Materiál katódy
Pri príprave anorganických elektródových materiálov pre lítium-iónové batérie sa najčastejšie používa vysokoteplotná reakcia v tuhom stave. Vysokoteplotná reakcia v tuhej fáze: označuje proces, pri ktorom reaktanty vrátane látok v tuhej fáze reagujú po určitú dobu pri určitej teplote a vytvárajú chemické reakcie prostredníctvom vzájomnej difúzie medzi rôznymi prvkami, aby sa pri určitej teplote vytvorili najstabilnejšie zlúčeniny. vrátane reakcie tuhá látka-tuhá látka, reakcia tuhá látka-plyn a reakcia tuhá látka-kvapalina.
Aj keď sa použije metóda sol-gél, metóda koprecipitácie, hydrotermálna metóda a solvotermálna metóda, zvyčajne sa vyžaduje reakcia na pevnej fáze alebo spekanie na pevnej fáze pri vysokej teplote. Je to preto, že pracovný princíp lítium-iónovej batérie vyžaduje, aby jej elektródový materiál mohol opakovane vkladať a odstraňovať li+, takže jej mriežková štruktúra musí mať dostatočnú stabilitu, čo vyžaduje, aby kryštalinita aktívnych materiálov bola vysoká a kryštálová štruktúra by mala byť pravidelná. . To je ťažké dosiahnuť v podmienkach nízkej teploty, takže elektródové materiály lítium-iónových batérií, ktoré sa v súčasnosti používajú, sa v zásade získavajú prostredníctvom vysokoteplotnej reakcie v tuhom stave.
Výrobná linka na spracovanie katódového materiálu zahŕňa hlavne miešací systém, spekací systém, drviaci systém, systém umývania vodou (iba s vysokým obsahom niklu), baliaci systém, systém dopravy prášku a inteligentný riadiaci systém.
Keď sa proces mokrého miešania používa pri výrobe katódových materiálov pre lítium-iónové batérie, často sa vyskytujú problémy so sušením. Rôzne rozpúšťadlá používané v procese mokrého miešania budú viesť k rôznym procesom sušenia a rôznym zariadeniam. V súčasnosti sa v procese mokrého miešania používajú hlavne dva druhy rozpúšťadiel: nevodné rozpúšťadlá, konkrétne organické rozpúšťadlá, ako je etanol, acetón atď.; Vodné rozpúšťadlo. Medzi sušiace zariadenia na mokré miešanie katódových materiálov lítium-iónových batérií patria najmä: vákuová rotačná sušička, vákuová sušiareň, rozprašovacia sušička, vákuová pásová sušička.
Priemyselná výroba katódových materiálov pre lítium-iónové batérie zvyčajne využíva vysokoteplotný proces syntézy v tuhom stave a jej jadrom a kľúčovým zariadením je spekacia pec. Suroviny na výrobu katódových materiálov lítium-iónových batérií sa rovnomerne premiešajú a vysušia, potom sa vložia do pece na spekanie a potom sa vyložia z pece do procesu drvenia a klasifikácie. Pre výrobu katódových materiálov sú veľmi dôležité technické a ekonomické ukazovatele, ako je teplota regulácie teploty, rovnomernosť teploty, regulácia a rovnomernosť atmosféry, kontinuita, výrobná kapacita, spotreba energie a stupeň automatizácie pece. V súčasnosti sú hlavnými spekacími zariadeniami používanými pri výrobe katódových materiálov tlačná pec, valcová pec a zvonová pec.
◼ Valcová pec je stredne veľká tunelová pec s kontinuálnym ohrevom a spekaním.
◼ Podľa atmosféry pece, podobne ako tlačná pec, aj valcová pec je rozdelená na vzduchovú pec a atmosférickú pec.
- Vzduchová pec: používa sa hlavne na spekanie materiálov vyžadujúcich oxidačnú atmosféru, ako sú materiály na báze manganistanu lítneho, materiály na báze oxidu lítneho kobaltu, ternárne materiály atď.
- Atmosférická pec: používa sa hlavne pre ternárne materiály NCA, materiály s fosforečnanom lítnym (LFP), materiály s grafitovou anódou a iné spekacie materiály, ktoré potrebujú ochranu proti atmosférickému plynu (ako je N2 alebo O2).
