一种废石墨材料回收装置及石墨材料处理装置的制作方法

本实用新型涉及机械设备领域，具体而言，涉及一种锂离子电池生产过程中产生的废石墨负极材料回收装置及石墨材料处理装置。

背景技术：

石墨是世界上分布广泛的一种非金属矿物原料，具有独特的构造与性质，几乎没有它的代用品。石墨是碳元素结晶的一种矿物，属六方晶系，比重2.09-2.23，熔点3850±50℃，沸点4250℃。

当石墨作为锂离子电池负极材料时，许多的工艺过程中需要将石墨负极材料利用涂布机均匀地涂布在铜箔上，但是在该铜箔的涂布过程中会产生不合格品，如不满足厚度的要求、涂覆不均匀、附着不牢靠等。这些不合格品中的石墨不回收利用将造成石墨材料的浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种废石墨材料回收装置，旨在充分利用石墨涂布过程中产生的废弃石墨材料。

本实用新型的另一目的在于提供一种石墨材料处理装置，其包括上述废石墨材料回收装置，能够将铜箔涂布过程中产生的废弃石墨材料回收利用。

本实用新型是这样实现的：

一种废石墨材料回收装置，包括用于剥离石墨粉本体的机械剥离装置和用于对剥离下的石墨粉本体中的粘附载体进行分离的高温气氛保护负压分离装置，高温气氛保护负压分离装置包括真空泵、高温炉腔、保护气氛管道及控制、用于对高温炉腔进行温度调节的温度调节装置和用于控制温度调节装置的控制系统，真空泵和保护气氛管道及控制均与高温炉腔连通，温度调节装置与控制系统信号连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述废石墨材料回收装置还包括用于盛放石墨粉本体的盛放器，盛放器可选择性放置于高温炉腔中。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述机械剥离装置为具有剥离刀的机械剥离装置。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述废石墨材料回收装置还包括在进行机械剥离之前对石墨粉本体和粘附载体进行分散的机械振动处理装置。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述废石墨材料回收装置还包括用于分离石墨粉本体和粘附载体的重力分选装置。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，重力分选装置包括旋风除尘装置，旋风除尘装置上设置有风机、物料进口、第一出口和第二出口，第一出口设置于旋风除尘装置的顶部，第二出口设置在旋风除尘装置的底部。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述重力分选装置还包括布袋过滤装置，布袋过滤装置的进口与旋风除尘装置的第一出口连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述废石墨材料回收装置还包括对经过高温气氛保护负压分离装置处理的石墨进行碳化处理的碳化炉。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述粘附载体为铜箔。

一种石墨材料处理装置，包括铜箔涂布装置和上述废石墨材料回收装置，废石墨材料回收装置用于对铜箔涂布装置处理后的废品中的石墨进行回收。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的废石墨材料回收装置，应用机械剥离装置将石墨材料从粘附载体上剥离下来，再利用高温气氛保护负压分离装置提供的高温负压环境使粘附载体汽化，惰性气体保护避免石墨材料不会被氧化，同时保护了石墨材料不会被氧化，使石墨材料得到回收，节约了资源。本实用新型还提供了一种石墨材料处理装置，包括铜箔涂布装置和上述废石墨材料回收装置，能够使在铜箔涂布过程中产生的废品得到回收利用，使石墨材料得到二次利用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施例1提供的机械剥离装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1提供的高温气氛保护负压分离装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例1提供的盛放器的结构示意图；

图4是本实用新型实施例2提供的重力分选装置的结构示意图；

图5是本实用新型实施例3提供的重力分选装置的结构示意图。

图标：100-机械剥离装置；110-剥离刀刃；120-剥离手柄；200-高温气氛保护负压分离装置；210-真空泵；220-高温炉腔；230-温度调节装置；300-盛放器；400-重力分选装置；410-旋风除尘装置；411-第二出口；412-外旋气流；413-内旋气流；414-物料进口；415-第一出口；416-风机；420-布袋过滤装置；422-进口；424-排灰管；426-出口。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

请参照图1和图2，本实用新型提供了一种废石墨材料回收装置，包括机械剥离装置100和高温气氛保护负压分离装置200，机械剥离装置100用于剥离石墨粉本体，高温气氛保护负压分离装置200用于对剥离下的石墨粉本体中的粘附载体进行分离。

