要求4所述的一种带有石墨纸的新型节能坩埚，其特征在于，所述子坩埚（5）的石墨纯度不小于97%，所述碳颗粒（5111）的直径不超过4mm，所述碳颗粒（5111）在所述子坩埚（5）的表面均匀阵列排布。