權利要求

1.一種石墨化爐，其特征在于，包括：

爐體，所述爐體內設置有物料通道;

第一電極，沿所述物料通道的延伸方向設置且部分位于所述物料通道內;所述第一電極包括基體和設于所述基體表面的第一耐磨導電層;

第二電極，與所述第一電極的極性相反;所述第二電極伸至所述物料通道內并與所述第一電極間隔設置。

2.根據權利要求1所述的石墨化爐，其特征在于，所述第一耐磨導電層包括第一粘結劑、第一導電劑和第一耐磨填料。

3.根據權利要求2所述的石墨化爐，其特征在于，滿足以下一項或多項：

(1)所述第一粘結劑包括酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、雙馬樹脂、乙烯基樹脂和氰酸酯樹脂中的一種或多種;

(2)所述第一導電劑包括碳材料、金屬材料和導電聚合物中的一種或多種;

(3)所述第一耐磨填料包括聚L-谷氨酸石墨烯復合物、碳化硼粉末、碳化硅粉末、金屬粉末和氧化鋁粉末中的一種或多種。

4.根據權利要求3所述的石墨化爐，其特征在于，所述碳材料包括石墨烯、氧化石墨烯、碳纖維和碳納米管中的一種或多種;所述金屬材料包括銀粉、銅粉、銀纖維和銅纖維中的一種或多種。

5.根據權利要求2~4中任一項所述的石墨化爐，其特征在于，所述第一粘結劑、所述第一導電劑和所述第一耐磨填料的質量比為1~3：5~7：2~4。

6.根據權利要求1~4中任一項所述的石墨化爐，其特征在于，所述第一耐磨導電層的厚度為30μm~200μm。

7.根據權利要求1~4中任一項所述的石墨化爐，其特征在于，所述第一耐磨導電層的熱膨脹系數為10×10-6/℃~100×10-6/℃。

8.根據權利要求1~4中任一項所述的石墨化爐，其特征在于，所述第一耐磨導電層在23±2℃、相對濕度50±5%條件下的磨轉次數為9000轉~11000轉。

9.根據權利要求1~4中任一項所述的石墨化爐，其特征在于，所述第一耐磨導電層的摩擦系數為0.2~0.4。

10.根據權利要求1~4中任一項所述的石墨化爐，其特征在于，所述第一耐磨導電層的電導率為50μS/cm~1000mS/cm。

11.根據權利要求1~4中任一項所述的石墨化爐，其特征在于，所述第一電極還包括第二耐磨導電層，所述第二耐磨導電層設于所述基體和所述第一耐磨導電層之間。

12.根據權利要求11所述的石墨化爐，其特征在于，所述第二耐磨導電層的材料包括第二粘結劑、第二導電劑和第二耐磨填料。

13.根據權利要求12所述的石墨化爐，其特征在于，滿足以下一項或多項：

(1)所述第二粘結劑包括酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、雙馬樹脂、乙烯基樹脂和氰酸酯樹脂中的一種或多種;

(2)所述第二導電劑包括碳材料、金屬材料和導電聚合物中的一種或多種;

(3)所述第二耐磨填料包括聚L-谷氨酸石墨烯復合物、碳化硼粉末、碳化硅粉末、金屬粉末和氧化鋁粉末中的一種或多種。

14.根據權利要求12或13所述的石墨化爐，其特征在于，所述第二粘結劑、所述第二導電劑和所述第二耐磨填料的質量比為2~4：4~8：1~2。

15.根據權利要求11所述的石墨化爐，其特征在于，所述第二耐磨導電層與所述第一耐磨導電層的厚度比值為1:1~8.7。

16.根據權利要求15所述的石墨化爐，其特征在于，所述第二耐磨導電層與所述第一耐磨導電層的厚度比值為1:1~4.3。

17.根據權利要求11所述的石墨化爐，其特征在于，所述第二耐磨導電層的厚度為20μm~40μm。

18.根據權利要求11所述的石墨化爐，其特征在于，所述第二耐磨導電層與所述第一耐磨導電層的熱膨脹系數比值為1:1~1.5。

19.根據權利要求18所述的石墨化爐，其特征在于，所述第二耐磨導電層與所述第一耐磨導電層的熱膨脹系數比值為1:1~1.2。

20.根據權利要求11所述的石墨化爐，其特征在于，所述第二耐磨導電層的熱膨脹系數為5×10-6/℃~30×10-6/℃。

21.根據權利要求11所述的石墨化爐，其特征在于，所述第二耐磨導電層在23±2℃、相對濕度50±5%條件下的磨轉次數為6000轉~8000轉。

22.根據權利要求11所述的石墨化爐，其特征在于，所述第二耐磨導電層的摩擦系數為0.3~0.6。

23.根據權利要求11所述的石墨化爐，其特征在于，所述第二耐磨導電層的電導率為10μS/cm~500μS/cm。

24.根據權利要求1~4、12~13、15~23中任一項所述的石墨化爐，其特征在于，所述第二電極沿所述物料通道的徑向延伸。

25.根據權利要求1~4、12~13、15~23中任一項所述的石墨化爐，其特征在于，所述第二電極的數量為多個，多個所述第二電極沿所述物料通道的周向間隔設置。

26.根據權利要求1~4、12~13、15~23中任一項所述的石墨化爐，其特征在于，所述第一電極為正電極，所述第二電極為負電極。

27.一種電池生產設備，其特征在于，包括權利要求1~26中任一項所述的石墨化爐，所述石墨化爐用于生產電池的石墨材料。

說明書

技術領域

[0001]本申請涉及電池生產設備技術領域，尤其涉及一種石墨化爐及電池生產設備。

背景技術

[0002]近年來，隨著電池技術的應用范圍越來越廣泛，電池廣泛應用于水力、火力、風力和太陽能電站等儲能電源系統(tǒng)，以及電動工具、電動自行車、電動摩托車和電動汽車等多個領域。

