Υλικό καθόδου
Στην παρασκευή ανόργανων υλικών ηλεκτροδίων για μπαταρίες ιόντων λιθίου, η αντίδραση στερεάς κατάστασης υψηλής θερμοκρασίας είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη.Αντίδραση στερεάς φάσης υψηλής θερμοκρασίας: αναφέρεται στη διαδικασία κατά την οποία τα αντιδρώντα, συμπεριλαμβανομένων των ουσιών στερεάς φάσης, αντιδρούν για ένα χρονικό διάστημα σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και παράγουν χημικές αντιδράσεις μέσω της αμοιβαίας διάχυσης μεταξύ διαφόρων στοιχείων για την παραγωγή των πιο σταθερών ενώσεων σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία , συμπεριλαμβανομένης της αντίδρασης στερεού-στερεού, της αντίδρασης στερεού-αερίου και της αντίδρασης στερεού-υγρού.
Ακόμη και αν χρησιμοποιείται μέθοδος κολλοειδούς γέλης, μέθοδος συγκαταβύθισης, υδροθερμική μέθοδος και διαλυτοθερμική μέθοδος, συνήθως απαιτείται αντίδραση στερεάς φάσης ή πυροσυσσωμάτωση στερεάς φάσης σε υψηλή θερμοκρασία.Αυτό συμβαίνει επειδή η αρχή λειτουργίας της μπαταρίας ιόντων λιθίου απαιτεί το υλικό του ηλεκτροδίου της να μπορεί να εισάγει και να αφαιρεί επανειλημμένα li+, επομένως η δομή του πλέγματος πρέπει να έχει επαρκή σταθερότητα, η οποία απαιτεί η κρυσταλλικότητα των ενεργών υλικών να είναι υψηλή και η κρυσταλλική δομή να είναι κανονική .Αυτό είναι δύσκολο να επιτευχθεί υπό συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας, επομένως τα υλικά ηλεκτροδίων των μπαταριών ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται στην πραγματικότητα επί του παρόντος λαμβάνονται βασικά μέσω αντίδρασης στερεάς κατάστασης σε υψηλή θερμοκρασία.
Η γραμμή παραγωγής κατεργασίας υλικού καθόδου περιλαμβάνει κυρίως σύστημα ανάμειξης, σύστημα πυροσυσσωμάτωσης, σύστημα σύνθλιψης, σύστημα πλύσης νερού (μόνο με υψηλή περιεκτικότητα σε νικέλιο), σύστημα συσκευασίας, σύστημα μεταφοράς σκόνης και έξυπνο σύστημα ελέγχου.
Όταν η διαδικασία υγρής ανάμειξης χρησιμοποιείται για την παραγωγή υλικών καθόδου για μπαταρίες ιόντων λιθίου, συχνά αντιμετωπίζονται προβλήματα ξήρανσης.Διαφορετικοί διαλύτες που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία υγρής ανάμειξης θα οδηγήσουν σε διαφορετικές διαδικασίες ξήρανσης και εξοπλισμό.Επί του παρόντος, υπάρχουν κυρίως δύο είδη διαλυτών που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία υγρής ανάμειξης: μη υδατικοί διαλύτες, συγκεκριμένα οργανικοί διαλύτες όπως αιθανόλη, ακετόνη κ.λπ.Διαλυτικό νερού.Ο εξοπλισμός ξήρανσης για υγρή ανάμειξη υλικών καθόδου μπαταρίας ιόντων λιθίου περιλαμβάνει κυρίως: περιστροφικό στεγνωτήριο κενού, στεγνωτήριο κενού, στεγνωτήριο ψεκασμού, στεγνωτήριο ιμάντα κενού.
Η βιομηχανική παραγωγή υλικών καθόδου για μπαταρίες ιόντων λιθίου συνήθως υιοθετεί τη διαδικασία σύνθεσης πυροσυσσωμάτωσης σε στερεά κατάσταση υψηλής θερμοκρασίας και ο πυρήνας και ο βασικός εξοπλισμός της είναι ο κλίβανος πυροσυσσωμάτωσης.Οι πρώτες ύλες για την παραγωγή υλικών καθόδου μπαταρίας ιόντων λιθίου αναμιγνύονται ομοιόμορφα και ξηραίνονται, στη συνέχεια φορτώνονται στον κλίβανο για πυροσυσσωμάτωση και στη συνέχεια εκφορτώνονται από τον κλίβανο στη διαδικασία σύνθλιψης και ταξινόμησης.Για την παραγωγή υλικών καθόδου, οι τεχνικοί και οικονομικοί δείκτες όπως η θερμοκρασία ελέγχου θερμοκρασίας, η ομοιομορφία θερμοκρασίας, ο έλεγχος και η ομοιομορφία της ατμόσφαιρας, η συνέχεια, η ικανότητα παραγωγής, η κατανάλωση ενέργειας και ο βαθμός αυτοματισμού του κλιβάνου είναι πολύ σημαντικοί.Προς το παρόν, ο κύριος εξοπλισμός πυροσυσσωμάτωσης που χρησιμοποιείται για την παραγωγή υλικών καθόδου είναι ο κλίβανος ώθησης, ο κλίβανος με κυλίνδρους και ο κλίβανος με καμπάνα.
