生产石墨负极材料主要使用石墨化炉,将石墨负极材料装入石墨坩埚内进行石墨化处理,将碳原子由热力学上不稳定的“二维无序重叠”排列转变为“三维有序重叠”排列。现国内生产石墨负极材料的厂家普遍采用圆形再生石墨坩埚(即使用石墨化石油焦与沥青等材料混捏压型,经过焙烧碳化后即投入使用)。由于圆形再生石墨坩埚生产成本较低,在生产石墨负极材料过程中,圆形再生石墨坩埚无可替代,所以每年将有100 多万支圆形再生石墨坩埚流入负极材料市场,而圆形再生石墨坩埚的消耗占负极材料生产成本20%以上(即每吨石墨负极材料将消耗2 .5个圆形再生石墨坩埚。由于圆形再生石墨坩埚中的煤沥青没有经过石墨化处理,所以在生产石墨负极材料过程中圆形再生石墨坩埚如容易产生变形、开裂及大量杂质、有害气体释放,使用寿命4- 5炉,同时将挥发物、杂质带入到石墨负极材料中,将对石墨负极材料品质造成影响。
根据使用温度、热导率、抗急冷急热热震效果好等几个方面的共同因素,现研发一种采用碳化硅和刚玉结合的耐火浇注料来预制成负极材料坩埚,原理主要依据碳化硅导热率高,热膨胀系数小,难于被浸润,且其在高温下的氧化属于保护型氧化,抗氧化能力明显优于碳素材料。因此将刚玉与碳化硅复合制备出一种很有发展前途的耐火浇注料料, 在负极材料石墨化炉坩埚制造的应用中具有广泛的用途。 但是,刚玉属离子键型化合物, 碳化硅属共价键型化合物,因此要得到直接结合烧结良好且强度较高的Al2O3-SiC 复合材料是很困难的。 通过试验用浇注料的骨料采用≤1mm、 1 ~3mm、 3~5mm 三级粒度。 骨料和粉料的质量比为 63~70∶37~30。 试验所使用的原料是以棕刚玉为骨料,碳化硅、水泥、 uf-SiO2、 α-Al2O3 为基质,将配好的料在搅拌机中干混 2min, 再加水混炼 3min, 在振动台上振动成型为坩埚的的试样, 带模养护 24h 后脱模,于110℃烘干24h。 取部分烘干后的试样分别检测 1 600℃保温 3h 处理后的耐压强度和1500℃保温 0.5h 的高温抗折强度。均达到理想数值,并在某生产锂电池负极材料的公司成功试用,达到既定炉次数。