CN117242312A - 用于制备负极材料的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种利用碳的串接石墨化制备负极材料的设备(100)和方法。该设备(100)包括一个或多个石墨箱(102)，被构造成储存粉末状焦炭。一个或多个石墨箱(102)能够被容纳在耐火材料(104)内，被冷却套(110)封装，冷却套构造成调节设备(100)的表面温度。一个或多个石墨箱(102)具有用于再填充粉末状焦炭和收集所制备材料的一个或多个开口，一个或多个开口由一个或多个第一盖(106)和一个或多个隔热第二盖(108)覆盖。该设备(100)包括连接到一个或多个石墨箱(102)和耐火材料(104)的一个或多个石墨电极(114)。可拆卸地连接到一个或多个石墨电极(114)的一个或多个加热元件(112)能够接收电力并均匀地加热粉末状焦炭。

Description

用于制备负极材料的设备和方法

技术领域

本公开涉及石墨化装置(device)领域。更具体地，本公开涉及通过碳的热处理制备负极材料的设备(apparatus)和方法。

背景技术

背景描述包括可能有助于理解本公开的信息。这并不是承认本文提供的任何信息是现有技术或与当前要求保护的公开内容相关，或者明确或隐含引用的任何出版物是现有技术。

石墨化是将焦炭转化成石墨的过程，石墨作为负极材料可用于多种应用。传统上，石墨化是在包含石墨坩埚的艾奇逊石墨化炉(Acheson furnace)中进行，该石墨坩埚由于氧化和处理应力而具有寿命低的缺点。代替多个坩埚，较大的箱式石墨容器被用来容纳粉末材料，并使电流通过焦炭粉末以进行加热。在此过程中，由于岛的形成，观察到不均匀的加热。据报道，与艾奇逊法(Acheson process)相比，串接石墨化(length-wisegraphitization，LWG)法能量效率更高，加热周期更短，因此被用作艾奇逊石墨化炉的改进替代方法。

现有文献公开了一种基于艾奇逊原理的封闭式石墨化炉。现有技术中已经报道了另一种用于制备锂电池负极材料的艾奇逊石墨化炉。艾奇逊法能耗较高。已经描述了一种高温真空石墨化炉，其具有串联的加热模块和隔热板。还报道了一种负极材料烧结封闭炉。另一项公开描述了一种封闭的串接石墨化炉，其通过闸阀处理准备好的材料。但是它没有公开炉的冷却设备。现有技术还描述了一种用于制备锂电池阳极材料的箱式石墨化炉，但是没有公开电极和炉子的加热元件之间的螺纹电接触。因此，在本领域中需要开发一种用于封闭炉中串接石墨化的设备和方法，其能量需求较低、加热周期较短、操作成本较低、炉子寿命周期较高，并且产品质量均匀。

所提出的设备和方法公开了一种封闭的箱式串接石墨化装置，其能够以每单位质量的生产材料较低的功率生产均匀加热的负极材料。所提出的设备在电极和加热元件之间使用螺纹电接触，从而降低液压连接的成本。可以通过仅除去含有热处理过的碳材料的石墨箱的一部分来气动地收集所产生的材料。此外，该设备被设计成使得除了具有额外的冷却装置的部分之外，整个石墨箱不被加热。这增加了设备寿命，并降低了更换成本。所提出的设计是使用者友好的，并且具有热保护功能。

本公开的目的

本公开的一些目的如下文所述，这些目的至少被一个实施方式满足。

本公开的一个目的是提供一种使用碳的串接石墨化来制备负极材料的设备。

本公开的一个目的是提供一种用于负极材料制备的设备，该设备包括一个或多个被构造成存储粉末状焦炭的石墨箱。

本公开的一个目的是提供一种用于负极材料制备的设备，该设备包括构造成容纳所述一个或多个石墨箱的耐火材料(refractory)。

本公开的一个目的是提供一种用于负极材料制备的设备，该设备包括与耐火材料的外表面连接的冷却套，该冷却套与设备表面温度的调节有关。

本公开的一个目的是提供一种用于负极材料制备的设备，该设备包括一个或多个第一盖，所述第一盖被构造成在粉末或固体焦炭和石墨的热处理期间覆盖所述一个或多个石墨箱的一个或多个开口。