◼ Valcová pec využíva proces valivého trenia, takže dĺžka pece nebude ovplyvnená hnacou silou. Teoreticky to môže byť nekonečné. Charakteristiky štruktúry dutiny pece, lepšia konzistencia pri vypaľovaní produktov a veľká štruktúra dutiny pece je vhodnejšia pre pohyb prúdenia vzduchu v peci a odvodňovanie a vypúšťanie gumy produktov. Je to preferované zariadenie, ktoré nahrádza tlačnú pec, aby sa skutočne realizovala výroba vo veľkom meradle.
◼ V súčasnosti sa lítium-kobaltový oxid, ternárny, lítiummanganát a iné katódové materiály lítium-iónových batérií spekajú vo vzduchovej valcovej peci, zatiaľ čo fosforečnan lítno-železnatý sa speká vo valcovej peci chránenej dusíkom a NCA sa speká vo valcovej peci pec chránená kyslíkom.
Materiál zápornej elektródy
Medzi hlavné kroky základného procesného toku umelého grafitu patrí predúprava, pyrolýza, mlecia guľa, grafitizácia (teda tepelné spracovanie, aby sa pôvodne neusporiadané atómy uhlíka pekne usporiadali a kľúčové technické väzby), miešanie, poťahovanie, miešanie preosievanie, váženie, balenie a skladovanie. Všetky operácie sú v poriadku a zložité.
◼ Granulácia je rozdelená na proces pyrolýzy a skríningový proces s guľovým mletím.
V procese pyrolýzy vložte medziprodukt 1 do reaktora, nahraďte vzduch v reaktore N2, reaktor utesnite, elektricky ho zohrejte podľa teplotnej krivky, miešajte pri 200 ~ 300 ℃ počas 1 ~ 3 h a potom pokračujte na zahriatie na 400 ~ 500 ℃, premiešajte, aby ste získali materiál s veľkosťou častíc 10 ~ 20 mm, znížte teplotu a vybite, aby ste získali medziprodukt 2. V procese pyrolýzy sa používajú dva druhy zariadení, vertikálny reaktor a zariadenie na kontinuálnu granuláciu, pričom obe majú rovnaký princíp. Oba sa miešajú alebo pohybujú pod určitou teplotnou krivkou, aby zmenili materiálové zloženie a fyzikálne a chemické vlastnosti v reaktore. Rozdiel je v tom, že vertikálna kanvica je kombinovaný režim horúcej kanvice a studenej kanvice. Zložky materiálu v kotli sa menia miešaním podľa teplotnej krivky v horúcom kotli. Po dokončení sa vloží do chladiaceho kotla na ochladenie a horúci kotlík sa môže podávať. Zariadenie na kontinuálnu granuláciu realizuje nepretržitú prevádzku s nízkou spotrebou energie a vysokým výkonom.
◼ Neoddeliteľnou súčasťou je karbonizácia a grafitizácia. Karbonizačná pec karbonizuje materiály pri stredných a nízkych teplotách. Teplota karbonizačnej pece môže dosiahnuť 1600 stupňov Celzia, čo môže uspokojiť potreby karbonizácie. Vďaka vysoko presnému inteligentnému regulátoru teploty a automatickému monitorovaciemu systému PLC budú údaje generované v procese karbonizácie presne kontrolované.
Grafitizačná pec, vrátane horizontálnej vysokoteplotnej, spodného výboja, vertikálneho atď., umiestňuje grafit do grafitovej horúcej zóny (prostredie obsahujúcej uhlík) na spekanie a tavenie a teplota počas tohto obdobia môže dosiahnuť 3200 ℃.
◼ Náter
Medzimateriál 4 je dopravovaný do sila cez automatický dopravný systém a materiál je automaticky plnený do boxu promethium manipulátorom. Automatický dopravný systém prepraví krabicové promethium do kontinuálneho reaktora (valcovej pece) na potiahnutie, získajte medziprodukt 5 (pod ochranou dusíka sa materiál zahreje na 1150 ℃ podľa určitej krivky nárastu teploty počas 8 ~ 10 hodín. Proces ohrevu spočíva v ohreve zariadenia elektrinou a spôsob ohrevu je nepriamy, pričom ohrev premieňa vysokokvalitný asfalt na povrchu grafitových častíc na pyrolytický uhlíkový povlak. živice vo vysokokvalitnom asfalte kondenzujú a kryštalická morfológia sa premieňa (amorfný stav sa premieňa na kryštalický stav), na povrchu častíc prírodného sférického grafitu sa vytvára usporiadaná mikrokryštalická uhlíková vrstva a nakoniec potiahnutý materiál podobný grafitu s získa sa štruktúra "core-shell".