Katodmaterial
Vid framställning av oorganiska elektrodmaterial för litiumjonbatterier är högtemperaturreaktion i fast tillstånd den vanligaste metoden. Högtemperaturreaktion i fast tillstånd: avser den process där reaktanter, inklusive fastfasämnen, reagerar under en viss tidsperiod vid en viss temperatur och producerar kemiska reaktioner genom ömsesidig diffusion mellan olika element för att producera de mest stabila föreningarna vid en viss temperatur, inklusive fast-fast-reaktion, fast-gasreaktion och fast-vätskereaktion.
Även om sol-gel-metoden, samfällningsmetoden, hydrotermisk metod och solvotermisk metod används, krävs vanligtvis fastfasreaktion eller fastfassintring vid hög temperatur. Detta beror på att litiumjonbatteriets arbetsprincip kräver att dess elektrodmaterial upprepade gånger kan infoga och ta bort li+, så dess gitterstruktur måste ha tillräcklig stabilitet, vilket kräver att kristalliniteten hos aktiva material är hög och kristallstrukturen regelbunden. Detta är svårt att uppnå under låga temperaturförhållanden, så elektrodmaterialen i litiumjonbatterier som faktiskt används för närvarande erhålls i huvudsak genom högtemperaturreaktion i fast tillstånd.
Produktionslinjen för katodmaterialbearbetning omfattar huvudsakligen blandningssystem, sintringssystem, krossningssystem, vattentvättsystem (endast hög nickelhalt), förpackningssystem, pulvertransportsystem och intelligent styrsystem.
När våtblandningsprocessen används vid produktion av katodmaterial för litiumjonbatterier uppstår ofta torkningsproblem. Olika lösningsmedel som används i våtblandningsprocessen leder till olika torkningsprocesser och utrustning. För närvarande finns det huvudsakligen två typer av lösningsmedel som används i våtblandningsprocessen: icke-vattenhaltiga lösningsmedel, nämligen organiska lösningsmedel som etanol, aceton etc.; och vattenlösningsmedel. Torkutrustningen för våtblandning av katodmaterial för litiumjonbatterier inkluderar huvudsakligen: vakuumrotatork, vakuumraketork, spraytork och vakuumbandtork.
Industriell produktion av katodmaterial för litiumjonbatterier använder vanligtvis högtemperatur fastfas-sintringssyntesprocess, och dess kärn- och nyckelutrustning är sintringsugnar. Råmaterialen för produktion av katodmaterial för litiumjonbatterier blandas jämnt och torkas, laddas sedan i ugnen för sintring och lossas sedan från ugnen till krossnings- och klassificeringsprocessen. För produktion av katodmaterial är tekniska och ekonomiska indikatorer som temperaturkontrolltemperatur, temperaturjämnhet, atmosfärskontroll och jämnhet, kontinuitet, produktionskapacitet, energiförbrukning och automatiseringsgrad av ugnen mycket viktiga. För närvarande är den huvudsakliga sintringsutrustningen som används vid produktion av katodmaterial pusherugnar, rullugnar och klockglasugnar.
◼ Rullugnen är en medelstor tunnelugn med kontinuerlig uppvärmning och sintring.
◼ Beroende på ugnsatmosfären är rullugnen, liksom pusherugnen, också indelad i luftugn och atmosfärsugn.
- Luftugn: används huvudsakligen för sintring av material som kräver oxiderande atmosfär, såsom litiummanganatmaterial, litiumkoboltoxidmaterial, ternära material etc.
- Atmosfärugn: används huvudsakligen för NCA-ternära material, litiumjärnfosfat (LFP)-material, grafitanodmaterial och andra sintringsmaterial som behöver skydd mot atmosfärsgas (såsom N2 eller O2).
◼ Rullugnen använder rullande friktionsprocess, så ugnens längd påverkas inte av framdrivningskraften. Teoretiskt sett kan den vara oändlig. Egenskaperna hos ugnshålighetens struktur, bättre konsistens vid bränning av produkter och den stora ugnshålighetens struktur är mer gynnsam för luftflödet i ugnen och dränering och gummiutsläpp av produkter. Det är den föredragna utrustningen att ersätta pusherugnen för att verkligen uppnå storskalig produktion.