本公开的目的是提供一种用于负极材料制备的设备，该设备包括一个或多个第二盖，该第二盖不可分离地连接到一个或多个第一盖。

本公开的一个目的是提供一种用于负极材料制备的设备，其便于一个或多个第二盖由隔热材料制成，以便于使用者的安全操作。隔热材料可以是不同形式的碳/石墨和陶瓷材料，例如粉末、颗粒、毡或板。

本公开的一个目的是提供一种用于负极材料制备的设备，该设备使得使用者能够移除一个或多个第一和第二盖，用于经由一个或多个石墨箱的一个或多个开口重新填充粉末状焦炭和收集所制备的负极材料。

本公开的一个目的是提供一种用于负极材料制备的设备，该设备包括一个或多个加热元件，所述一个或多个加热元件被构造成对所述粉末状焦炭进行均匀热处理，所述一个或多个加热元件位于所述一个或多个石墨箱内。

本公开的一个目的是提供一种用于负极材料制备的设备，该设备包括一个或多个石墨电极，所述石墨电极通过螺纹接触可拆卸地连接到所述一个或多个加热元件。

本公开的一个目的是提供一种用于负极材料制备的设备，该设备能够使一个或多个石墨电极从电源线接收电力并将该电力传输到一个或多个加热元件。

本公开的一个目的是提供一种用于负极材料制备的设备，其有助于将一个或多个石墨电极安装在一个或多个石墨箱的壁上的预定位置处。

本公开的一个目的是提供一种用于负极材料制备的设备，该设备能够使一个或多个石墨电极与电源线连接，所述一个或多个石墨电极安装在耐火材料的壁中的一个或多个孔中。

本公开的一个目的是提供一种用于负极材料制备的方法，该方法能够通过一个或多个石墨箱的一个或多个开口将粉末状焦炭转移到一个或多个石墨箱中。

本公开的一个目的是提供一种用于负极材料制备的方法，该方法能够使电流经由一个或多个石墨电极从电源线传递到一个或多个加热元件。

本公开的一个目的是提供一种用于负极材料制备的方法，该方法能够使循环水通过冷却套。

本公开的一个目的是提供一种用于负极材料制备的方法，该方法能够在移除一个或多个第一和第二盖时，在热处理之后从一个或多个石墨箱收集所制备的负极材料。

炉子加热区的温度由固定在炉子中心的光学装置测量，该光学装置固定在炉中心的光学装置，通过金属和石墨管连接。

发明内容

本公开涉及石墨化装置领域。更具体地，本发明涉及通过碳的热处理制备负极材料的装置和方法。

本公开的一个方面涉及一种使用碳的纵向石墨化来制备负极材料的装置(100)。

在一个方面，设备(100)可以包括一个或多个石墨箱(100)，其被配置成存储粉末状焦炭。

在一个方面，装置(100)可以包括耐火材料(104)，其被构造成从所有侧面和底部容纳一个或多个石墨箱(102)。

在一个方面，设备(100)可以包括连接到耐火材料(104)的壁的外表面的冷却套(110)，该冷却套与设备(100)的表面温度的调节有关。

在一个方面，装置(100)可以包括一个或多个第一盖(106)，其被构造成在粉末状焦炭的热处理期间覆盖一个或多个石墨箱(102)的一个或多个开口。

在一个方面，所述一个或多个石墨箱(102)的所述一个或多个开口可构造成便于用粉末状焦炭重新填充所述一个或多个石墨箱(102)，并在热处理之后收集制备的负极材料。

在一个方面，所述一个或多个第二盖(108)可以不可分离地连接到所述一个或多个第一盖(106)，所述一个或多个第一盖由石墨制成。

在一个方面，所述一个或多个第二盖(108)可以由隔热材料制成，以便于使用者进行安全操作。

在一个方面，装置(100)可以包括一个或多个加热元件(112)，其被构造成对粉末状焦炭进行均匀加热，所述一个或多个加热元件位于所述一个或多个石墨箱内。

在一个方面，装置(100)可以包括一个或多个石墨电极(114)，其通过螺纹接触可拆卸地连接到电源线和一个或多个加热元件(112)。

在一个方面，所述一个或多个石墨电极(114)可以被配置成从电源线接收电能并将该电能传输到所述一个或多个加热元件(112)。

在一个方面，所述一个或多个石墨电极(114)可以安装在所述一个或多个石墨箱(102)的壁上的预定位置处。

在一个方面，装置(100)可以使得能够将一个或多个石墨电极(114)安装在耐火材料(104)的壁中的一个或多个孔处，所述电源线便于通过所述一个或多个孔连接(coupled)到所述一个或多个石墨电极(114)。