[0003]目前，在電池的負極材料中，碳材料的使用較為廣泛，其中，石墨化碳材料(也簡稱石墨材料)由于使用壽命長、結構穩(wěn)定、成本低等優(yōu)勢得到了大規(guī)模的商業(yè)應用化。石墨化爐為一種可生成石墨材料的設備，其使用壽命對于石墨以及電池的生產制造至為重要。

[0004]鑒于此，如何提升石墨化爐的使用壽命， 是一項亟待解決的技術問題。

發(fā)明內容

[0005]本申請是鑒于上述課題而進行的，其目的之一在于，提供一種石墨化爐及電池生產設備，該石墨化爐具有較長的使用壽命。

[0006]為了達到上述目的，本申請的第一方面提供了一種石墨化爐，包括：

[0007]爐體，所述爐體內設置有物料通道;

[0008]第一電極，沿所述物料通道的延伸方向設置且部分位于所述物料通道內;所述第一電極包括基體和設于基體表面的第一耐磨導電層;

[0009]第二電極，與所述第一電極的極性相反;所述第二電極伸至所述物料通道內并與所述第一電極間隔設置。

[0010]通過在第一電極的基體表面上設置第一耐磨導電層，能夠有效地提高第一電極的耐磨性，降低物料通道內的物料沿第一電極向下流動時對第一電極造成的磨損;同時能夠提供良好的導電性對物料進行有效地加熱使其石墨化;并且，該第一耐磨導電層能夠有效地隔離氧氣與第一電極的直接接觸，緩解第一電極對應插入口處的部位被氧化的情況。通過設置上述的第一耐磨導電層，能夠有效地延長第一電極的使用壽命，從而提升石墨化爐的使用壽命。

[0011]在任意的實施方式中，所述第一耐磨導電層包括第一粘結劑、第一導電劑和第一耐磨填料。如此，第一耐磨導電層中含有第一導電劑和第一耐磨填料，具有較好的導電性且能夠提高第一電極的耐磨性。

[0012]在任意的實施方式中，所述第一粘結劑包括酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、雙馬樹脂、乙烯基樹脂和氰酸酯樹脂中的一種或多種。

[0013]在任意的實施方式中，所述第一導電劑包括碳材料、金屬材料和導電聚合物中的一種或多種。

[0014]在任意的實施方式中，所述第一耐磨填料包括聚L-谷氨酸石墨烯復合物、碳化硼、碳化硅、金屬粉末和氧化鋁粉末中的一種或多種。

[0015]在任意的實施方式中，碳材料包括石墨烯、氧化石墨烯、碳纖維和碳納米管中的一種或多種;金屬材料包括銀粉、銅粉、銀纖維和銅纖維中的一種或多種。

[0016]采用上述的第一粘結劑、第一導電劑和第一耐磨填料組成第一耐磨導電層，有利于使第一耐磨導電層具有良好的耐磨性和導電性。

[0017]在任意的實施方式中，所述第一粘結劑、所述第一導電劑和所述第一耐磨填料的質量比為1~3：5~7：2~4。如此，有利于使第一耐磨導電層具有較好的耐磨性和導電性，具有較低的摩擦系數;從而有利于延長第一電極以及石墨化爐的使用壽命。

[0018]在任意的實施方式中，所述第一耐磨導電層的厚度為30μm~200μm。如此，有利于提高第一電極的耐磨性，延緩第一電極被氧化和磨損，進而延長第一電極的使用壽命。

[0019]在任意的實施方式中，所述第一耐磨導電層的熱膨脹系數為10×10-6/℃~100×10-6/℃。如此，第一耐磨導電層具有較小的熱膨脹系數，不易出現開裂失效的情況。

[0020]在任意的實施方式中，所述第一耐磨導電層在23±2℃、相對濕度50±5%條件下的磨轉次數為9000轉~11000轉。如此，第一耐磨導電層具有良好的耐磨性，能夠有效地提升第一電極抵抗物料沖刷的能力，提升第一電極的使用壽命。

[0021]在任意的實施方式中，所述第一耐磨導電層的摩擦系數為0.2~0.4。如此，第一耐磨導電層具有較小的摩擦系數，有利于進一步減小物料通道內的物料流動過程中對第一電極的磨損，從而有利于提升第一電極的使用壽命。

[0022]在任意的實施方式中，所述第一耐磨導電層的電導率為50μS/cm~1000mS/cm。如此，第一耐磨導電層具有合適的電導率，有利于將電流引入物料中對物料進行加熱。

[0023]在任意的實施方式中，所述第一電極還包括第二耐磨導電層，所述第二耐磨導電層設于所述基體和所述第一耐磨導電層之間。如此，在第一耐磨導電層與基體之間設置第二耐磨導電層形成雙涂層結構，有利于進一步提高第一電極的耐磨性和抗氧化性，延長第一電極和石墨化爐的使用壽命。

[0024]在任意的實施方式中，所述第二耐磨導電層的材料包括第二粘結劑、第二導電劑和第二耐磨填料。如此，通過采用上述組成的第二耐磨導電層與第一耐磨導電層相結合，能夠有效地延長第一電極的使用壽命。

[0025]在任意的實施方式中，所述第二粘結劑包括酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、雙馬樹脂、乙烯基樹脂和氰酸酯樹脂中的一種或多種。

[0026]在任意的實施方式中，所述第二導電劑包括碳材料、金屬材料和導電聚合物中的一種或多種。

[0027]在任意的實施方式中，所述第二耐磨填料包括聚L-谷氨酸石墨烯復合物、碳化硼粉末、碳化硅粉末、金屬粉末和氧化鋁粉末中的一種或多種。

[0028]在任意的實施方式中，碳材料包括石墨烯、氧化石墨烯、碳纖維和碳納米管中的一種或多種;金屬材料包括銀粉、銅粉、銀纖維和銅纖維中的一種或多種。

[0029]采用上述的第二粘結劑、第二導電劑和第二耐磨填料組成第二耐磨導電層，有利于使第二耐磨導電層具有良好的耐磨性和導電性。

[0030]在任意的實施方式中，所述第二粘結劑、所述第二導電劑和所述第二耐磨填料的質量比為2~4：4~8：1~2。如此，有利于使第二耐磨導電層具有較好的耐磨性能，同時具有較好的導電性。