◼ Ο κλίβανος κυλίνδρου είναι ένας κλίβανος σήραγγας μεσαίου μεγέθους με συνεχή θέρμανση και πυροσυσσωμάτωση.
◼ Σύμφωνα με την ατμόσφαιρα του κλιβάνου, όπως ο κλίβανος ώθησης, ο κλίβανος κυλίνδρων χωρίζεται επίσης σε κλίβανο αέρα και κλίβανο ατμόσφαιρας.
- Κλίβανος αέρα: χρησιμοποιείται κυρίως για πυροσυσσωμάτωση υλικών που απαιτούν οξειδωτική ατμόσφαιρα, όπως υλικά μαγγανικού λιθίου, υλικά οξειδίου του κοβαλτίου λιθίου, τριμερή υλικά κ.λπ.
- Κλίβανος ατμόσφαιρας: χρησιμοποιείται κυρίως για τριμερή υλικά NCA, υλικά φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LFP), υλικά ανόδου γραφίτη και άλλα υλικά πυροσυσσωμάτωσης που χρειάζονται προστασία από την ατμόσφαιρα (όπως N2 ή O2) αερίου.
◼ Ο κλίβανος κυλίνδρων υιοθετεί τη διαδικασία τριβής κύλισης, επομένως το μήκος του κλιβάνου δεν θα επηρεαστεί από τη δύναμη πρόωσης.Θεωρητικά, μπορεί να είναι άπειρο.Τα χαρακτηριστικά της δομής της κοιλότητας του κλιβάνου, η καλύτερη συνοχή κατά το ψήσιμο προϊόντων και η μεγάλη δομή κοιλότητας κλιβάνου ευνοούν περισσότερο την κίνηση της ροής αέρα στον κλίβανο και την αποστράγγιση και την εκκένωση καουτσούκ των προϊόντων.Είναι ο προτιμώμενος εξοπλισμός για την αντικατάσταση του κλίβανου ώθησης για να πραγματοποιηθεί πραγματικά η παραγωγή μεγάλης κλίμακας.
◼ Προς το παρόν, οξείδιο του κοβαλτίου λιθίου, τριμερές, μαγγανικό λίθιο και άλλα υλικά καθόδου μπαταριών ιόντων λιθίου συντήκονται σε κλίβανο με κυλίνδρους αέρα, ενώ ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου συντήκεται σε έναν κλίβανο με κύλινδρο που προστατεύεται από άζωτο και το NCA συντήκεται σε έναν κύλινδρο κλίβανος προστατευμένος με οξυγόνο.
Αρνητικό υλικό ηλεκτροδίου
Τα κύρια βήματα της βασικής ροής διεργασίας του τεχνητού γραφίτη περιλαμβάνουν προεπεξεργασία, πυρόλυση, σφαίρα λείανσης, γραφιτοποίηση (δηλαδή θερμική επεξεργασία, έτσι ώστε τα αρχικά διαταραγμένα άτομα άνθρακα να είναι σωστά διατεταγμένα και οι βασικοί τεχνικοί σύνδεσμοι), ανάμειξη, επίστρωση, ανάμειξη έλεγχος, ζύγιση, συσκευασία και αποθήκευση.Όλες οι λειτουργίες είναι καλές και πολύπλοκες.
◼ Η κοκκοποίηση χωρίζεται σε διαδικασία πυρόλυσης και διαδικασία διαλογής άλεσης με σφαιρίδια.