本公开的一个方面涉及一种使用所述设备(100)制备负极材料的方法(300)，所述方法(300)可以使得使用者能够通过所述一个或多个石墨箱(102)的所述一个或多个开口将粉末状焦炭转移到所述一个或多个石墨箱(102)中。

在一个方面，方法(300)可以使电流能够通过一个或多个石墨电极(114)从电源线传输到一个或多个加热元件(112)。

在一个方面，方法(300)能够使水循环通过冷却套。

在一个方面，方法(300)可以使得使用者能够从一个或多个石墨箱(102)的一个或多个开口移除一个或多个第一盖(106)和一个或多个第二盖(108)。

在一个方面，方法(300)可以使得能够通过一个或多个石墨箱(102)的一个或多个开口从一个或多个石墨箱(102)收集制备的负极材料。

附图说明

附图被包括在内以提供对本公开的进一步理解，并且被并入并构成本说明书的一部分。附图示出了本公开的示例性实施方式，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。

本文描述的图仅用于说明，其因此不是对本公开的限制，其中：

图1示出了根据本公开的实施方式的用于制备负极材料(100)的所提出的设备的示例性框图。

图2示出了根据本公开的实施方式的用于制备负极材料(100)的所提出的设备的示例性视图。

图3示出了根据本公开的实施方式的用于在所提出的设备(100)中制备负极材料的示例性方法(300)。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对本发明实施例的透彻理解。对于本领域的技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节中的一些的情况下实施本发明的实施例。

如果本说明书陈述了组件或特征“可能(may或might)”或“可以(can或could)”包括或具有一个特征，则该特定组件或特征不是必须包括或具有该特征。

如本文说明书和随后的整个权利要求中所使用的，“一(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”的含义包括复数，除非上下文中另有明确规定。此外，如本文说明书中所使用的，“在……中(in)”的含义包括“在……之内(in)”和“在……之上(on)”，除非上下文另有明确规定。

虽然已经在附图中示出和描述了本发明的实施例，但是这些实施例仅被提供用于清楚地传达本公开内容，并且不旨在限制落入由所附权利要求限定的本公开的精神和范围内的多个等同物、改变、变化、替换和修改。

本文所公开的本发明的替代元件或实施例的群组不应被解释为限制。每个群组成员可以被单独提及和要求保护，或者与该群组的其它成员或本文中发现的其它元素进行任何组合。出于方便和/或专利性的原因，群组的一个或多个成员可以被包括在群组中或从群组中删除。当出现任何这样的包含或删除时，本说明书在此被认为包含被修改的基团，因此满足了所附权利要求中使用的所有基团的书面描述。

每个所附权利要求限定了单独的发明，出于便于侵权判定的目的，所述单独的发明被认为包括权利要求中指定的各种元件或限制的等同的方式。根据上下文，在某些情况下，下文对“发明(invention)”的所有提及可能仅指某些具体实施例。在其它情况下，将认识到，对“发明(invention)”的提及将指在一个或多个，但不必是所有权利要求中引用的主题。

本文使用的各种术语如下所示。在权利要求中使用的术语在下文没有定义的情况下，应当给予相关领域的技术人员在提交申请时在印刷出版物和授权专利中已经给出的最宽泛的定义。

本公开涉及石墨化装置领域。更具体地，本公开涉及通过碳的热处理制备负极材料的设备和方法。

图1示出了根据本公开的实施例的用于制备负极材料(100)的所提出的设备的示例性框图。

在一个实方式中，所提出的用于制备负极材料的设备(100)(在本文中可简称为设备(100))可以包括一个或多个石墨箱(102)，该石墨箱可以被构造成存储预定量的粉末状焦炭，该粉末状焦炭是用于制备负极材料的起始物。在对所储存的焦炭进行热处理期间，所述一个或多个石墨箱(102)可以是完全封闭的环境。所述一个或多个石墨箱(102)可以在一个或多个壁上具有一个或多个开口，所述一个或多个开口能够促进所述一个或多个石墨箱(102)中的粉末状焦炭的再填充以及从所述一个或多个石墨箱(102)中收集所制备的负极材料。