[0031]在任意的實施方式中，所述第二耐磨導電層與所述第一耐磨導電層的厚度比值為1:1~8.7。如此，使第一耐磨導電層的厚度與第二耐磨導電層相等或大于第二耐磨導電層的厚度，有利于使第一耐磨導電層具有較好的耐磨性，延長第一電極的使用壽命。

[0032]在任意的實施方式中，所述第二耐磨導電層與所述第一耐磨導電層的厚度比值為1:1~4.3。如此，使第一耐磨導電層與第二耐磨導電層的厚度相等或者更厚一些，更加有利于延長第一電極的使用壽命。

[0033]在任意的實施方式中，所述第二耐磨導電層的厚度為20μm~40μm。如此，與特定厚度的第一耐磨導電層相結合，有利于延長第一電極的使用壽命。

[0034]在任意的實施方式中，所述第二耐磨導電層與所述第一耐磨導電層的熱膨脹系數比值為1:1~1.5。如此，更加有利于緩解涂層在物料通道內溫度較高的環(huán)境下發(fā)生開裂的情況，并且能夠更好地兼顧內部產生的膨脹，利于內部膨脹力的釋放，更加有利于延長第一電極的使用壽命。

[0035]在任意的實施方式中，所述第二耐磨導電層與所述第一耐磨導電層的熱膨脹系數比值為1:1~1.2。如此，能夠使第二耐磨導電層和第一耐磨導電層之間更好地匹配，同時有利于內部膨脹力的釋放，緩解涂層開裂的情況。

[0036]在任意的實施方式中，所述第二耐磨導電層的熱膨脹系數為5×10-6/℃~30×10-6/℃。如此，第二耐磨導電層具有合適的熱膨脹系數，與特定熱膨脹系數的第一耐磨導電層相結合，能夠使第一電極具有較長的使用壽命。

[0037]在任意的實施方式中，所述第二耐磨導電層在23±2℃、相對濕度50±5%條件下的磨轉次數為6000轉~8000轉。如此，第二耐磨導電層具有較好的耐磨性能，有利于抵抗物料對第一電極的沖刷，有利于提升第一電極的使用壽命。

[0038]在任意的實施方式中，所述第二耐磨導電層的摩擦系數為0.3~0.6。

[0039]在任意的實施方式中，所述第二耐磨導電層的電導率為10μS/cm~500μS/cm。如此，第二耐磨導電層具有較高的電導率，有利于將電流引入物料中對物料進行加熱。

[0040]在任意的實施方式中，所述第二電極沿所述物料通道的徑向延伸。

[0041]在任意的實施方式中，所述第二電極的數量為多個，多個所述第二電極沿所述物料通道的周向間隔設置。如此，有利于使物料通道的橫截面內的電場分布更加均勻，有利于提高物料石墨化的均勻性。

[0042]在任意的實施方式中，所述第一電極為正電極，所述第二電極為負電極。

[0043]本申請的第二方面提供了一種電池生產設備，包括本申請第一方面的石墨化爐，所述石墨化爐用于生產電池的負極石墨材料。

[0044]上述說明僅是本申請技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本申請的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本申請的具體實施方式。

附圖說明

[0045]為了更好地描述和說明本申請?zhí)峁┑膶嵤├蚴纠?，可以參考一幅或多幅附圖。用于描述附圖的附加細節(jié)或示例不應當被認為是對所公開的申請、目前描述的實施例或示例以及目前理解的這些申請的最佳模式中的任何一者的范圍的限制。而且在全部附圖中，用相同的附圖標號表示相同的部件。在附圖中：

[0046]圖1為本申請一實施方式的石墨化爐的結構示意圖;

[0047]圖2為本申請一實施方式的石墨化爐中第一電極的結構放大圖。

[0048]附圖標記說明：

[0049]100、石墨化爐;110、爐體;111、物料通道;120、第一電極;121、基體;122、第一耐磨導電層;123、第二耐磨導電層;130、第二電極;140、電源;151、料倉;152、料管;153、物料切斷閥;160、尾氣處理單元;170、冷卻出料單元。

具體實施方式

[0050]下面將結合附圖對本申請技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本申請的技術方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本申請的保護范圍。

[0051]除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本申請的技術領域的技術人員通常理解的含義相同;本文中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本申請;本申請的說明書和權利要求書及上述附圖說明中的術語“包括”和“具有”以及它們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含。

[0052]在本申請實施例的描述中，技術術語“第一”“第二”等僅用于區(qū)別不同對象，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量、特定順序或主次關系。在本申請實施例的描述中，“多個”的含義是兩個以上，除非另有明確具體的限定。

[0053]在本文中提及“實施例”意味著，結合實施例描述的特定特征、結構或特性可以包含在本申請的至少一個實施例中。在說明書中的各個位置出現該短語并不一定均是指相同的實施例，也不是與其它實施例互斥的獨立的或備選的實施例。本領域技術人員顯式地和隱式地理解的是，本文所描述的實施例可以與其它實施例相結合。

[0054]在本申請實施例的描述中，術語“和/或”僅僅是一種描述關聯對象的關聯關系，表示可以存在三種關系，例如A和/或B，可以表示：單獨存在A，同時存在A和B，單獨存在B這三種情況。另外，本文中字符“/”，一般表示前后關聯對象是一種“或”的關系。

[0055]在本申請實施例的描述中，術語“多個”指的是兩個以上(包括兩個)，同理，“多組”指的是兩組以上(包括兩組)，“多片”指的是兩片以上(包括兩片)。

[0056]在本申請實施例的描述中，技術術語“中心”“縱向”“橫向”“長度”“寬度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“豎直”“水平”“頂”“底”“內”“外”“順時針”“逆時針”“軸向”“徑向”“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本申請實施例和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本申請實施例的限制。

