Материал катода
При изготовлении неорганических электродных материалов для литий-ионных аккумуляторов наиболее часто используется высокотемпературная твердофазная реакция. Высокотемпературная твердофазная реакция: относится к процессу, в котором реагенты, включая твердофазные вещества, реагируют в течение определенного периода времени при определенной температуре и производят химические реакции посредством взаимной диффузии между различными элементами для получения наиболее стабильных соединений при определенной температуре, включая реакцию твердое тело-твердое тело, реакцию твердое тело-газ и реакцию твердое тело-жидкость.
Даже если используются золь-гель метод, метод соосаждения, гидротермальный метод и сольвотермальный метод, обычно требуется твердофазная реакция или твердофазное спекание при высокой температуре. Это связано с тем, что принцип работы литий-ионного аккумулятора требует, чтобы его электродный материал мог многократно вставлять и удалять li+, поэтому его решеточная структура должна иметь достаточную стабильность, что требует, чтобы кристалличность активных материалов была высокой, а кристаллическая структура была регулярной. Этого трудно достичь в условиях низких температур, поэтому электродные материалы литий-ионных аккумуляторов, фактически используемые в настоящее время, в основном получаются посредством высокотемпературной твердофазной реакции.
Производственная линия по переработке катодного материала в основном включает в себя систему смешивания, систему спекания, систему дробления, систему промывки водой (только с высоким содержанием никеля), систему упаковки, систему транспортировки порошка и интеллектуальную систему управления.
При использовании процесса мокрого смешивания в производстве катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов часто возникают проблемы с сушкой. Различные растворители, используемые в процессе мокрого смешивания, приведут к различным процессам сушки и оборудованию. В настоящее время в процессе мокрого смешивания в основном используются два вида растворителей: неводные растворители, а именно органические растворители, такие как этанол, ацетон и т. д.; Водный растворитель. Оборудование для сушки для мокрого смешивания катодных материалов литий-ионных аккумуляторов в основном включает: вакуумную роторную сушилку, вакуумную граблинную сушилку, распылительную сушилку, вакуумную ленточную сушилку.
Промышленное производство катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов обычно использует процесс высокотемпературного твердотельного спекания, а его основным и ключевым оборудованием является агломерационная печь. Сырье для производства катодных материалов литий-ионных аккумуляторов равномерно смешивают и сушат, затем загружают в печь для спекания, а затем выгружают из печи в процесс дробления и классификации. Для производства катодных материалов очень важны такие технико-экономические показатели, как температура контроля температуры, однородность температуры, контроль и однородность атмосферы, непрерывность, производственная мощность, энергопотребление и степень автоматизации печи. В настоящее время основным агломерационным оборудованием, используемым при производстве катодных материалов, являются толкательная печь, роликовая печь и колпаковая печь.
◼ Роликовая печь — это туннельная печь среднего размера с непрерывным нагревом и спеканием.
◼ В зависимости от атмосферы печи, как и толкательная печь, роликовая печь также делится на воздушную и атмосферную.
- Воздушная печь: в основном используется для спекания материалов, требующих окислительной атмосферы, таких как материалы на основе манганата лития, материалы на основе оксида лития-кобальта, тройные материалы и т. д.;
- Атмосферная печь: в основном используется для тройных материалов NCA, материалов на основе литий-железо-фосфата (LFP), материалов графитовых анодов и других спекаемых материалов, которым требуется газовая защита атмосферы (например, N2 или O2).
◼ Роликовая печь использует процесс трения качения, поэтому длина печи не будет зависеть от силы тяги. Теоретически она может быть бесконечной. Характеристики структуры полости печи, лучшая согласованность при обжиге изделий и большая структура полости печи более благоприятствуют движению воздушного потока в печи, а также дренажу и выгрузке резины из изделий. Это предпочтительное оборудование для замены толкательной печи, чтобы действительно реализовать крупномасштабное производство.
◼ В настоящее время оксид лития-кобальта, тройной, манганат лития и другие катодные материалы литий-ионных аккумуляторов спекаются в воздушной роликовой печи, в то время как фосфат лития-железа спекается в роликовой печи, защищенной азотом, а NCA спекается в роликовой печи, защищенной кислородом.
Материал отрицательного электрода
Основные этапы основного технологического процесса искусственного графита включают предварительную обработку, пиролиз, шаровую шлифовку, графитизацию (то есть термическую обработку, чтобы изначально неупорядоченные атомы углерода были аккуратно расположены, и ключевые технические связи), смешивание, покрытие, смешивание, просеивание, взвешивание, упаковку и складирование. Все операции тонкие и сложные.
◼ Гранулирование подразделяется на процесс пиролиза и процесс просеивания в шаровой мельнице.
В процессе пиролиза поместите промежуточный материал 1 в реактор, замените воздух в реакторе на N2, загерметизируйте реактор, электрически нагрейте его в соответствии с температурной кривой, перемешивайте его при 200 ~ 300 ℃ в течение 1 ~ 3 часов, а затем продолжайте нагревать его до 400 ~ 500 ℃, перемешивайте его, чтобы получить материал с размером частиц 10 ~ 20 мм, понизьте температуру и выгрузите его, чтобы получить промежуточный материал 2. В процессе пиролиза используются два вида оборудования: вертикальный реактор и оборудование для непрерывной грануляции, оба из которых имеют одинаковый принцип. Они оба перемешивают или движутся под определенной температурной кривой, чтобы изменить состав материала и физические и химические свойства в реакторе. Разница в том, что вертикальный котел представляет собой комбинированный режим горячего котла и холодного котла. Компоненты материала в котле изменяются путем перемешивания в соответствии с температурной кривой в горячем котле. После завершения его помещают в охлаждающий котел для охлаждения, и горячий котел может быть загружен. Оборудование непрерывной грануляции обеспечивает непрерывную работу с низким потреблением энергии и высокой производительностью.
◼ Карбонизация и графитизация являются неотъемлемой частью. Печь карбонизации карбонизирует материалы при средних и низких температурах. Температура печи карбонизации может достигать 1600 градусов по Цельсию, что может удовлетворить потребности карбонизации. Высокоточный интеллектуальный регулятор температуры и автоматическая система мониторинга PLC позволят точно контролировать данные, полученные в процессе карбонизации.
Печь графитации, включающая горизонтальную высокотемпературную, с нижней выгрузкой, вертикальную и т. д., помещает графит в зону нагрева графита (среда, содержащая углерод) для спекания и плавки, а температура в этот период может достигать 3200 ℃.
◼ Покрытие
Промежуточный материал 4 транспортируется в силос через автоматическую систему транспортировки, и материал автоматически заполняется в ящик прометия с помощью манипулятора. Автоматическая система транспортировки транспортирует ящик прометия в непрерывный реактор (роликовая печь) для покрытия, Получите промежуточный материал 5 (под защитой азота, материал нагревается до 1150 ℃ в соответствии с определенной кривой повышения температуры в течение 8 ~ 10 часов. Процесс нагрева заключается в нагреве оборудования с помощью электричества, а метод нагрева является косвенным. Нагрев превращает высококачественный асфальт на поверхности частиц графита в пиролитическое углеродное покрытие. В процессе нагрева смолы в высококачественном асфальте конденсируются, и морфология кристаллов преобразуется (аморфное состояние преобразуется в кристаллическое состояние), на поверхности естественных сферических частиц графита образуется упорядоченный микрокристаллический углеродный слой, и, наконец, получается покрытый графитоподобный материал со структурой «ядро-оболочка».