在一个实施例中，一个或多个石墨箱(102)可以具有预定的几何形状和预定的尺寸。举例来说，一个或多个石墨箱的横截面的几何形状可以是任何形状，例如但不限于矩形、正方形、圆形、椭圆形和多边形。一个或多个石墨箱(102)的几何形状和尺寸可以被构造成便于在单个热处理循环中容纳最佳量的粉末状焦炭。

在一个实施例中，设备(100)可以包括耐火材料和碳隔离器(104)，可以被配置成容纳一个或多个石墨箱(102)。耐火材料(104)的壁可以具有内表面和外表面，壁的内表面和外表面被构造成具有一个或多个孔，以便于电源线的通过，所述电源线被构造成向设备(100)提供电力。在一个实施例中，耐火材料(104)可以在顶部开口，并且耐火材料(104)的内表面可以构造成在一个或多个石墨箱(102)的侧面和底部包围一个或多个石墨箱(102)。耐火材料(104)的内表面和一个或多个石墨箱(102)之间的距离可以是预定的大小。举例来说，耐火材料(104)可以由天然和合成材料制成，包括但不限于氧化铝、耐火粘土、铝土矿、铬铁矿、白云石、菱镁矿、碳化硅和氧化锆中的任一种或其组合。

在一个实施例中，所述一个或多个石墨箱(102)可以连接到一个或多个支撑件上，所述一个或多个支撑件被构造成从所述耐火材料(104)的内表面向所述一个或多个石墨箱(102)提供高度。所述一个或多个支撑件可以由石墨和非石墨材料中的任一种或其组合构成，并且所述一个或多个支撑件可以具有预定的尺寸。

在一个实施例中，设备(100)可以具有一个或多个第一盖(106)，该第一盖可以可拆卸地连接到一个或多个石墨箱(102)，该一个或多个第一盖(106)构造成覆盖一个或多个石墨箱(102)的一个或多个开口。一个或多个第一盖(106)可以由石墨板构成，以在对粉末状焦炭的热处理过程中提供对一个或多个石墨箱(102)的完全封闭。可以根据一个或多个石墨箱的尺寸和形状预先确定所述一个或多个第一盖(106)的尺寸。

在一个实施例中，设备(100)可以包括一个或多个第二盖(108)，其可以不可分离地连接到一个或多个第一盖(106)。在一个示例性实施例中，由使用者移除一个或多个第二盖(108)可以是在对粉末状焦炭进行热处理之前和之后移除一个或多个第一盖(106)。所述一个或多个第二盖(108)可以由隔热材料制成，所述隔热材料可以被构造成防止热量经由所述一个或多个第一盖(106)从所述一个或多个石墨箱(102)传导至使用者的手。在一个实施例中，使用者能够移除一个或多个第一盖(106)和一个或多个第二盖(108)，以从一个或多个石墨箱(102)收集所制备的负极材料，并重新填充一个或多个石墨箱(102)用于下一个热处理循环。

在一个实施例中，设备(100)可以包括冷却套(110)，其可以适于覆盖耐火材料(104)的外表面的预定部分。冷却套可构造成含有用于调节设备(100)的表面温度的水。冷却套(110)可以由预定成分的材料制成，包括但不限于铁、非铁和合金。在另一个实施例中，由冷却套(110)实施的冷却技术可以是水冷、空气冷、喷雾冷却和板冷却中的任一种或其组合。在示例性实施例中，冷却套(110)可便于具有一个或多个进水口和一个或多个出水口，所述一个或多个进水口构造成便于水进入冷却套(110)，所述一个或多个水出口构造成便于水从冷却套(110)排出。水进入和离开冷却套(110)的频率和持续时间可以预先确定。