[0057]在本申請實施例的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，技術術語“安裝”“相連”“連接”“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;也可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本申請實施例中的具體含義。

[0058]本申請所公開的“范圍”可以采用下限和上限的形式來限定，給定范圍是通過選定一個下限和一個上限進行限定的，選定的下限和上限限定了特別范圍的邊界。這種方式進行限定的范圍可以是包括端值或不包括端值的，任一個端值可以獨立地被包括或不被包括，并且可以進行任意地組合，即任何下限可以與任何上限組合形成一個范圍。例如，如果針對特定參數列出了60~120和80~110的范圍，理解為60~110和80~120的范圍也是預料到的。此外，如果列出的最小范圍值1和2，且如果還列出了最大范圍值3，4和5，則下面的范圍可全部預料到：1~3、1~4、1~5、2~3、2~4和2~5。在本申請中，除非有其他說明，數值范圍“a~b”表示a到b之間的任意實數組合的縮略表示，其中a和b都是實數。例如數值范圍“0~5”表示本文中已經全部列出了“0~5”之間的全部實數，“0~5”只是這些數值組合的縮略表示。另外，當表述某個參數為≥2的整數，則相當于列出了該參數為例如整數2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。比如，當表述某個參數為選自“2~10”的整數，相當于列出了整數2、3、4、5、6、7、8、9和10。

[0059]在本申請中，以“含有”、“包含”、“包括”等詞語描述的開放式技術特征或技術方案中，如無其他說明，不排除所列成員之外的額外成員，可視為既提供了由所列成員構成的封閉式特征或方案，還提供了在所列成員之外還包括額外成員的開放式特征或方案。例如，A包括a1、a2和a3，如無其他說明，可以還包括其他成員，也可以不包括額外成員，可視為既提供了“A由a1、a2和a3組成”的特征或方案，還提供了“A不僅包括a1、a2和a3，還包括其他成員”的特征或方案。在本申請中，如無其他說明，A(如B)，表示B為A中的一種非限制性示例，可以理解A不限于為B。

[0060]在本申請中，“可選地”、“可選的”、“可選”，指可有可無，也即指選自“有”或“無”兩種并列方案中的任一種。如果一個技術方案中出現多處“可選”，如無特別說明，且無矛盾之處或相互制約關系，則每項“可選”各自獨立。

[0061]目前，在電池的負極材料中，碳材料的使用較為廣泛，其中，石墨化碳材料由于使用壽命長、結構穩(wěn)定、成本低等優(yōu)勢得到了大規(guī)模的商業(yè)應用化。石墨化爐為一種可生成石墨材料的設備，其使用壽命的長短對于石墨以及電池的生產制造至為重要。

[0062]在連續(xù)石墨化爐窯生產過程中，正電極從物料的進料端沿物料通道的延伸方向插入到爐體的物料通道內的核心溫度區(qū)，負電極從爐體側面插入到物料通道內，正電極與負電極相間隔，通電后在物料通道內產生電場，物料通道內的物料經過該電場時基于自身的電阻會產生焦耳熱，從而會形成高溫區(qū)域，在經過該高溫區(qū)域后，物料能夠實現石墨化。

[0063]石墨化爐的正電極上端通常需要伸出至爐體外與電源進行電連接，連續(xù)石墨化爐在運行過程中爐內一般為微負壓，會有少量空氣從正電極的插入口處進入到物料通道內，而且物料通道內的溫度較高，使得插入口處的正電極(通常為石墨電極)容易被氧化，導致插入口處對應的正電極部位會逐漸發(fā)生氧化變小，達到一定程度時可能造成正電極的下端掉入爐內，影響石墨化爐的使用壽命。

[0064]另外，在連續(xù)石墨化爐的生產過程，正電極的底部靠近物料通道內的核心溫度區(qū)，物料通道內的物料一致沿正電極向下流動，在物料的流動過程中會對正電極造成較大的磨損，同樣會降低正電極的使用壽命。

[0065]基于此，請參閱圖1和圖2，本申請一實施方式提供了一種石墨化爐100，該石墨化爐100包括爐體110、第一電極120和第二電極130。其中，爐體110內設置有物料通道111，該物料通道111由爐體110的上部向下部延伸;第一電極120沿著物料通道111的延伸方向設置且部分設置在物料通道111內;第一電極120包括基體121和設于基體121表面的第一耐磨導電層122;第二電極130與第一電極120的極性相反;該第二電極130伸至物料通道111內并與第一電極120間隔設置。

[0066]本申請上述的石墨化爐100，通過在基體121的表面上設置第一耐磨導電層122，能夠有效地提高第一電極120的耐磨性，降低物料通道111內的物料沿第一電極120向下流動時對基體121造成的磨損;同時能夠提供良好的導電性對物料進行有效地加熱使其石墨化;并且，該第一耐磨導電層122能夠有效地隔離氧氣與基體121的直接接觸，緩解基體121對應插入口處的部位被氧化的情況。通過上述的第一耐磨導電層122，能夠有效地延長第一電極120的使用壽命，從而提升石墨化爐100的使用壽命。

[0067]需要說明的是，上述的第一電極120為正電極，第二電極130為負電極。第一電極120和第二電極130均可采用石墨電極。石墨化爐100還包括電源140，第一電極120和第二電極130分別與電源140的正極和負極相連接。若石墨化爐100呈豎直方式布置，即物料通道111為豎直設置，物料在重力的作用下沿物料通道111向下流動，與物體自然流動規(guī)律相一致，則第一電極120在豎直方向延伸。若石墨化爐100呈水平方式布置，即物料通道為水平設置，物料在水平方向上沿物料通道111流動，則第一電極120在水平方向延伸。圖1中為豎式的石墨化爐100，該石墨化爐100內物料通道111的延伸方向為豎直方向。

