我國(guó)生產(chǎn)石墨負(fù)極材料，石墨化爐和石墨坩堝是不可或缺的。目前，這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)中存在諸多值得我們關(guān)注的細(xì)節(jié)，這些細(xì)節(jié)不僅關(guān)系到廠商的成本，還直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。

圓形再生石墨坩堝的廣泛使用

國(guó)內(nèi)多數(shù)生產(chǎn)石墨負(fù)極材料的廠商，普遍使用圓形的再生石墨坩堝。這些坩堝是由石墨化石油焦和瀝青等材料混合壓制而成，經(jīng)過焙燒碳化后即可使用。由于其成本較低，因此在生產(chǎn)中占據(jù)了不可替代的位置。每年，市場(chǎng)上都會(huì)有大量圓形再生石墨坩堝出現(xiàn)，數(shù)量超過一百萬(wàn)個(gè)。這是廠商在考慮生產(chǎn)成本后做出的決定，因?yàn)檫@樣的選擇可以降低成本。但這類坩堝也存在一些問題，例如可能影響產(chǎn)品質(zhì)量等。

圓形石墨坩堝使用較多，其成本在負(fù)極材料中占比超過20%，生產(chǎn)一噸石墨負(fù)極材料需消耗約2.5個(gè)坩堝。生產(chǎn)中存在明顯問題，煤瀝青未經(jīng)石墨化處理，易變形、開裂，并釋放大量雜質(zhì)和有害氣體。此外，由于這些缺陷，其使用壽命僅4至5次。

圓形再生石墨坩堝對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

圓形再生石墨坩堝對(duì)石墨負(fù)極材料的品質(zhì)有著顯著的影響。在制造過程中，這種坩堝會(huì)持續(xù)釋放出揮發(fā)物和雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)摻雜到石墨負(fù)極材料中。例如，某地的一家石墨負(fù)極材料生產(chǎn)廠家，因?yàn)殚L(zhǎng)期使用這種圓形再生石墨坩堝，其產(chǎn)品中的雜質(zhì)含量持續(xù)偏高，不合格產(chǎn)品的比例也比使用優(yōu)質(zhì)坩堝時(shí)有所上升。這種現(xiàn)象并非孤立，許多生產(chǎn)廠家都遇到了類似的問題。

在負(fù)極材料的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品質(zhì)量顯得尤為重要。這是因?yàn)樨?fù)極材料是電池負(fù)極的主要成分，其品質(zhì)優(yōu)劣直接關(guān)系到電池的整體質(zhì)量。然而，當(dāng)前由于圓形再生石墨坩堝存在的問題，許多產(chǎn)品的質(zhì)量并未達(dá)到預(yù)期的理想水平。

傳統(tǒng)石墨坩堝的傳熱問題

傳統(tǒng)石墨坩堝在傳熱方面存在不足。例如，Φ400、Φ500、Φ600尺寸的石墨坩堝，其高度在800至1200毫米之間，它們通過碳電阻材料產(chǎn)生熱量，并將熱量從外向內(nèi)傳遞至負(fù)極材料。這種傳熱方式既緩慢又不均勻，導(dǎo)致中心區(qū)域溫度較低。在特定石墨負(fù)極材料的生產(chǎn)過程中，這種不均勻的加熱狀況導(dǎo)致部分材料未能完全石墨化，進(jìn)而影響了產(chǎn)品的最終質(zhì)量。

這種傳熱方法存在缺陷，限制了坩堝向更大、更高的方向拓展。傳熱效果不佳，若增大坩堝尺寸，內(nèi)部負(fù)極材料受熱將更加不均。這對(duì)廠商來說，無法通過增大坩堝尺寸來提升產(chǎn)量或降低成本。

新型坩堝的研發(fā)依據(jù)

為了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，我們研發(fā)了新型坩堝?？紤]到使用溫度、熱導(dǎo)率、抗急冷急熱性能等因素，我們成功研發(fā)了一種新型耐火澆注料，用于制造負(fù)極材料坩堝。這種澆注料由碳化硅和剛玉混合而成。碳化硅具有高導(dǎo)熱率、小熱膨脹系數(shù)和不易被浸潤(rùn)的特性，在高溫下氧化屬于保護(hù)型，其抗氧化性能遠(yuǎn)超碳素材料。

剛玉具有獨(dú)特性質(zhì)，與碳化硅結(jié)合后，能制造出具有廣闊前景的新型耐火澆注料。這些性質(zhì)在石墨化爐坩堝的負(fù)極材料制造中極為關(guān)鍵。比如，在某個(gè)研發(fā)實(shí)驗(yàn)中，這種新材料組合展現(xiàn)了更迅速、更均勻的傳熱性能，這對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量大有裨益。若應(yīng)用于生產(chǎn)，或許能優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)境，增強(qiáng)生產(chǎn)效率。

新型坩堝研發(fā)面臨的困難

研發(fā)新型坩堝的過程并不順利。因?yàn)閯傆袷请x子鍵型化合物，而碳化硅是共價(jià)鍵型化合物，要制備出燒結(jié)良好且強(qiáng)度高的SiC復(fù)合材料非常不易。在實(shí)驗(yàn)室里，研究人員進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)嘗試。比如，有一次實(shí)驗(yàn)中，他們?cè)噲D通過調(diào)整溫度來促進(jìn)這兩種物質(zhì)的結(jié)合，但結(jié)果要么無法燒結(jié)，要么強(qiáng)度不足。

為了檢驗(yàn)材料的性能，我們選取了部分經(jīng)過干燥處理的樣品，分別對(duì)其在1600℃下保溫3小時(shí)后的抗壓能力以及在1500℃下保溫0.5小時(shí)后的高溫抗彎強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試。這一結(jié)果也反映出，在研發(fā)新型坩堝的過程中，我們?nèi)悦媾R諸多挑戰(zhàn)，亟需加大研究力度。

新型坩堝研發(fā)的意義與前景

若新型坩堝研發(fā)成功，將極大改變石墨負(fù)極材料的生產(chǎn)領(lǐng)域。在提升產(chǎn)品質(zhì)量方面，若能解決傳熱不均等問題，石墨負(fù)極材料的品質(zhì)將更有保障。比如，某電池企業(yè)發(fā)現(xiàn)，使用高質(zhì)量的負(fù)極材料，能降低電池故障率，增強(qiáng)電池整體性能。

從行業(yè)角度看，若新型坩堝能擴(kuò)大尺寸，單位產(chǎn)能將得到提升，整體生產(chǎn)成本也會(huì)相應(yīng)下降。這對(duì)石墨負(fù)極材料的整體生產(chǎn)進(jìn)程具有顯著促進(jìn)作用。然而，在此之前，我們必須加強(qiáng)研發(fā)投入。

新型坩堝的研制是否將使石墨負(fù)極材料的生產(chǎn)模式發(fā)生根本性的轉(zhuǎn)變？期待大家在評(píng)論區(qū)發(fā)表見解。同時(shí)，也歡迎點(diǎn)贊和轉(zhuǎn)發(fā)這篇文章。