人造石墨负极材料气氛炉烧结工艺要点

人造石墨生产的第一步，是把造粒好的焦粒装填到石墨匣钵里，匣钵装满之后盖上盖，放到推板窑的进料端。装舟的时候，原料的松装密度要控制好，不能装太满，也不能压太实，因为碳化过程中原料会分解出挥发分，如果压太实，挥发分排不出来，会在匣钵里形成高压，造成原料鼓泡、开裂，影响颗粒形貌。一般松装密度控制在0.8-1.0g/cm³，根据不同原料的性质调整。

匣钵盖和匣钵本体之间要留适当的缝隙，让挥发分可以顺利排出去，同时不能缝隙太大，不然炉内的气氛会串流，杂质容易进到匣钵里。装完舟之后，匣钵在进料端的预热带先预热，把原料表面吸附的水分慢慢排出去，避免进到高温区之后水分快速蒸发，冲开匣钵盖或者造成颗粒飞溅。

连续式负极气氛炉

升温阶段不是越快越好，要分阶段控制。从室温到600℃这个区间，是原料里的轻质挥发分排出的阶段，升温速率不能太快，一般控制在1-2℃/min，不然挥发分剧烈释放，会把颗粒带出来，造成原料损失，也会在炉内形成大量焦油。这个阶段要保证炉内的惰性气体流量足够大，把分解出来的挥发分及时带出炉外，不要让焦油在炉顶低温区冷凝。

600℃到1000℃这个区间，是原料的深度碳化阶段，焦粒里的重质焦油、 residual 碳氢化合物逐步分解，这个阶段升温速率可以适当加快，到1000℃左右保温一段时间，让碳化反应充分进行。这个阶段要注意炉内的氧含量必须控制在低位，不然碳在高温下会氧化烧损，收率下降。

多温区独立控温气氛炉

1000℃到最终碳化温度（一般1200-1400℃）这个区间，是碳材料结构逐步稳定的阶段，升温速率可以再调整，最终在最高温度保温2-4小时，让整个匣钵里的原料都达到均匀的碳化程度。如果是做包覆处理，会在这个阶段通入少量碳氢气体，让气体在高温下裂解，在石墨颗粒表面沉积一层无定形碳，提升材料的首效和循环性能。

气氛炉一般通氮气作为保护气，成本比氩气低很多，在1400℃以下的碳化温度，氮气足够稳定，不会和碳材料反应。通气的位置很讲究：一般在高温保温区通入新鲜的高纯氮气，让气流从高温区往进料端方向流动，这样可以把分解出来的挥发分带着往低温区走，最终从进料端的排气口排出去，不要让逆向的气流把杂质带到高温区的产品里。

炉内要保持微正压，一般比外界高50-100Pa，防止外界空气通过密封缝隙渗进炉内。要定期检测炉内不同位置的氧含量，一般要求在高温区氧含量低于50ppm，如果氧含量高了，要检查炉体密封，调整氮气流量。尾气从进料端排出来之后，不能直接排到大气里，因为里面有焦油、可燃气体，要配套尾气处理系统，先把焦油冷凝收集，然后把可燃气体焚烧处理，达标之后再排放，满足环保要求。

气氛炉微正压气路控制

保温结束之后，匣钵进入冷却段，这个阶段不能冷却太快，不然石墨匣钵因为热应力容易开裂，缩短匣钵使用寿命。一般先自然冷却到800℃以下，再通过夹套水冷或者通氮气强制冷却，到出料端的时候匣钵温度要降到100℃以下，方便工人出料操作。冷却段的气流方向要和加热段一致，不要在冷却段形成紊流，把粉尘吹到产品表面。

出料的时候，要等匣钵温度降下来再开出料口，不然热的碳材料接触空气会氧化，甚至自燃。生产车间里要保持干燥，不要有水汽进到出料端，不然材料吸潮，影响后续电池的加工。

气氛炉水冷冷段结构

如果做出来的材料首次效率低，表面有氧化的迹象，就要检查炉内氧含量是不是偏高，炉体密封有没有问题，氮气纯度够不够；如果材料的批次差大，不同位置烧出来的碳化程度不一样，就要检查温场均匀性，调整每个温区的加热功率；如果炉子里焦油积累多，滴到匣钵上污染产品，就要调整氮气流量，把挥发分及时带出去，同时定期清理炉顶的冷凝区。

匣钵的使用寿命也要注意，一般匣钵使用几十次之后，会因为反复热胀冷缩出现开裂、变形，要及时更换，不然匣钵开裂了，保护气氛进去，原料就会氧化。志远的气氛炉设计了合理的匣钵支撑结构，减少匣钵的变形，延长匣钵使用寿命，帮助客户降低耗材成本。

气氛炉烧结完成的负极材料

人造石墨负极的气氛炉烧结工艺，是一个系统工程，从装舟、升温、气氛控制到冷却出料，每个环节都会影响最终材料的性能。东莞志远工业设备在设计气氛炉的时候，已经把这些工艺细节考虑进去，配套提供工艺调试服务，帮助客户快速找到最优的生产参数，实现稳定量产。