◼ För närvarande sintras litiumkoboltoxid, ternärt material, litiummanganat och andra katodmaterial i litiumjonbatterier i en luftvalsugn, medan litiumjärnfosfat sintras i en kväveskyddad valsugn och NCA sintras i en syreskyddad valsugn.
Negativt elektrodmaterial
De viktigaste stegen i den grundläggande processflödet för artificiell grafit inkluderar förbehandling, pyrolys, slipning av kulor, grafitisering (det vill säga värmebehandling, så att de ursprungligen oordnade kolatomerna är prydligt ordnade, och de viktigaste tekniska länkarna), blandning, beläggning, blandning, siktning, vägning, förpackning och lagring. Alla operationer är fina och komplexa.
◼ Granulering är indelad i pyrolysprocess och kulmalningssiktning.
I pyrolysprocessen placeras mellanmaterial 1 i reaktorn, luften i reaktorn ersätts med N2, reaktorn försluts, den värms upp elektriskt enligt temperaturkurvan, rörs om vid 200 ~ 300 ℃ i 1 ~ 3 timmar, och fortsätt sedan att värma upp det till 400 ~ 500 ℃, rörs om för att få ett material med en partikelstorlek på 10 ~ 20 mm, sänks temperaturen och töms ut för att få mellanmaterial 2. Det finns två typer av utrustning som används i pyrolysprocessen, vertikal reaktor och kontinuerlig granuleringsutrustning, som båda har samma princip. De rör om eller rör sig under en viss temperaturkurva för att ändra materialsammansättningen och de fysikaliska och kemiska egenskaperna i reaktorn. Skillnaden är att den vertikala kitteln är en kombination av varm kittel och kall kittel. Materialkomponenterna i kitteln ändras genom omrörning enligt temperaturkurvan i varm kittel. Efter avslutad kylning placeras det i kylkitteln för kylning, och varm kitteln kan matas. Kontinuerlig granuleringsutrustning uppnår kontinuerlig drift, med låg energiförbrukning och hög effekt.
◼ Karbonisering och grafitisering är en oumbärlig del. Karboniseringsugnen karboniserar materialen vid medelhöga och låga temperaturer. Temperaturen i karboniseringsugnen kan nå 1600 grader Celsius, vilket kan uppfylla behoven för karbonisering. Den högprecisionsintelligenta temperaturregulatorn och det automatiska PLC-övervakningssystemet gör att data som genereras i karboniseringsprocessen kontrolleras noggrant.
Grafitiseringsugnar, inklusive horisontell högtemperatur, låg urladdning, vertikal, etc., placerar grafiten i grafitvärmezonen (kolhaltig miljö) för sintring och smältning, och temperaturen under denna period kan nå 3200 ℃.
◼ Beläggning
Mellanmaterialet 4 transporteras till silon genom det automatiska transportsystemet, och materialet fylls automatiskt i lådan med promethium av manipulatorn. Det automatiska transportsystemet transporterar lådan med promethium till den kontinuerliga reaktorn (valsugn) för beläggning. Mellanmaterialet 5 (under skydd av kväve) värms upp till 1150 ℃ enligt en viss temperaturökningskurva i 8~10 timmar. Uppvärmningsprocessen är att värma upp utrustningen via elektricitet, och uppvärmningsmetoden är indirekt. Uppvärmningen omvandlar den högkvalitativa asfalten på ytan av grafitpartiklar till pyrolytisk kolbeläggning. Under uppvärmningsprocessen kondenserar hartserna i den högkvalitativa asfalten, och kristallmorfologin omvandlas (amorft tillstånd omvandlas till kristallint tillstånd). Ett ordnat mikrokristallint kolskikt bildas på ytan av naturliga sfäriska grafitpartiklar, och slutligen erhålls ett belagt grafitliknande material med en "kärna-skal"-struktur.