[0068]可以理解地，第一耐磨導電層122是指具有較好的耐磨性能，同時具有較好的導電性能的涂層。

[0069]在其中一些實施例中，第一耐磨導電層122包括第一粘結劑、第一導電劑和第一耐磨填料。其中，第一粘結劑包括酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、雙馬樹脂、乙烯基樹脂和氰酸酯樹脂中的一種或多種。第一導電劑包括碳材料、金屬材料和導電聚合物中的一種或多種。其中，碳材料包括石墨烯、氧化石墨烯、碳纖維和碳納米管中的一種或多種;金屬材料包括銀粉、銅粉、銀纖維和銅纖維中的一種或多種。第一耐磨填料包括聚L-谷氨酸石墨烯復合物、碳化硼粉末、碳化硅粉末、金屬粉末和氧化鋁粉末中的一種或多種。

[0070]通過采用上述的第一粘結劑、第一導電劑和第一耐磨填料組成第一耐磨導電層122，能夠使第一耐磨導電層122具有較好的耐磨性和導電性，且摩擦系數較小、表面滑動性較好。通過在基體121的表面設置上述的第一耐磨導電層122，有利于使第一電極120及石墨化爐100具有較長的使用壽命。

[0071]在其中一些實施例中，第一耐磨導電層122中第一粘結劑、第一導電劑和第一耐磨填料的質量比為1~3：5~7：2~4。將各組分控制在上述范圍內，有利于使第一耐磨導電層122具有較好的耐磨性和導電性，具有較低的摩擦系數和較好的表面滑動性;有利于延長第一電極120以及石墨化爐100的使用壽命。

[0072]在其中一些實施例中，第一耐磨導電層122的厚度為30μm~200μm。將第一耐磨導電層122的厚度控制在上述范圍內，有利于提高第一電極120的耐磨性，延緩第一電極120被氧化和磨損，進而延長第一電極120的使用壽命。

[0073]可以理解的是，第一耐磨導電層122的厚度可為30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm以及上述任意兩個數值所形成的范圍內的任意數值。

[0074]在其中一些實施例中，第一耐磨導電層122的熱膨脹系數為10×10-6/℃~100×10-6/℃。如此，該第一耐磨導電層122具有較小的熱膨脹系數，在物料通道111內溫度較高的情況下，該第一耐磨導電層122不易出現開裂失效的情況。

[0075]可理解地，第一耐磨導電層122的熱膨脹系數可為10×10-6/℃、20×10-6/℃、30×10-6/℃、40×10-6/℃、50×10-6/℃、60×10-6/℃、70×10-6/℃、80×10-6/℃、90×10-6/℃、100×10-6/℃以及上述任意兩個數值所形成的范圍內的任意數值。

[0076]在其中一些實施例中，第一耐磨導電層122在23±2℃、相對濕度50±5%條件下的磨轉次數為9000轉~11000轉。如此，該第一耐磨導電層122具有良好的耐磨性，能夠有效地提升第一電極120抵抗物料沖刷的能力，提升第一電極120的使用壽命。

[0077]在其中一些實施例中，第一耐磨導電層122的摩擦系數為0.2~0.4。如此，該第一耐磨導電層122具有較小的摩擦系數，其表面具有較好的滑動性，有利于進一步減小物料通道111內的物料流動過程中對基體121的磨損，從而有利于提升第一電極120的使用壽命。

[0078]可以理解的是，第一耐磨導電層122的摩擦系數可為0.2、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.3、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.4以及上述任意兩個數值所形成的范圍內的任意數值。

[0079]在其中一些實施例中，第一耐磨導電層122的電導率為50μS/cm~1000mS/cm。如此，第一耐磨導電層122具有合適的電導率，能夠有效地使基體121與電源140接觸部位之間形成導通，有利于將電流引入物料中對物料進行加熱。

[0080]可以理解的是，第一耐磨導電層122的電導率可為50μS/cm、100μS/cm、500μS/cm、1mS/cm、10mS/cm、100mS/cm、300mS/cm、500mS/cm、800mS/cm、1000mS/cm以及上述任意兩個數值所形成的范圍內的任意數值。

[0081]在其中一些實施例中，第一電極120還包括第二耐磨導電層123，第二耐磨導電層123設置在基體121和第一耐磨導電層122之間。通過在第一耐磨導電層122的內側設置第二耐磨導電層123，形成雙涂層結構，有利于進一步提高第一電極120的耐磨性和抗氧化性，進一步延長第一電極120的使用壽命和石墨化爐100的使用壽命。

[0082]可以理解地，第二耐磨導電層123是指具有較好的耐磨性能，同時具有較好的導電性能的涂層。

[0083]在其中一些實施例中，第二耐磨導電層123的材料包括第二粘結劑、第二導電劑和第二耐磨填料。其中，第二粘結劑包括酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、雙馬樹脂、乙烯基樹脂和氰酸酯樹脂中的一種或多種;第二導電劑包括碳材料、金屬材料和導電聚合物中的一種或多種;其中，碳材料包括石墨烯、氧化石墨烯、碳纖維和碳納米管中的一種或多種;金屬材料包括銀粉、銅粉、銀纖維和銅纖維中的一種或多種。第二耐磨填料包括聚L-谷氨酸石墨烯復合物、碳化硼粉末、碳化硅粉末、金屬粉末和氧化鋁粉末中的一種或多種。如此，通過采用上述的第二粘結劑、第二導電劑和第二耐磨填料組成的第二耐磨導電層123，與第一耐磨導電層122相結合，能夠有效地延長第一電極120的使用壽命。

[0084]在其中一些實施例中，第二耐磨導電層123中上述第二粘結劑、第二導電劑和第二耐磨填料的質量比為2~4：4~8：1~2。如此，有利于使第二耐磨導電層123具有較好的耐磨性能，同時具有較好的導電性。