设备(100)可以包括一个或多个由石墨制成的加热元件(112)，所述加热元件(112)可以被配置成接收电力，并相应地在一个或多个石墨箱(102)内的预定区域内产生均匀的热量。所产生的热量可以被传递到包含在一个或多个石墨箱(102)中的粉末状焦炭。所述一个或多个加热元件(112)可以在预定位置处被封闭在所述一个或多个石墨箱(102)内。举例来说，一个或多个加热元件(112)可以是任何材料或材料的组合，包括但不限于镍铬合金、石墨、二硅化钼、钨、碳化硅和陶瓷。

在一个实施例中，装置(100)可以包括一个或多个石墨馈电电极(graphite feedelectrodes)(114)，其可以连接到一个或多个加热元件(112)和电源线。一个或多个石墨电极(114)能够从电源线接收电力，并将电力传输到一个或多个加热元件(112)。在一个实施例中，一个或多个石墨电极(114)可以安装在一个或多个石墨箱(102)的侧壁中的预定位置处。耐火材料(104)的内表面和外表面上的一个或多个孔可以构造成便于安装一个或多个石墨电极(114)，以与电源线连接。举例来说，一个或多个石墨电极(114)可以是RP石墨电极、HD石墨电极、HP石墨电极、SHP石墨电极、UHP石墨电极等。一个或多个石墨电极的预定位置能够促进一个或多个石墨箱(102)内的不均匀热分布。举例来说，围绕加热元件和粉末状焦炭的区域可能与所获得的最大允许温度有关，而一个或多个石墨箱和一个或多个第一盖(106)的壁可能与最小允许温度有关。

在一个实施例中，所述一个或多个加热元件(112)可以通过螺纹接触可拆卸地连接到所述一个或多个石墨电极(114)，所述螺纹接触能够提供一组预定的电特性。所述一个或多个加热元件(112)可以具有预定的尺寸，所述尺寸被构造成便于均匀加热包含在所述一个或多个石墨箱(102)中的粉末状焦炭，即使在由于加热的和致密的焦炭中出现裂纹而形成岛的情况下也是如此。根据一个或多个石墨电极(114)以及一个或多个加热元件(112)在一个或多个石墨箱(102)内的放置位置、一个或多个石墨电极(114)中产生的电力的规格、加热的持续时间等，可以以某种方式预先确定在一个或多个石墨箱(102)中产生的热分布、负极材料的均匀性和所达到的温度。在一个示例性实施例中，一个或多个石墨箱(102)可以具有用于安装一个或多个石墨电极(114)的一个或多个同轴孔，所述一个或多个孔被构造成从外部电源单元接收可以连接到一个或多个石墨电极(114)的电源线。

在一个实施例中，一个或多个石墨电极(114)能够经由电源线从一个或多个电源单元接收电力，一个或多个电源单元是电源线、电池和逆变器中的任何一个或组合。电力可以是交流电、直流电、太阳能电流、风能电流、沼气电流、热电流和水力发电电流(hydelcurrent)中的任一种或其组合。可以预先确定所接收的电力的额定值和持续时间。举例来说，可能需要小于14kwh/kg的功率以产生对粉末状焦炭的均匀加热。

图2示出了根据本公开的实施例的用于制备负极材料的所提出的设备(100)的示例性视图。

在一个实施例中，设备(100)可以包括一个或多个石墨箱(102)，所述石墨箱(100)被构造成存储粉末状焦炭。所述一个或多个石墨箱(100)能够被容纳在耐火材料(104)内。耐火材料(104)可以被冷却套(110)包围，冷却套(110)构造成调节设备(100)的表面温度。所述一个或多个石墨箱(102)可以连接到一个或多个支撑件，所述支撑件可以被实现为向所述一个或多个石墨箱(102)提供高度。一个或多个石墨箱(102)可以具有一个或多个开口，用于重新填充粉末状焦炭和收集负极材料，所述一个或多个开口被一个或多个第一盖(未示出)和一个或多个隔热第二盖(未示出)覆盖。设备(100)可以包括在一个或多个石墨电极(114)，其在一个或多个预定位置连接到耐火材料(104)和一个或多个石墨箱(102)。该设备可以包括一个或多个加热元件(112)，其可以可拆卸地连接到所述一个或多个石墨电极(114)，所述一个或多个加热元件被构造成将热量均匀地传递到所述粉末状焦炭，并相应地制备负极材料。一个或多个石墨电极(114)能够接收电力，并将热量传递到所述一个或多个加热元件(112)。一个或多个石墨箱(102)的壁和耐火材料(104)可以被构造成具有一个或多个孔，用于安装一个或多个石墨电极(114)，并且便于外部电源线通过，所述外部电源线连接到一个或多个石墨电极(114)。

