Material del càtode
En la preparació de materials d'elèctrodes inorgànics per a bateries d'ions de liti, la reacció d'estat sòlid d'alta temperatura és la més utilitzada.Reacció en fase sòlida a alta temperatura: es refereix al procés en què els reactius, incloses les substàncies en fase sòlida, reaccionen durant un període de temps a una temperatura determinada i produeixen reaccions químiques mitjançant la difusió mútua entre diversos elements per produir els compostos més estables a una temperatura determinada. , incloent la reacció sòlid-sòlid, la reacció sòlid-gas i la reacció sòlid-líquid.
Fins i tot si s'utilitzen el mètode sol-gel, el mètode de coprecipitació, el mètode hidrotèrmic i el mètode solvotèrmic, normalment es requereix una reacció en fase sòlida o una sinterització en fase sòlida a alta temperatura.Això es deu al fet que el principi de funcionament de la bateria d'ions de liti requereix que el material del seu elèctrode pugui inserir i eliminar li+ repetidament, de manera que la seva estructura de gelosia ha de tenir una estabilitat suficient, cosa que requereix que la cristalinitat dels materials actius sigui alta i que l'estructura de cristall sigui regular. .Això és difícil d'aconseguir en condicions de baixa temperatura, de manera que els materials d'elèctrode de les bateries d'ió de liti que s'utilitzen actualment s'obtenen bàsicament mitjançant una reacció d'estat sòlid a alta temperatura.
La línia de producció de processament de material de càtode inclou principalment un sistema de mescla, un sistema de sinterització, un sistema de trituració, un sistema de rentat d'aigua (només un alt níquel), un sistema d'envasament, un sistema de transport de pols i un sistema de control intel·ligent.
Quan el procés de mescla humida s'utilitza en la producció de materials càtodics per a bateries d'ions de liti, sovint es troben problemes d'assecat.Els diferents dissolvents utilitzats en el procés de mescla humida donaran lloc a diferents processos i equips d'assecat.Actualment, hi ha principalment dos tipus de dissolvents utilitzats en el procés de mescla humida: dissolvents no aquosos, és a dir, dissolvents orgànics com l'etanol, l'acetona, etc.dissolvent d'aigua.L'equip d'assecat per a la barreja humida de materials càtods de bateries d'ió de liti inclou principalment: assecador rotatiu al buit, assecador de rasclet al buit, assecador de polvorització, assecador de cinturó de buit.
La producció industrial de materials de càtode per a bateries d'ions de liti sol adoptar un procés de síntesi de sinterització d'estat sòlid a alta temperatura, i el seu nucli i equip clau és el forn de sinterització.Les matèries primeres per a la producció de materials de càtode de bateria d'ions de liti es barregen i s'assequen uniformement, després es carreguen al forn per a la sinterització i després es descarreguen del forn al procés de trituració i classificació.Per a la producció de materials de càtode, els indicadors tècnics i econòmics com ara la temperatura de control de temperatura, la uniformitat de la temperatura, el control i la uniformitat de l'atmosfera, la continuïtat, la capacitat de producció, el consum d'energia i el grau d'automatització del forn són molt importants.Actualment, els principals equips de sinterització utilitzats en la producció de materials de càtode són el forn d'empenta, el forn de rodets i el forn de campana.
◼ El forn de rodets és un forn túnel de mida mitjana amb calefacció i sinterització contínua.
◼ Segons l'atmosfera del forn, com el forn impulsor, el forn de rodets també es divideix en forn d'aire i forn d'atmosfera.
- Forn d'aire: utilitzat principalment per a la sinterització de materials que requereixen atmosfera oxidant, com ara materials de manganat de liti, materials d'òxid de cobalt de liti, materials ternaris, etc.
- Forn d'atmosfera: s'utilitza principalment per a materials ternaris NCA, materials de fosfat de ferro de liti (LFP), materials d'ànode de grafit i altres materials de sinterització que necessiten protecció de gasos atmosfèrics (com N2 o O2).
