Materiał katody
Przy przygotowywaniu nieorganicznych materiałów elektrodowych do akumulatorów litowo-jonowych najczęściej stosuje się reakcję w stanie stałym w wysokiej temperaturze.Wysokotemperaturowa reakcja w fazie stałej: odnosi się do procesu, w którym reagenty, w tym substancje w fazie stałej, reagują przez pewien czas w określonej temperaturze i powodują reakcje chemiczne poprzez wzajemną dyfuzję między różnymi pierwiastkami, w celu wytworzenia najbardziej stabilnych związków w określonej temperaturze , w tym reakcja ciało stałe-ciało stałe, reakcja ciało stałe-gaz i reakcja ciało stałe-ciecz.
Nawet jeśli stosuje się metodę zol-żel, metodę współstrącania, metodę hydrotermalną i metodę solwotermiczną, zwykle wymagana jest reakcja w fazie stałej lub spiekanie w fazie stałej w wysokiej temperaturze.Dzieje się tak, ponieważ zasada działania akumulatora litowo-jonowego wymaga, aby materiał jego elektrody mógł wielokrotnie wkładać i usuwać Li+, dlatego jego struktura sieciowa musi mieć wystarczającą stabilność, co wymaga, aby krystaliczność materiałów aktywnych była wysoka, a struktura kryształu regularna .Jest to trudne do osiągnięcia w warunkach niskiej temperatury, dlatego materiały elektrodowe akumulatorów litowo-jonowych aktualnie stosowane są zasadniczo otrzymywane w wyniku wysokotemperaturowej reakcji w stanie stałym.
Linia produkcyjna do przetwarzania materiałów katodowych obejmuje głównie system mieszania, system spiekania, system kruszenia, system mycia wodą (tylko o wysokiej zawartości niklu), system pakowania, system przenoszenia proszku i inteligentny system sterowania.
Gdy w produkcji materiałów katodowych do akumulatorów litowo-jonowych stosuje się proces mieszania na mokro, często występują problemy z suszeniem.Różne rozpuszczalniki stosowane w procesie mieszania na mokro będą prowadzić do różnych procesów suszenia i sprzętu.Obecnie w procesie mieszania na mokro stosuje się głównie dwa rodzaje rozpuszczalników: rozpuszczalniki niewodne, mianowicie rozpuszczalniki organiczne, takie jak etanol, aceton itp.;Rozpuszczalnik wodny.Sprzęt do suszenia do mieszania na mokro materiałów katodowych do akumulatorów litowo-jonowych obejmuje głównie: próżniową suszarkę obrotową, próżniową suszarkę zgarniającą, suszarkę rozpyłową, próżniową suszarkę taśmową.
W przemysłowej produkcji materiałów katodowych do akumulatorów litowo-jonowych zwykle stosuje się proces syntezy spiekania w stanie stałym w wysokiej temperaturze, a jej rdzeniem i kluczowym wyposażeniem jest piec do spiekania.Surowce do produkcji materiałów katodowych do akumulatorów litowo-jonowych są równomiernie mieszane i suszone, następnie ładowane do pieca w celu spiekania, a następnie wyładowywane z pieca do procesu kruszenia i klasyfikacji.Przy produkcji materiałów katodowych bardzo ważne są wskaźniki techniczne i ekonomiczne, takie jak temperatura kontroli temperatury, równomierność temperatury, kontrola i jednorodność atmosfery, ciągłość, zdolność produkcyjna, zużycie energii i stopień automatyzacji pieca.Obecnie głównymi urządzeniami do spiekania stosowanymi w produkcji materiałów katodowych są piec przepychowy, piec rolkowy i piec dzwonowy.
◼ Piec rolkowy jest średniej wielkości piecem tunelowym z ciągłym ogrzewaniem i spiekaniem.
◼ W zależności od atmosfery pieca, podobnie jak piec przepychowy, piec rolkowy dzieli się również na piec powietrzny i piec atmosferyczny.
- Piec powietrzny: stosowany głównie do spiekania materiałów wymagających atmosfery utleniającej, takich jak materiały z manganianu litu, materiały z tlenku litu i kobaltu, materiały trójskładnikowe itp.;
- Piec atmosferyczny: stosowany głównie do materiałów trójskładnikowych NCA, materiałów z fosforanu litowo-żelazowego (LFP), materiałów z anodami grafitowymi i innych materiałów do spiekania, które wymagają ochrony gazowej w atmosferze (takiej jak N2 lub O2).