图3示出了根据本公开的实施例的用于在所提出的设备(100)中制备负极材料的示例性方法(300)。

在一个实施例中，用于在所提出的设备(100)中制备负极材料的方法(300)(在本文中可简称为方法(300))可以包括步骤(302)，该步骤(302)涉及使用者经由一个或多个石墨箱(102)的一个或多个开口将粉末状焦炭转移到一个或多个石墨箱(102)。步骤(302)可以包括在用粉末状焦炭重新填充一个或多个石墨箱(102)之前，由使用者移除一个或多个第一盖(106)和一个或多个第二盖(108)。

在一个实施例中，方法(300)可以包括步骤(304)，该步骤涉及基于被配置为控制电源的使用者的输入，将预定规格的电流从电源线经由一个或多个石墨电极(114)传输到一个或多个加热元件(112)。在一个实施例中，电力传输的激活和电流传输的持续时间可以被配置成由连接到输送电力的电源单元的一个或多个处理器自动控制。

在一个实施例中，在不同电流密度下的石墨化已经在表1中示出。为了获得不同的电流密度，可以改变电极尺寸。在下表中，循环时间与达到2800℃温度的时间有关。相应的容量和效率可以在类似于我们的早期专利中描述的硬币电池中测量。

表I：在不同电流密度下的石墨化以及相应的容量和效率

在一个实施例中，方法(300)可以包括步骤(306)，该步骤(306)涉及通过包围耐火材料(104)的冷却套(110)的水循环，用于调节设备(100)的表面温度。使用者能够确定水循环的开始和持续时间。在另一个实施例中，冷却套(110)中的水循环可以构造成由一个或多个处理器自动控制，所述一个或多个处理器连接到冷却套(110)的供水单元。

在一个实施例中，方法(300)可以包括步骤(308)，该步骤(308)涉及使用者从一个或多个石墨箱子(102)的一个或多个开口中部分或完全去除一个或多个第一盖(106)和一个或多个第二盖(108)。一个或多个第二盖(108)的隔热特性可以保护使用者的手免受一个或多个石墨箱(102)内热量的影响。

在一个实施例中，该方法(300)可以包括步骤(310)，该步骤(310)涉及使用者通过使用气动料斗(pneumatic hopper)经由一个或多个石墨箱(102)的一个或多个开口从一个或多个石墨箱(102)中收集由粉末状焦炭进行热处理而产生的负极材料。

如本文所用，除非上下文另有规定，否则术语“连接到(coupled to)”旨在包括直接连接(其中彼此连接的两个元件彼此接触)和间接连接(其中至少一个其他元件位于两个元件之间)。因此，术语“连接到(coupled to)”和“与……连接(coupled with)”作为同义词使用。在本文的上下文中，术语“连接到(coupled to)”和“与……连接(coupled with)”也委婉地用于表示通过网络上“通信地连接到(communicatively coupled with)”，其中两个或多个设备能够在网络上彼此交换数据，可能经由一个或多个中间设备。

本文所用的术语、说明书和附图仅以说明的方式进行阐述。在所述主题的精神和范围内，许多变化都是可能的，所述主题的精神和范围由所附权利要求及其等同物来限定，其中除非另有说明，否则所有术语都意味着其最广泛的合理意义。

虽然前面描述了本发明的各种实施例，但是在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以设计出本发明的其它和进一步的实施例。本发明的范围由随后的权利要求确定。本发明不限于所描述的实施例、版本或示例，包括这些实施例、版本或示例是为了使本领域普通技术人员能够在结合本领域普通技术人员可获得的信息和知识时制造和使用本发明。