◼ El forn de rodets adopta un procés de fricció rodant, de manera que la longitud del forn no es veurà afectada per la força de propulsió.Teòricament, pot ser infinit.Les característiques de l'estructura de la cavitat del forn, una millor consistència a l'hora de disparar productes i l'estructura de la cavitat del forn gran és més propici per al moviment del flux d'aire al forn i el drenatge i la descàrrega de cautxú dels productes.És l'equip preferit per substituir el forn d'empenta per realitzar realment una producció a gran escala.
◼ Actualment, l'òxid de cobalt de liti, el ternari, el manganat de liti i altres materials càtodics de les bateries d'ions de liti es sintereixen en un forn de rodets d'aire, mentre que el fosfat de ferro de liti es sinteritza en un forn de corró protegit per nitrogen i l'NCA es sinteritza en un corró. forn protegit per oxigen.
Material de l'elèctrode negatiu
Els passos principals del flux de procés bàsic del grafit artificial inclouen el pretractament, la piròlisi, la bola de mòlta, la grafitització (és a dir, el tractament tèrmic, de manera que els àtoms de carboni originalment desordenats estiguin ordenats i els enllaços tècnics clau), la barreja, el recobriment, la barreja. cribratge, pesatge, embalatge i emmagatzematge.Totes les operacions són bones i complexes.
◼ La granulació es divideix en procés de piròlisi i procés de cribratge de mòlta de boles.
En el procés de piròlisi, poseu el material intermedi 1 al reactor, substituïu l'aire del reactor per N2, segelleu el reactor, escalfeu-lo elèctricament segons la corba de temperatura, remeneu-lo a 200 ~ 300 ℃ durant 1 ~ 3 h i, a continuació, continueu per escalfar-lo a 400 ~ 500 ℃, remeneu-lo per obtenir material amb una mida de partícula de 10 ~ 20 mm, baixeu la temperatura i descarregueu-lo per obtenir material intermedi 2. Hi ha dos tipus d'equips utilitzats en el procés de piròlisi, reactor vertical i continu equips de granulació, tots dos tenen el mateix principi.Tots dos es remen o es mouen sota una determinada corba de temperatura per canviar la composició del material i les propietats físiques i químiques del reactor.La diferència és que la tetera vertical és una combinació de tetera calenta i tetera freda.Els components del material de la tetera es canvien remenant segons la corba de temperatura de la tetera calenta.Un cop finalitzat, es posa a la tetera de refrigeració per refredar-se i es pot alimentar la tetera calenta.L'equip de granulació contínua realitza un funcionament continu, amb un baix consum d'energia i un alt rendiment.
◼ La carbonització i la grafitització són una part indispensable.El forn de carbonització carbonitza els materials a temperatures mitjanes i baixes.La temperatura del forn de carbonització pot arribar als 1600 graus centígrads, cosa que pot satisfer les necessitats de carbonització.El controlador de temperatura intel·ligent d'alta precisió i el sistema de control automàtic de PLC faran que les dades generades en el procés de carbonització es controlin amb precisió.
El forn de grafitització, inclòs horitzontal d'alta temperatura, baixa descàrrega, vertical, etc., col·loca el grafit a la zona calenta de grafit (entorn que conté carboni) per a la sinterització i la fosa, i la temperatura durant aquest període pot arribar als 3200 ℃.
◼ Revestiment
El material intermedi 4 es transporta a la sitja a través del sistema de transport automàtic, i el manipulador s'omple automàticament a la caixa promethium.El sistema de transport automàtic transporta la caixa de promethi al reactor continu (forn de rodets) per al recobriment, obteniu el material intermedi 5 (sota la protecció del nitrogen, el material s'escalfa a 1150 ℃ segons una determinada corba d'augment de temperatura durant 8 ~ 10 h. El procés d'escalfament és escalfar l'equip a través de l'electricitat, i el mètode d'escalfament és indirecte. L'escalfament converteix l'asfalt d'alta qualitat a la superfície de les partícules de grafit en un revestiment de carboni pirolític es condensa i la morfologia del cristall es transforma (l'estat amorf es transforma en estat cristal·lí), es forma una capa de carboni microcristal·lí ordenada a la superfície de les partícules de grafit esfèrics naturals i, finalment, un material com el grafit recobert amb una estructura de "coquilla de nucli" obtingut