Στη διαδικασία πυρόλυσης, βάλτε το ενδιάμεσο υλικό 1 στον αντιδραστήρα, αντικαταστήστε τον αέρα στον αντιδραστήρα με Ν2, σφραγίστε τον αντιδραστήρα, θερμάντε τον ηλεκτρικά σύμφωνα με την καμπύλη θερμοκρασίας, ανακατέψτε το στους 200 ~ 300 ℃ για 1 ~ 3 ώρες και μετά συνεχίστε για να το θερμάνετε στους 400 ~ 500 ℃, ανακατέψτε το για να πάρετε υλικό με μέγεθος σωματιδίων 10 ~ 20 mm, χαμηλώστε τη θερμοκρασία και εκκενώστε το για να λάβετε ενδιάμεσο υλικό 2. Υπάρχουν δύο είδη εξοπλισμού που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία πυρόλυσης, κάθετος αντιδραστήρας και συνεχής εξοπλισμός κοκκοποίησης, και οι δύο έχουν την ίδια αρχή.Και τα δύο αναδεύονται ή κινούνται κάτω από μια συγκεκριμένη καμπύλη θερμοκρασίας για να αλλάξουν τη σύνθεση του υλικού και τις φυσικές και χημικές ιδιότητες στον αντιδραστήρα.Η διαφορά είναι ότι ο κάθετος βραστήρας είναι ένας συνδυασμός λειτουργίας ζεστού και κρύου βραστήρα.Τα συστατικά του υλικού στον βραστήρα αλλάζουν με ανάδευση σύμφωνα με την καμπύλη θερμοκρασίας στον ζεστό βραστήρα.Μετά την ολοκλήρωση, τοποθετείται στον βραστήρα ψύξης για ψύξη και ο ζεστός βραστήρας μπορεί να τροφοδοτηθεί.Ο εξοπλισμός συνεχούς κοκκοποίησης πραγματοποιεί συνεχή λειτουργία, με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και υψηλή απόδοση.
◼ Η ενανθράκωση και η γραφιτοποίηση είναι αναπόσπαστο κομμάτι.Ο κλίβανος ανθρακοποίησης ανθρακοποιεί τα υλικά σε μεσαίες και χαμηλές θερμοκρασίες.Η θερμοκρασία του κλιβάνου ενανθράκωσης μπορεί να φτάσει τους 1600 βαθμούς Κελσίου, γεγονός που μπορεί να καλύψει τις ανάγκες ενανθράκωσης.Ο έξυπνος ελεγκτής θερμοκρασίας υψηλής ακρίβειας και το αυτόματο σύστημα παρακολούθησης PLC θα κάνουν τα δεδομένα που παράγονται στη διαδικασία ενανθράκωσης να ελέγχονται με ακρίβεια.
Ο φούρνος γραφιτοποίησης, συμπεριλαμβανομένης της οριζόντιας υψηλής θερμοκρασίας, της χαμηλότερης εκκένωσης, της κάθετης κ.λπ., τοποθετεί τον γραφίτη σε θερμή ζώνη γραφίτη (περιβάλλον που περιέχει άνθρακα) για πυροσυσσωμάτωση και τήξη και η θερμοκρασία κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου μπορεί να φτάσει τους 3200 ℃.
◼ Επικάλυψη
Το ενδιάμεσο υλικό 4 μεταφέρεται στο σιλό μέσω του συστήματος αυτόματης μεταφοράς και το υλικό γεμίζεται αυτόματα στο κουτί προμέθιο από τον χειριστή.Το αυτόματο σύστημα μεταφοράς μεταφέρει το κιβώτιο προμεθίου στον συνεχή αντιδραστήρα (κύλινδρος κλίβανος) για επίστρωση, Λάβετε το ενδιάμεσο υλικό 5 (κάτω από την προστασία του αζώτου, το υλικό θερμαίνεται στους 1150 ℃ σύμφωνα με μια ορισμένη καμπύλη αύξησης θερμοκρασίας για 8~10 ώρες. Η διαδικασία θέρμανσης είναι η θέρμανση του εξοπλισμού μέσω ηλεκτρικής ενέργειας, και η μέθοδος θέρμανσης είναι έμμεση. Η θέρμανση μετατρέπει την υψηλής ποιότητας άσφαλτο στην επιφάνεια των σωματιδίων γραφίτη σε επίστρωση πυρολυτικού άνθρακα συμπυκνώνονται και η κρυσταλλική μορφολογία μετασχηματίζεται (η άμορφη κατάσταση μετατρέπεται σε κρυσταλλική κατάσταση), σχηματίζεται ένα διατεταγμένο στρώμα μικροκρυσταλλικού άνθρακα στην επιφάνεια των φυσικών σφαιρικών σωματιδίων γραφίτη και τελικά ένα επικαλυμμένο υλικό που μοιάζει με γραφίτη με δομή "πυρήνα-κέλυφος" λαμβάνεται