◼ W piecu rolkowym zastosowano proces tarcia tocznego, zatem siła napędowa nie będzie miała wpływu na długość pieca.Teoretycznie może być nieskończony.Charakterystyka struktury wnęki pieca, lepsza konsystencja podczas wypalania produktów oraz duża struktura wnęki pieca bardziej sprzyjają ruchowi przepływu powietrza w piecu oraz drenażowi i odprowadzaniu gumy produktów.Jest to preferowany sprzęt zastępujący piec przepychowy, aby naprawdę realizować produkcję na dużą skalę.
◼ Obecnie tlenek litu, kobaltu, trójskładnikowy, manganian litu i inne materiały katodowe akumulatorów litowo-jonowych spieka się w piecu walcowym powietrznym, fosforan litowo-żelazowy w piecu walcowym chronionym azotem, a NCA w piecu walcowym piec chroniony tlenem.
Materiał elektrody ujemnej
Główne etapy podstawowego przebiegu procesu sztucznego grafitu obejmują obróbkę wstępną, pirolizę, mielenie kuli, grafityzację (czyli obróbkę cieplną, tak aby pierwotnie nieuporządkowane atomy węgla były starannie ułożone i kluczowe ogniwa techniczne), mieszanie, powlekanie, mieszanie przesiewanie, ważenie, pakowanie i magazynowanie.Wszystkie operacje są dokładne i złożone.
◼ Granulacja dzieli się na proces pirolizy i proces przesiewania przy mieleniu kulowym.
W procesie pirolizy umieść materiał pośredni 1 w reaktorze, zastąp powietrze w reaktorze N2, uszczelnij reaktor, podgrzej go elektrycznie zgodnie z krzywą temperatury, mieszaj w temperaturze 200 ~ 300 ℃ przez 1 ~ 3 godziny, a następnie kontynuuj aby ogrzać go do 400 ~ 500 ℃, wymieszać, aby uzyskać materiał o wielkości cząstek 10 ~ 20 mm, obniżyć temperaturę i rozładować, aby uzyskać materiał pośredni 2. Istnieją dwa rodzaje sprzętu używanego w procesie pirolizy, reaktor pionowy i reaktor ciągły sprzęt do granulacji, oba działają na tej samej zasadzie.Obydwa mieszają się lub poruszają pod określoną krzywą temperatury, zmieniając skład materiału oraz właściwości fizyczne i chemiczne w reaktorze.Różnica polega na tym, że czajnik pionowy jest połączeniem trybu gorącego i zimnego czajnika.Składniki materiału w kotle zmienia się poprzez mieszanie zgodnie z krzywą temperatury w gorącym kotle.Po zakończeniu wkłada się go do kotła chłodzącego w celu ochłodzenia, a gorący czajnik można napełnić.Urządzenia do ciągłej granulacji zapewniają ciągłą pracę przy niskim zużyciu energii i dużej wydajności.
◼ Karbonizacja i grafityzacja są nieodzowną częścią.Piec do karbonizacji karbonizuje materiały w średnich i niskich temperaturach.Temperatura pieca do karbonizacji może osiągnąć 1600 stopni Celsjusza, co może zaspokoić potrzeby karbonizacji.Precyzyjny inteligentny regulator temperatury i automatyczny system monitorowania PLC sprawią, że dane generowane w procesie karbonizacji będą dokładnie kontrolowane.
Piec do grafityzacji, obejmujący poziomą wysoką temperaturę, niższy wyładunek, pionowy itp., Umieszcza grafit w gorącej strefie grafitu (środowisko zawierające węgiel) w celu spiekania i wytapiania, a temperatura w tym okresie może osiągnąć 3200 ℃.
◼ Powłoka
Materiał pośredni 4 transportowany jest do silosu za pomocą automatycznego systemu transportowego, a materiał jest automatycznie napełniany przez manipulator do skrzyni prometu.Automatyczny system przenoszenia transportuje skrzynkę prometu do reaktora ciągłego (pieca walcowego) w celu powlekania. Uzyskaj materiał pośredni 5 (pod ochroną azotu materiał jest podgrzewany do 1150 ℃ zgodnie z określoną krzywą wzrostu temperatury przez 8 ~ 10 godzin. Proces ogrzewania polega na ogrzewaniu sprzętu za pomocą energii elektrycznej, a metoda ogrzewania jest pośrednia. Ogrzewanie zamienia wysokiej jakości asfalt na powierzchni cząstek grafitu w pirolityczną powłokę węglową. Podczas procesu ogrzewania żywice znajdują się w wysokiej jakości asfalcie kondensują się, a morfologia kryształów ulega przemianie (stan amorficzny przechodzi w stan krystaliczny), na powierzchni naturalnych sferycznych cząstek grafitu tworzy się uporządkowana mikrokrystaliczna warstwa węgla, a na koniec powstaje pokryty grafitopodobny materiał o strukturze „rdzeń-powłoka”. uzyskany