[0085]在其中一些實施例中，第二耐磨導電層123與第一耐磨導電層122的厚度比值為1:1~8.7。如此，使第一耐磨導電層122的厚度與第二耐磨導電層123相等或大于第二耐磨導電層123的厚度，有利于使第一耐磨導電層122具有較好的耐磨性，有利于使第一電極120使用過程中較好地保持其雙層涂層結構，有利于延長第一電極120的使用壽命。

[0086]可理解地，第二耐磨導電層123與第一耐磨導電層122的厚度比值可為1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:8.7以及上述任意兩個比值所形成的范圍內的任意比值。

[0087]可選地，第二耐磨導電層123與第一耐磨導電層122的厚度比值為1:1~4.3。

[0088]在其中一些實施例中，第二耐磨導電層123的厚度為20μm~40μm。如此，與厚度為30μm~200μm的第一耐磨導電層122相結合，有利于延長第一電極120的使用壽命?？衫斫獾?，第二耐磨導電層123的厚度可為20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm、40μm以及上述任意兩個數值所形成的范圍內的任意數值。

[0089]在其中一些實施例中，第二耐磨導電層123與第一耐磨導電層122的熱膨脹系數比值為1:1~1.5。如此，使第二耐磨導電層123與第一耐磨導電層122的熱膨脹系數接近，能夠使第二耐磨導電層123和第一耐磨導電層122更好地匹配，更加有利于緩解涂層在物料通道111內溫度較高的環(huán)境下發(fā)生開裂的情況，有利于延長第一電極120的使用壽命。將第一耐磨導電層122的熱膨脹系數設置為與第二耐磨導電層123相等，或比第二耐磨導電層123的熱膨脹系數略大，能夠更好地兼顧內部產生的膨脹，利于內部膨脹力的釋放。

[0090]可以理解的是，第二耐磨導電層123與第一耐磨導電層122的熱膨脹系數比值可為1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5以及上述任意兩個比值所形成的范圍內的任意比值。

[0091]可選地，第二耐磨導電層123與第一耐磨導電層122的熱膨脹系數比值為1:1~1.2。如此，能夠使第二耐磨導電層123和第一耐磨導電層122之間更好地匹配，同時有利于內部膨脹力的釋放，緩解涂層開裂的情況。

[0092]在其中一些實施例中，第二耐磨導電層123的熱膨脹系數為5×10-6/℃~30×10-6/℃。如此，第二耐磨導電層123具有合適的熱膨脹系數，與特定熱膨脹系數的第一耐磨導電層122相結合，能夠使第一電極120具有較長的使用壽命。

[0093]可理解的是，第二耐磨導電層123的熱膨脹系數可為5×10-6/℃、8×10-6/℃、10×10-6/℃、12×10-6/℃、15×10-6/℃、18×10-6/℃、20×10-6/℃、22×10-6/℃、25×10-6/℃、28×10-6/℃、30×10-6/℃以及上述任意兩個數值所形成的范圍內的任意數值。

[0094]在其中一些實施例中，第二耐磨導電層123在23±2℃、相對濕度50±5%條件下的磨轉次數為6000轉~8000轉。如此，第二耐磨導電層123具有較好的耐磨性能，有利于抵抗物料對基體121的沖刷，有利于提升第一電極120的使用壽命。

[0095]在其中一些實施例中，第二耐磨導電層123的摩擦系數為0.3~0.6。如此，第二耐磨導電層123具有較小的摩擦系數，當第一耐磨導電層122被磨損之后，該第二耐磨導電層123仍然能夠使第一電極120的表面保持較好的滑動性，有利于減小物料對第一電極120的磨損。

[0096]可以理解的是，第二耐磨導電層123的摩擦系數可為0.3、0.32、0.35、0.38、0.4、0.42、0.45、0.48、0.5、0.52、0.55、0.58、0.6以及上述任意兩個數值所形成的范圍內的任意數值。

[0097]在其中一些實施例中，第二耐磨導電層123的電導率為10μS/cm~500mS/cm。如此，第二耐磨導電層123具有較高的電導率，能夠有效地使第一電極120與電源140接觸部位之間形成導通，有利于將電流引入物料中對物料進行加熱?？梢岳斫獾?，第二耐磨導電層123的電導率可為10μS/cm、50μS/cm、100μS/cm、200μS/cm、500μS/cm、800μS/cm、1mS/cm、100mS/cm、200mS/cm、300mS/cm、400mS/cm、500mS/cm以及上述任意兩個數值所形成的范圍內的任意數值。

[0098]如圖1所示，在其中一些實施例中，第二電極130沿物料通道111的徑向延伸;第二電極130的數量為多個，多個第二電極130沿物料通道111的周向間隔設置。如此，有利于使物料通道111的橫截面內的電場分布更加均勻，有利于提高物料石墨化的均勻性。

[0099]可選地，第二電極130可設置在爐體110的中下部，第一電極120與第二電極130互相垂直設置。

[0100]在其中一些實施例中，石墨化爐100還包括上料單元，上料單元包括料倉151和料管152。料倉151設置在爐體110的上方，料倉151通過料管152與爐體110內的物料通道111連通，用于向物料通道111內送入待石墨化的物料?？蛇x地，在料倉151和料管152的連接處還可以設置物料切斷閥153，以控制物料在物料通道111內的流動。

[0101]在其中一些實施例中，石墨化爐100還包括尾氣處理單元160，尾氣處理單元160與物料通道111的上部連通。進入石墨化爐100的物料為可石墨化的碳質材料，如石油焦、煤焦炭以及瀝青等，物料從上料單元進入石墨化爐100的物料通道111之后，在物料通道111內進行石墨化，獲得負極石墨材料產品。物料石墨化過程中逸出的揮發(fā)分尾氣在物料通道111的上部匯集后進入尾氣處理單元160進行尾氣處理。