需要说明的是，石墨材料作为电极负极材料使用时，经常将石墨涂布在粘附载体上，而涂覆过程中会由于厚度和均匀度等原因产生一些废品，需要将废品中的石墨材料回收再利用。具体地，粘附载体为铜箔、铝箔等具有导电性能的材料。机械剥离装置100将粘附在粘附载体上的石墨剥离下来。由于剥离下来的石墨材料中掺杂着少量的粘附载体，需要将粘附载体分离出来，高温气氛保护负压分离装置200提供了高温和负压的环境。

优选地，上述粘附载体为铜箔，铜箔作为粘附载体增强了粘附载体的弹性、柔软性和弯曲强度，且铜箔的摇摆弯折性也同样优于普通导体。因此，将石墨材料粘附在铜箔上，可以利用将铜箔弯折的方式使粘附在铜箔上的石墨材料松散开，有利于从粘附载体上剥离下来。

进一步地，机械剥离装置100包括剥离刀刃110和剥离手柄120，剥离刀刃110与剥离手柄120固定连接。剥离手柄120的设置便于握持，剥离刀刃110便于剥离粘附在粘附载体上的石墨材料。另外，在其他实施方式中，机械剥离装置100也可以为将刀刃固定在机械剥离装置100上，通过控制机械剥离装置100的振动及往复运动，实现石墨材料的自动刮离。

进一步地，高温气氛保护负压分离装置200包括真空泵210、高温炉腔220、保护气氛管道及控制(图未示)、用于对高温炉腔220进行温度调节的温度调节装置230和用于控制温度调节装置230的控制系统(图未示)，真空泵210与高温炉腔220连通，温度调节装置230与控制系统通信连接。具体地，真空泵210与控制系统通信连接，从而可以通过控制系统控制真空泵210将高温炉腔220内的气体抽出，以保持高温炉腔220内的真空度。温度调节装置230也与控制系统通信连接，从而可以通过控制系统控制温度调节装置230对高温炉腔220内的温度进行调节。保护气氛管道及控制用于对高温负压分离粘附载体的过程提供惰性气氛，如氮气、氩气等，以保护石墨粉本体在高温过程中不产生氧化，保证得到的回收材料的品质。

具体地，高温气氛保护负压分离装置200中的控制系统与一般真空干燥箱中的温度调节系统相似，由内置程序控制，先设定具体的温度，控制系统控制保持设定温度。真空泵210可以为一般的油泵或循环水真空泵。

具体地，机械剥离装置100剥离下来的石墨材料中掺杂着少量的粘附载体，需要将会粘附载体分离出来。高温气氛保护负压分离装置200提供了高温和负压的环境，大约温度控制在2000℃-2400℃的时候，一般的粘附载体就会汽化分离出来。负压控制在相对压力-8000Pa--5000Pa时，使气态的粘附载体被不断抽离，有利于使粘附载体不断的汽化和分散开，得到纯净的石墨材料。另外，由于石墨在高温负压的环境中，不会产生明显变化，负压的环境防止了石墨材料被氧化。

进一步地，请参照图3，废石墨材料回收装置还包括用于盛放石墨粉本体的盛放器300，盛放器300可选择性放置于高温炉腔220中。具体地，当对产品进行高温负压分离时，将待分离材料放入盛放器300中，再放入高温炉腔220中。盛放器300用于在高温负压的环境下分离粘附载体的环节中盛放剥离下来的石墨材料。优选地，盛放器300为石墨坩埚，具有良好的热导性和耐高温性，能够适用于本过程中的高温环境。

由于石墨材料在剥离和高温处理的过程中会有一定形态上的变化，因此对其表面形态和含碳量有所影响。因此，本实施例中，优选地，废石墨材料回收装置还包括对经过高温气氛保护负压分离装置200处理的石墨材料进行碳化处理的碳化炉(图未示)。碳化炉的具体结构和工作原理与现有的碳化炉相似，可以保持一定的碳化温度对石墨材料进行碳化。具体地，将石墨材料表面涂覆蔗糖、沥青等含碳物质，再放入碳化炉中进行碳化处理，从而分离出涂覆的蔗糖等含碳物质中的氢和氧，增加了石墨材料的含碳量。