本发明的优点

本公开提供了一种使用碳的串接石墨化来制备负极材料的设备。

本公开提供了一种用于负极材料制备的设备，该设备包括一个或多个构造成储存粉末状焦炭的石墨箱。

本公开提供了一种用于负极材料制备的设备，该设备包括构造成容纳所述一个或多个石墨箱的耐火材料。

本公开提供了一种用于负极材料制备的设备，该设备包括与耐火材料的外表面连接的冷却套，该冷却套与设备表面温度的调节有关。

本公开提供了一种用于负极材料制备的设备，该设备包括一个或多个第一盖，所述第一盖被构造成在粉末状焦炭的热处理期间覆盖所述一个或多个石墨箱的一个或多个开口。

本公开提供了一种用于负极材料制备的设备，该设备包括一个或多个第二盖，该第二盖不可分离地连接到一个或多个第一盖。

本公开提供了一种用于负极材料制备的设备，该设备便于一个或多个第二盖由隔热材料制成，以便于使用者的安全操作。

本公开提供了一种用于负极材料制备的设备，该设备使得使用者能够移除一个或多个第一和第二盖，用于经由一个或多个石墨箱的一个或多个开口重新填充粉末状焦炭和收集所制备的负极材料。

本公开提供了一种用于负极材料制备的设备，该设备包括一个或多个加热元件，所述一个或多个加热元件被构造成对所述粉末状焦炭进行热处理，所述一个或多个加热元件位于所述一个或多个石墨箱内。

本公开提供了一种用于负极材料制备的设备，该设备包括一个或多个石墨电极，所述石墨电极通过螺纹接触可拆卸地连接到所述一个或多个加热元件。

本公开提供了一种用于负极材料制备的设备，该设备能够使一个或多个石墨电极从电源线接收电力并将该电力传输到一个或多个加热元件。

本公开提供了一种用于负极材料制备的设备，其有助于将一个或多个石墨电极安装在一个或多个石墨箱的壁上的预定位置处。

本公开提供了一种用于负极材料制备的设备，该设备能够使一个或多个石墨电极与电源线连接，所述一个或多个石墨电极安装在耐火材料的壁中的一个或多个孔中。

本公开提供了一种用于负极材料制备的方法，该方法能够通过一个或多个石墨箱的一个或多个开口将粉末状焦炭转移到一个或多个石墨箱中。

本公开提供了一种用于负极材料制备的方法，该方法能够使电流经由一个或多个石墨电极从电源线传递到一个或多个加热元件。

本公开提供了一种用于负极材料制备的方法，该方法能够使循环水通过冷却套。

本公开提供了一种用于负极材料制备的方法，该方法能够在移除一个或多个第一和第二盖时，在热处理之后从一个或多个石墨箱收集所制备的负极材料。

Claims (10)

1.一种通过串接石墨化制备负极材料的设备(100)，所述设备包括：

一个或多个石墨箱(102)，适于储存预定量的粉末状焦炭，其中所述一个或多个石墨箱(102)具有一个或多个开口，所述一个或多个开口被构造成便于用所述粉末状焦炭重新填充所述一个或多个石墨箱，以及从所述一个或多个石墨箱(102)去除所制备的负极材料；

一个或多个第一盖(106)，可拆卸地连接到所述一个或多个石墨箱(102)，其中所述一个或多个第一盖(106)被构造成覆盖所述一个或多个石墨箱(102)的所述一个或多个开口；

一个或多个第二盖(108)，不可分离地连接到所述一个或多个第一盖(106)，其中所述一个或多个第一盖(106)的移除涉及所述一个或多个第二盖(108)的移除，用于露出所述一个或多个石墨箱(102)的所述一个或多个开口；

一个或多个加热元件(112)，适于封闭在所述一个或多个石墨箱(102)内预定位置处，其中所述一个或多个加热元件(112)被构造成接收电力并相应地产生热量，其中所述产生的热量被传递到包含在所述一个或多个石墨箱(102)内的所述粉末焦炭；

一个或多个石墨电极(114)，连接到所述一个或多个加热元件(112)和电源线，其中所述一个或多个石墨电极(114)能够从所述电源线接收电力并将所述电力传输到所述一个或多个加热元件(112)，其中所述一个或多个石墨电极(114)安装在所述一个或多个石墨盒(102)的壁中的预定位置处；

耐火材料(104)，被构造成容纳所述一个或多个石墨箱，其中所述耐火材料具有内表面和外表面，并且其中所述耐火材料(104)的所述内表面和所述外表面具有一个或多个孔，以便于安装所述一个或多个石墨电极(114)以及通过所述电源线，所述电源线与所述一个或多个石墨电极(114)连接；