[0102]在其中一些實施例中，石墨化爐100還包括冷卻出料單元170，該冷卻出料單元170設于爐體110的下方，并與物料通道111的底部連通，主要用于對石墨化后的物料進行冷卻，同時對物料進行出料。具體地，如圖1所示，該冷卻出料單元170設有水冷夾套，冷卻介質可以是循環(huán)水。石墨化后的物料通過該冷卻出料單元170能夠進行充分冷卻降溫，降溫后的物料可通過排料系統(tǒng)(圖未示)將物料排出，排料系統(tǒng)可為下料螺旋。

[0103]本申請一實施方式，提供了一種電池生產設備(圖未示)，該電池生產設備包括本申請上述的石墨化爐100，該石墨化爐100用于生產電池的負極石墨材料。通過采用本申請上述的石墨化爐100，本申請的電池生產設備具有較高的使用壽命。

[0104]可以理解的是，電池生產設備除了包括石墨化爐 100 以生產電池的負極石墨材料以外，還可以包括生產電池其它材料的相關設備。

[0105]該電池生產設備可以為電池生產產線，該電池生產產線中的多個設備可以設置于同一集中場所，或者，也可以設置于分立的不同場所。

[0106]需要說明的是，在本申請上述各實施例中，僅列舉出了石墨化爐100中的部分結構，除了上文各實施例中所涉及的結構以外，本申請中的石墨化爐 100 還可以包括相關技術中石墨化爐的其它系統(tǒng)結構，例如，電極的電學系統(tǒng)、電極的夾持系統(tǒng)等。各系統(tǒng)的相關技術方案可以參見相關技術中的具體描述，本文不再做具體論述。

[0107]為了使本申請所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚，以下將結合實施例對本申請進行進一步詳細說明。顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本申請及其應用的任何限制?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例都屬于本申請保護的范圍。

[0108]實施例中未注明具體技術或條件的，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產品。

[0109]實施例1：

[0110](1)第一電極制備

[0111]將第二粘結劑酚醛樹脂、第二導電劑石墨烯與碳納米管混合物(質量比2:8)和第二耐磨填料聚L-谷氨酸與石墨烯混合物(質量比3:7)，按照質量比2.5：7.5：1混合，加入溶劑乙醇，攪拌均勻形成固含量為70%的第二漿料，將上述第二漿料涂覆在石墨基體上，在90℃下干燥，形成厚度為20μm的第二耐磨導電層。其中，第二耐磨導電層的熱膨脹系數為20×10-6/℃，磨轉次數為6000轉，摩擦系數為0.3，電導率為400mS/cm。

[0112]將第一粘結劑環(huán)氧樹脂、第一導電劑氧化石墨烯與鋁粉混合物(質量比4:6)和第一耐磨填料聚L-谷氨酸與石墨烯混合物(質量比3:7)按照質量比1：5：4混合，加入溶劑乙醇，攪拌均勻形成固含量為70%的第一漿料，將上述第一漿料涂覆在第二耐磨導電層上，在90℃下干燥，形成厚度為30μm的第二耐磨導電層，從而得到第一電極。其中，第一耐磨導電層的熱膨脹系數為25×10-6/℃，磨轉次數為9000轉，摩擦系數為0.25，電導率為100mS/cm。

[0113](2)電極組裝

[0114]將上述的第一電極作為石墨化爐的正電極，安裝到豎式石墨化爐的物料通道內，并使第一電極沿物料通道的延伸方向設置;采用石墨電極作為負電極，安裝到石墨化爐的爐體中下部，伸至物料通道內并與第一電極間隔設置，負電極沿水平設置，負電極的數量為6個，多個負電極沿物料通道的圓周方向間隔設置，組裝成石墨化爐。

[0115](3)使用壽命評估

[0116]采用上述的石墨化爐生產石墨，當爐阻達到1.2mΩ時將第一電極向物料通道內伸入直至爐阻降低到0.5mΩ左右。經測試，采用該石墨化爐生產300噸石墨，第一電極向物料通道內伸入長度為16cm。

[0117]可以理解，在生產相同量的石墨的情況下，如果第一電極向物料通道內的伸入長度越短，則該第一電極能夠使用的時間越長，表示該第一電極的使用壽命更長;相反，如果第一電極向物料通道內的伸入長度越長，則該第一電極能夠使用的時間越短，表示該第一電極的使用壽命更短。

[0118]實施例2：

[0119](1)第一電極制備

[0120]將第二粘結劑雙馬樹脂、第二導電劑石墨烯與碳納米管混合物(質量比4:6)和第二耐磨填料聚L-谷氨酸與石墨烯混合物(質量比4:6)，按照質量比2：7：1混合，加入溶劑乙醇，攪拌均勻形成固含量為70%的第二漿料，將上述第二漿料涂覆在石墨基體上，在90℃下干燥，形成厚度為20μm的第二耐磨導電層。其中，第二耐磨導電層的熱膨脹系數為30×10-6/℃，磨轉次數為6500轉，摩擦系數為0.35，電導率為350mS/cm。

[0121]將第一粘結劑乙烯基樹脂、第一導電劑氧化石墨烯與鋁粉混合物(質量比6:4)和第一耐磨填料聚L-谷氨酸與石墨烯混合物(質量比4:6)，按照質量比2：5：4混合，加入溶劑乙醇，攪拌均勻形成固含量為70%的第一漿料，將上述第一漿料涂覆在第二耐磨導電層上，在90℃下干燥，形成厚度為30μm的第二耐磨導電層，從而得到第一電極。其中，第一耐磨導電層的熱膨脹系數為30×10-6/℃，磨轉次數為10000轉，摩擦系數為0.3，電導率為90mS/cm。

[0122](2)電極組裝

[0123]將上述的第一電極作為石墨化爐的正電極，安裝到豎式石墨化爐的物料通道內，并使第一電極沿物料通道的延伸方向設置;采用石墨電極作為負電極，安裝到石墨化爐的爐體中下部，伸至物料通道內并與第一電極間隔設置，負電極沿水平設置，負電極的數量為6個，多個負電極沿物料通道的圓周方向間隔設置，組裝成石墨化爐。