实施例2

本实施例所提供的废石墨材料回收装置，其实现原理及产生的技术效果和实施例1相同，为简要描述，本实施例未提及之处，可参考实施例1中相应内容。请参照图4，与实施例1的不同之处在于，本实施例提供的废石墨材料回收装置还包括机械振动处理装置(图未示)和重力分选装置400。

具体地，机械振动处理装置可以为超声机或其他具有机械振动功能的处理设备，机械振动处理装置用于在对石墨材料进行机械剥离之前对石墨粉本体和粘附载体进行分散。如采用超声机对材料进行超声处理，降低了石墨材料与粘附载体结合的紧密度，有利于后续的剥离工作的进行。另外，在其他实施方式中也可以采用离心分离机等，同样有利于使降低石墨材料与粘附载体结合的紧密度。

具体地，重力分选装置400用于将石墨粉本体和粘附载体进行分离。由于石墨材料的密度远大于一般粘附载体如铜箔的密度，如铜的密度为8.5-8.8g/cm³,石墨的密度约为1.8g/cm³,利用石墨粉本体和粘附载体的密度差异，使二者进行初步的分离。

优选地，重力分选装置400包括旋风除尘装置410，旋风除尘装置410上设置有风机416、物料进口414、第一出口415和第二出口411，第一出口415设置于旋风除尘装置410的顶部，第二出口411设置在旋风除尘装置410的底部。风机416产生的气流，在旋风除尘装置410内部通过外旋气流412和内旋气流413的流动，使铜箔等粘附载体从第二出口411输出，气流带着石墨粉本体从第一出口415输出，使石墨材料得到分离。

实施例3

本实施例所提供的废石墨材料回收装置，其实现原理及产生的技术效果和实施例2相同，与实施例2的不同之处在于，本实施例提供的废石墨材料回收装置中的重力分选装置400还包括布袋过滤装置420。

请参照图5，布袋过滤装置420的进口422与旋风除尘装置410的第一出口415连通。气流带着石墨粉本体从第一出口415输出进入布袋过滤装置420，经过布袋过滤装置420的处理，气流从出口426排出，石墨粉本体从底部的排灰管424分离出来，得到更为纯净的石墨材料。具体地，布袋过滤装置420与现有的袋式过滤器结构和工作原理相同。

本实施例提供的废石墨材料回收装置的工作过程：将处理不合格品进行超声处理，降低粘附载体和石墨材料结合的紧密度；采用机械剥离装置100将石墨材料从粘附载体上剥离下来，并对石墨材料进行收集；通过重力分选装置400中的旋风除尘装置410脱除石墨材料中混合的粘附载体，气流带着石墨材料从旋风除尘装置410的第一出口415输出进入布袋过滤装置420，分离出较为纯净的石墨材料；将经过重力分选装置400初步分离得到的石墨材料放入高温气氛保护负压分离装置200，石墨材料中掺杂的粘附载体汽化，并不断由真空泵210抽出，得到纯净的石墨材料。

本实用新型还提供了一种石墨材料处理装置，包括铜箔涂布装置和废石墨材料回收装置，废石墨材料回收装置用于对铜箔涂布装置处理后的废品中的石墨进行回收。对铜箔涂布工序中产生的不合格品进行回收利用。经过废石墨材料回收装置的处理使不合格品中的石墨材料得到回收，具体的过程请参照石墨材料回收装置的工作过程。

具体地，铜箔涂布装置的工作过程是将石墨材料通过粘结剂粘附在铜箔上，粘结剂通过高温处理后蒸发，得到表面上涂覆石墨材料的铜箔，应用在电池的负极材料中。

综上所述，本实用新型提供了一种废石墨材料回收装置，其将粘附在粘附载体上的石墨剥离下来，在经高温气氛保护负压分离装置200处理使粘附载体汽化，将石墨材料分离出来；在进行高温气氛保护负压分离装置200进行分离之前采用重力分选装置400进行初步分离，旋风除尘装置410使石墨粉本体和粘附载体得到分离，石墨粉本体随着气流从第一出口415输出，再经过布袋过滤装置420的处理使气流和石墨粉本体颗粒得到分离，提高了整个分离过程得到的石墨材料的纯度。本实用新型还提供了一种石墨材料处理装置，包括废石墨材料回收装置，使废石墨材料回收装置用于在铜箔涂布工序过程中产生的废品的回收利用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。