冷却套(110)，适于覆盖所述耐火材料(104)的所述外表面的预定部分，其中所述冷却套被构造成含有用于调节所述设备(100)的表面温度的水。

2.如权利要求1所述的设备(100)，其中，所述一个或多个石墨箱(102)被构造成具有预定的几何形状和预定的尺寸，其中，所述一个或多个石墨箱(102)的所述几何形状和尺寸被构造成便于在单个热处理循环中容纳最佳量的粉末状焦炭。

3.如权利要求1所述的设备(100)，其中，所述耐火材料(104)在顶部开口，并且其中，所述耐火材料(104)的所述内表面被构造成在所述一个或多个石墨箱(102)的侧面和底部包围所述一个或多个石墨箱(102)，其中，所述耐火材料(104)的内表面和所述一个或多个石墨箱(102)之间的距离是预定的量级。

4.如权利要求1所述的设备(100)，其中，所述一个或多个石墨箱(102)连接到一个或多个支撑件，所述一个或多个支撑件被构造成提供从所述耐火材料(104)的所述内表面到所述一个或多个石墨箱(102)的高度，其中，所述一个或多个支撑件由预定材料制成，并且其中，所述一个或多个支撑件具有预定尺寸。

5.如权利要求1所述的设备(100)，其中，所述一个或多个第一盖(106)由石墨板制成，其中，所述一个或多个第一盖(106)被构造成在所述粉末状焦炭的热处理期间对所述一个或多个石墨箱(102)的所述一个或多个开口提供完全封闭。

6.如权利要求1所述的设备(100)，其中，所述一个或多个第二盖(106)由隔热材料制成，其中，所述隔热材料被构造成防止热量经由所述一个或多个第一盖(106)从所述一个或多个石墨箱(102)传导到使用者的手，其中，所述使用者能够移除所述一个或多个第一盖(106)和所述一个或多个第二盖(108)，用于收集所制备的负极材料，并用粉末状焦炭重新填充所述一个或多个石墨箱(102)。

7.如权利要求1所述的设备(100)，其中，所述冷却套(110)由预定组成的材料制成，其中，所述冷却套(110)便于具有一个或多个进水口和一个或多个出水口，其中，所述一个或多个进水口被构造成便于水进入所述冷却套(110)，并且其中，所述一个或多个出水口被构造成便于水从所述冷却套(110)排出，其中水进入和离开所述冷却套(110)的频率和持续时间是预定的。

8.如权利要求1所述的设备(100)，其中，所述一个或多个加热元件(112)通过螺纹接触可拆卸地连接到所述一个或多个石墨电极(114)，其中，所述一个或多个加热元件(112)具有预定尺寸，所述预定尺寸被构造成有助于均匀加热包含在所述一个或多个石墨箱(102)中的所述粉末状焦炭，其中，所产生的热量在所述一个或多个石墨箱(102)的外壳内不均匀地分布，在所述一个或多个石墨箱(102)中获得的热分布曲线和温度以预定的方式进行。

9.如权利要求1所述的设备(100)，其中，所述一个或多个石墨电极(114)能够从一个或多个电源单元接收电力，所述一个或多个电源单元与电力线、电池和逆变器中的任何一个或其组合有关，其中，所述电力是交流、直流、太阳能电流、风能电流、沼气电流、热电流和水力发电电流中的任何一个或其组合，其中，所接收的电力的额定值和持续时间是预先确定的。

10.一种通过在设备(100)中串接石墨化制备负极材料的方法，所述方法包括以下步骤：

经由一个或多个石墨箱(102)的一个或多个开口将粉末状焦炭转移到所述一个或多个石墨箱(102)中；

将预定规格的电流从电源线经由一个或多个石墨电极(114)传输到一个或多个加热元件(112)；

使水循环通过包围耐火材料(104)的冷却套(110)，以调节所述设备(100)的表面温度；

使用者移除所述一个或多个石墨箱(102)的一个或多个第一盖(106)和一个或多个第二盖(108)；和

使用气动料斗经由所述一个或多个开口从所述一个或多个石墨箱(102)收集由所述粉末状焦炭进行热处理而产生的所述负极材料。