锂电池负极材料烧结常见问题与气氛炉优化方向

这是负极材料生产最常见的问题，烧出来的材料颜色发灰、发黑，不是正常的黑色，测首次效率比目标值低1-2%。原因就是炉内有漏点，空气渗进去了，微量氧气在高温下和碳材料反应，表面形成氧化层，这些氧化层在电池首次充放电的时候会分解，消耗电解液，降低首次效率。

解决方法：首先检查炉体的密封，特别是进料端和出料端的密封结构，看有没有缝隙，调整炉内微正压，保持炉内压力比外界高50Pa以上，让气体只能从炉里往外流，不会外面的空气往里渗；然后在线检测炉内氧含量，把氧含量控制在100ppm以下；氮气纯度要够，不要用纯度不够的普氮，要用99.99%以上的高纯氮。

微正压密封气氛炉

同一炉生产出来的材料，靠加热元件近的位置烧过了，靠两边和门口的位置烧生了，不同位置的材料比容量、首次效率差很多，电池客户没法用。这个问题的原因是温场不均匀，炉膛里温差大。

解决方法：把炉膛改成多温区独立控温，根据实际测温结果调整每个温区的加热功率，把整个有效加热区的温差控制在±5℃以内；加热元件在炉膛上下左右均匀布置，不要集中在底部；匣钵在推板上均匀摆放，不要局部堆料。定期做炉温均匀性测试，用热电偶测炉膛不同位置的温度，及时调整加热参数。

均匀温场多区控温结构

生产一段时间之后，炉顶和管道里会积累厚厚的焦油，有时候焦油滴下来，落到匣钵里的原料上，造成产品污染，出现杂质点。原因是升温阶段挥发分太多，氮气流量不够，没有把这些挥发分及时带出炉外，挥发分在低温区冷凝成焦油。

解决方法：在升温段加大氮气流量，让气流把分解出来的挥发分及时带出去；在炉顶设计倾斜的集油结构，让焦油顺着倾斜的壁流到集油槽里，不会直接滴到产品上；定期停炉清理炉内积累的焦油；配套冷凝收集装置，把尾气里的焦油先冷凝回收，不要让焦油在管道里积累。

带焦油收集结构的气氛炉

刚买的新匣钵，用几十次就开裂、变形，更换成本很高。这个问题一方面是升温冷却太快，匣钵热胀冷缩应力大；另一方面是匣钵在炉膛里受热不均匀，局部温差大，变形开裂快。

解决方法：控制升温速率和冷却速率，不要从高温快速降到室温，减少热冲击；匣钵在推板上平稳支撑，不要悬空，避免局部受力；匣钵材质选高密度的石墨或者碳化硅材质，强度更高，抗热震性能更好。好的炉膛设计会让匣钵上下受热均匀，减少局部温差，匣钵使用寿命可以延长30%以上。

低耗材运行的连续气氛炉

很多老炉子开起来电费、氮气费很高，生产成本下不来。原因是保温材料老化，炉体散热大；密封不好，要一直通大量氮气维持正压。解决方法是升级炉体保温，用低导热的陶瓷纤维材料替换老的重质耐火砖，减少散热；改进炉体密封结构，减少空气渗入，降低氮气消耗。虽然改造有一次性投入，但是运行半年左右就能通过节省的电费和氮气费收回来。

节能型负极气氛炉

负极材料气氛炉生产中的常见问题，大多和温场、密封、结构设计有关，选对设备、做好日常维护，就能稳定生产出合格的负极材料。东莞志远工业设备针对这些常见问题，优化了气氛炉的密封、温场和焦油收集结构，帮助客户提升成品率，降低生产成本，可提供旧炉改造和新炉定制服务。