Матеріал катода
У підготовці неорганічних електродних матеріалів для літій-іонних батарей найчастіше використовується високотемпературна реакція в твердому стані.Високотемпературна твердофазна реакція: відноситься до процесу, в якому реагенти, включаючи твердофазні речовини, реагують протягом певного періоду часу при певній температурі та викликають хімічні реакції шляхом взаємної дифузії між різними елементами з утворенням найбільш стабільних сполук при певній температурі. , включаючи реакції тверде тіло-тверде тіло, реакції тверде тіло-газ і реакції тверде тіло-рідина.
Навіть якщо використовується золь-гель метод, метод співосадження, гідротермальний метод і сольвотермальний метод, зазвичай потрібна твердофазна реакція або твердофазне спікання при високій температурі.Це пов’язано з тим, що принцип роботи літій-іонної батареї вимагає, щоб її електродний матеріал міг неодноразово вставляти та видаляти Li+, тому її решітка повинна мати достатню стабільність, що вимагає високої кристалічності активних матеріалів і правильної кристалічної структури. .Цього важко досягти в умовах низьких температур, тому електродні матеріали для літій-іонних батарей, які фактично використовуються в даний час, в основному отримують шляхом високотемпературної реакції в твердому тілі.
Виробнича лінія обробки катодного матеріалу в основному включає систему змішування, систему спікання, систему дроблення, систему промивання водою (тільки з високим вмістом нікелю), систему пакування, систему транспортування порошку та інтелектуальну систему керування.
Коли процес мокрого змішування використовується у виробництві катодних матеріалів для літій-іонних батарей, часто виникають проблеми з висиханням.Різні розчинники, що використовуються в процесі вологого змішування, призведуть до різних процесів сушіння та обладнання.В даний час в процесі вологого змішування використовуються переважно два типи розчинників: неводні розчинники, а саме органічні розчинники, такі як етанол, ацетон тощо;Водний розчинник.Сушильне обладнання для вологого змішування катодних матеріалів літій-іонної батареї в основному включає: вакуумну роторну сушарку, вакуумну сушарку з граблями, розпилювальну сушарку, вакуумну стрічкову сушарку.
Промислове виробництво катодних матеріалів для літій-іонних акумуляторів зазвичай використовує процес синтезу високотемпературного твердотільного спікання, а його основним і ключовим обладнанням є піч для спікання.Сировина для виробництва катодних матеріалів для літій-іонних акумуляторів рівномірно змішується та сушиться, потім завантажується в піч для спікання, а потім вивантажується з печі в процес дроблення та класифікації.Для виробництва катодних матеріалів дуже важливі техніко-економічні показники, такі як температура контролю температури, рівномірність температури, контроль атмосфери та рівномірність, безперервність, виробнича потужність, споживання енергії та ступінь автоматизації печі.В даний час основним обладнанням для спікання, що використовується у виробництві катодних матеріалів, є штовхальна піч, роликова піч і колокольна піч.
◼ Роликова піч — це тунельна піч середнього розміру з безперервним нагріванням і спіканням.
◼ Відповідно до атмосфери печі, як і штовхальна піч, роликова піч також поділяється на повітряну піч і атмосферну піч.
- Повітряна піч: в основному використовується для спікання матеріалів, які потребують окислювальної атмосфери, таких як літій-манганат, літій-кобальт-оксид, потрійні матеріали тощо;
- Атмосферна піч: в основному використовується для потрійних матеріалів NCA, літій-залізо-фосфатних (LFP), графітових анодних матеріалів та інших спікаючих матеріалів, які потребують захисту від атмосферних газів (таких як N2 або O2).
◼ У роликовій печі використовується процес тертя кочення, тому тягова сила не впливає на довжину печі.Теоретично вона може бути нескінченною.Характеристики структури порожнини печі, краща консистенція під час випалу продуктів, а велика структура порожнини печі більше сприяє руху повітряного потоку в печі та дренажу та випуску гуми продуктів.Це найкраще обладнання для заміни штовхаючої печі для справді реалізації великомасштабного виробництва.
◼ В даний час літій-кобальт-оксид, потрійний, літій-манганат та інші катодні матеріали літій-іонних батарей спікаються в повітряній роликовій печі, тоді як літій-залізний фосфат спікається в роликовій печі, захищеній азотом, а NCA спікається в роликовій печі. піч, захищена киснем.
Матеріал негативного електрода
Основні етапи основного технологічного процесу штучного графіту включають попередню обробку, піроліз, шліфувальну кульку, графітизацію (тобто термічну обробку, щоб спочатку невпорядковані атоми вуглецю були акуратно розташовані, і ключові технічні ланки), змішування, покриття, змішування сортування, зважування, пакування та складування.Усі операції тонкі та складні.
◼ Гранулювання поділяється на процес піролізу та процес скринінгу в кульовому млині.
У процесі піролізу помістіть проміжний матеріал 1 у реактор, замініть повітря в реакторі N2, закрийте реактор, електрично нагрійте його відповідно до температурної кривої, перемішайте при 200 ~ 300 ℃ протягом 1 ~ 3 годин, а потім продовжуйте щоб нагріти його до 400 ~ 500 ℃, перемішати його, щоб отримати матеріал із розміром частинок 10 ~ 20 мм, знизити температуру та розрядити його, щоб отримати проміжний матеріал 2. У процесі піролізу використовується два види обладнання: вертикальний реактор і безперервний реактор обладнання для гранулювання, обидва мають однаковий принцип.Вони обидва перемішуються або рухаються під певною температурною кривою, щоб змінити склад матеріалу та фізичні та хімічні властивості в реакторі.Різниця полягає в тому, що вертикальний чайник є комбінованим режимом гарячого чайника та холодного чайника.Компоненти матеріалу в чайнику змінюються шляхом перемішування відповідно до кривої температури в гарячому чайнику.Після завершення його поміщають у охолоджуючий чайник для охолодження, і гарячий чайник можна подавати.Обладнання безперервної грануляції забезпечує безперервну роботу з низьким споживанням енергії та високою продуктивністю.
◼ Карбонізація та графітизація є невід’ємною частиною.Карбонізаційна піч карбонізує матеріали при середніх і низьких температурах.Температура печі карбонізації може досягати 1600 градусів Цельсія, що може задовольнити потреби карбонізації.Високоточний інтелектуальний контролер температури та автоматична система моніторингу PLC забезпечать точний контроль даних, отриманих у процесі карбонізації.
Піч графітизації, включаючи горизонтальну високотемпературну, нижню розрядку, вертикальну тощо, поміщає графіт у гарячу зону графіту (середовище, що містить вуглець) для спікання та плавлення, і температура протягом цього періоду може досягати 3200 ℃.
◼ Покриття
Проміжний матеріал 4 транспортується до силосу через автоматичну конвеєрну систему, і матеріал автоматично заповнюється в ящик прометію маніпулятором.Автоматична конвеєрна система транспортує коробку прометію в реактор безперервної дії (роликову піч) для нанесення покриття, отримання проміжного матеріалу 5 (під захистом азоту матеріал нагрівається до 1150 ℃ відповідно до певної кривої підвищення температури протягом 8 ~ 10 годин. Процес нагрівання полягає в нагріванні обладнання за допомогою електрики, а метод нагрівання перетворює високоякісний асфальт на поверхню частинок піролізу вуглецю конденсується, і морфологія кристала трансформується (аморфний стан перетворюється на кристалічний стан), упорядкований мікрокристалічний шар вуглецю формується на поверхні природних сферичних частинок графіту, і, нарешті, утворюється графітоподібний матеріал із покриттям зі структурою «ядро-оболонка». отримано