[0124](3)使用壽命評估

[0125]采用上述的石墨化爐生產石墨，當爐阻達到1.2mΩ時將第一電極向物料通道內伸入直至爐阻降低到0.5mΩ左右。經測試，采用該石墨化爐生產300噸石墨，第一電極向物料通道內伸入長度為13cm。

[0126]實施例3：

[0127](1)第一電極制備

[0128]將第二粘結劑氰酸酯樹脂、第二導電劑石墨烯與氧化石墨烯混合物(質量比5:5)和第二耐磨填料聚L-谷氨酸與石墨烯混合物(質量比6:4)，按照質量比3：6：1混合，加入溶劑乙醇，攪拌均勻形成固含量為70%的第二漿料，將上述第二漿料涂覆在石墨基體上，在90℃下干燥，形成厚度為20μm的第二耐磨導電層。其中，第二耐磨導電層的熱膨脹系數為28×10-6/℃，磨轉次數為7000轉，摩擦系數為0.4，電導率為300mS/cm。

[0129]將第一粘結劑環(huán)氧樹脂、第一導電劑氧化石墨烯與鋁粉混合物(質量比4:6)和第一耐磨填料聚L-谷氨酸與石墨烯混合物(質量比5:5)，按照質量比3：5：4混合，加入溶劑乙醇，攪拌均勻形成固含量為70%的第一漿料，將上述第一漿料涂覆在第二耐磨導電層上，在90℃下干燥，形成厚度為30μm的第一耐磨導電層，從而得到第一電極。其中，第一耐磨導電層的熱膨脹系數為35×10-6/℃，磨轉次數為11000轉，摩擦系數為0.4，電導率為80mS/cm。

[0130](2)電極組裝

[0131]將上述的第一電極作為石墨化爐的正電極，安裝到豎式石墨化爐的物料通道內，并使第一電極沿物料通道的延伸方向設置;采用石墨電極作為負電極，安裝到石墨化爐的爐體中下部，伸至物料通道內并與第一電極間隔設置，負電極沿水平設置，負電極的數量為6個，多個負電極沿物料通道的圓周方向間隔設置，組裝成石墨化爐。

[0132](3)使用壽命評估

[0133]采用上述的石墨化爐生產石墨，當爐阻達到1.2mΩ時將第一電極向物料通道內伸入直至爐阻降低到0.5mΩ左右。經測試，采用該石墨化爐生產300噸石墨，第一電極向物料通道內伸入長度為10cm。

[0134]對比例1：

[0135](1)電極組裝

[0136]將石墨電極作為石墨化爐的正電極，安裝到豎式石墨化爐的物料通道內，并使第一電極沿物料通道的延伸方向設置;采用石墨電極作為負電極，安裝到石墨化爐的爐體中下部，伸至物料通道內并與第一電極間隔設置，負電極沿水平設置，負電極的數量為6個，多個負電極沿物料通道的圓周方向間隔設置，組裝成石墨化爐。

[0137](2)使用壽命評估

[0138]采用上述的石墨化爐生產石墨，當爐阻達到1.2mΩ時將第一電極向物料通道內伸入直至爐阻降低到0.5mΩ左右。經測試，采用該石墨化爐生產300噸石墨，第一電極向物料通道內伸入長度為210cm。

[0139]測試方法：

[0140](1)熱膨脹系數測試

[0141]提供一塊具有涂層的石墨樣品作為復合樣品，提供一塊沒有涂層的石墨樣品作為基體樣品;使用精密測量工具分別測量復合樣品上涂層的橫截面積Ac和基體的橫截面積As;在相同的實驗環(huán)境下，使用熱膨脹儀同時測量基體樣品的熱膨脹系數αs和復合樣品的熱膨脹系數αb;根據公式αc=(αbAb-αsAs)/Ac計算涂層的熱膨脹系數，其中Ab為復合樣品的總橫截面積。

[0142](2)磨轉次數測試

[0143]采用JM-1型漆膜磨耗儀評估在23±2℃、相對濕度50±5%條件下，涂層在摩擦力作用下的抗磨損能力。具體地：提供具有涂層的圓形石墨樣品，將樣品安裝在磨耗儀上，使用修整好的橡膠砂輪進行砂磨;在測試過程中，觀察涂層表面的磨損情況，當涂層出現明顯磨損或磨穿時停止砂磨，記錄此時的磨轉次數。

[0144](3)摩擦系數測試

[0145]取兩個200mm×80mm的具有涂層的石墨樣品，將其中一個樣品用雙面膠固定在PCF-03 摩擦系數儀的試驗板上，另一個樣品按測試要求裁切合適后固定在專用滑塊上;將固定有樣品的滑塊輕輕地放在試驗板上樣品的中央，將滑塊前部豎銷插入傳感器銷軸孔內，確保設備傳感器回位到原點;按下試驗按鍵開始試驗，儀器自動記錄數據并計算出摩擦系數。

[0146](4)電導率測試

[0147]提供具有涂層的石墨樣品，確保涂層表面平整、清潔、無油污、雜質等，以保證探針與涂層之間良好的接觸;將四探針測試儀的四根探針輕輕放置在涂層表面，使探針與涂層緊密接觸，且保持探針之間的間距相等;開啟測試儀，設置合適的電流值，通過恒流源向外面兩根探針通入電流，同時測量中間兩根探針間的電位差;根據測量得到的電流I、電壓U以及探針間距S，代入公式ρ=2πSU/I計算出電阻率ρ;進而得到涂層電導率σ=1/ρ。

[0148]需要說明的是，本申請不限定于上述實施方式。上述實施方式僅為示例，在本申請的技術方案范圍內具有與技術思想實質相同的構成、發(fā)揮相同作用效果的實施方式均包含在本申請的技術范圍內。此外，在不脫離本申請主旨的范圍內，對實施方式施加本領域技術人員能夠想到的各種變形、將實施方式中的一部分構成要素加以組合而構筑的其它方式也包含在本申請的范圍內。

說明書附圖(2)