Материал на катода
При приготвянето на неорганични електродни материали за литиево-йонни батерии най-често се използва високотемпературна реакция в твърдо състояние.Високотемпературна твърдофазова реакция: отнася се до процеса, при който реагентите, включително веществата в твърда фаза, реагират за определен период от време при определена температура и предизвикват химични реакции чрез взаимна дифузия между различни елементи за получаване на най-стабилните съединения при определена температура , включително реакция твърдо-твърдо вещество, реакция твърдо-газ и реакция твърдо-течно вещество.
Дори ако се използват зол-гел метод, метод на съвместно утаяване, хидротермален метод и солвотермален метод, обикновено се изисква твърдофазова реакция или твърдофазно синтероване при висока температура.Това е така, защото принципът на работа на литиево-йонната батерия изисква нейният електроден материал да може многократно да вмъква и премахва li+, така че нейната решетъчна структура трябва да има достатъчна стабилност, което изисква кристалността на активните материали да е висока и кристалната структура да е правилна .Това е трудно да се постигне при ниски температурни условия, така че електродните материали на литиево-йонните батерии, които действително се използват в момента, се получават основно чрез високотемпературна реакция в твърдо състояние.
Производствената линия за обработка на катоден материал включва основно система за смесване, система за синтероване, система за раздробяване, система за измиване с вода (само с високо съдържание на никел), система за опаковане, система за транспортиране на прах и интелигентна система за управление.
Когато процесът на мокро смесване се използва при производството на катодни материали за литиево-йонни батерии, често се срещат проблеми със сушенето.Различните разтворители, използвани в процеса на мокро смесване, ще доведат до различни процеси и оборудване за сушене.Понастоящем има основно два вида разтворители, използвани в процеса на мокро смесване: неводни разтворители, а именно органични разтворители като етанол, ацетон и др.;Воден разтворител.Оборудването за сушене за мокро смесване на катодни материали на литиево-йонна батерия включва главно: вакуумна ротационна сушилня, вакуумна сушилня с рейк, пулверизационна сушилня, вакуумна лентова сушилня.
Промишленото производство на катодни материали за литиево-йонни батерии обикновено използва процес на синтез на високотемпературно синтероване в твърдо състояние, а основното и ключово оборудване е пещта за синтероване.Суровините за производството на катодни материали за литиево-йонна батерия се смесват равномерно и се изсушават, след това се зареждат в пещта за синтероване и след това се разтоварват от пещта в процеса на раздробяване и класифициране.За производството на катодни материали са много важни техническите и икономически показатели като температура на контрол на температурата, еднородност на температурата, контрол на атмосферата и еднородност, непрекъснатост, производствен капацитет, консумация на енергия и степен на автоматизация на пещта.Понастоящем основното оборудване за синтероване, използвано при производството на катодни материали, е тласкащата пещ, ролковата пещ и звъневата пещ.
◼ Ролковата пещ е средно голяма тунелна пещ с непрекъснато нагряване и синтероване.
◼ Според атмосферата на пещта, подобно на тласкащата пещ, ролковата пещ също се разделя на въздушна пещ и атмосферна пещ.
- Въздушна пещ: използва се главно за синтероване на материали, изискващи окислителна атмосфера, като материали от литиев манганат, материали от литиев кобалтов оксид, трикомпонентни материали и др.;
- Атмосферна пещ: използва се главно за трикомпонентни материали на NCA, материали от литиево-железен фосфат (LFP), графитни анодни материали и други материали за синтероване, които се нуждаят от защита от атмосферата (като N2 или O2).
◼ Ролковата пещ използва процес на триене при търкаляне, така че дължината на пещта няма да бъде повлияна от силата на задвижване.Теоретично може да бъде безкрайно.Характеристиките на структурата на кухината на пещта, по-добра консистенция при изпичане на продуктите и голямата структура на кухината на пещта са по-благоприятни за движението на въздушния поток в пещта и дренажа и изхвърлянето на гума на продуктите.Това е предпочитаното оборудване за замяна на тласкащата пещ за наистина реализиране на широкомащабно производство.
◼ Понастоящем литиево-кобалтовият оксид, трикомпонентният, литиевият манганат и други катодни материали на литиево-йонните батерии се синтероват във въздушна ролкова пещ, докато литиево-железният фосфат се синтерова в ролкова пещ, защитена с азот, а NCA се синтерова в ролкова пещ пещ, защитена от кислород.
Материал на отрицателния електрод
Основните стъпки на основния процес на изкуствен графит включват предварителна обработка, пиролиза, топка за смилане, графитизация (тоест топлинна обработка, така че първоначално неподредените въглеродни атоми да са подредени спретнато и ключовите технически връзки), смесване, покритие, смесване пресяване, претегляне, опаковане и складиране.Всички операции са фини и сложни.
◼ Гранулирането се разделя на процес на пиролиза и процес на скрининг на топково смилане.
В процеса на пиролиза поставете междинен материал 1 в реактора, заменете въздуха в реактора с N2, запечатайте реактора, загрейте го електрически според температурната крива, разбъркайте го при 200 ~ 300 ℃ за 1 ~ 3 часа и след това продължете за да го загреете до 400 ~ 500 ℃, разбъркайте го, за да получите материал с размер на частиците от 10 ~ 20 mm, намалете температурата и го изпуснете, за да получите междинен материал 2. Има два вида оборудване, използвано в процеса на пиролиза, вертикален реактор и непрекъснат оборудване за гранулиране, като и двете имат един и същ принцип.И двете се разбъркват или се движат под определена температурна крива, за да променят състава на материала и физичните и химичните свойства в реактора.Разликата е, че вертикалният чайник е комбиниран режим на горещ чайник и студен чайник.Компонентите на материала в котела се сменят чрез разбъркване според температурната крива в горещия чайник.След завършване се поставя в охлаждащия чайник за охлаждане и горещият чайник може да се захранва.Оборудването за непрекъснато гранулиране реализира непрекъсната работа с ниска консумация на енергия и висока производителност.
◼ Карбонизацията и графитизацията са незаменима част.Карбонизиращата пещ карбонизира материалите при средни и ниски температури.Температурата на карбонизиращата пещ може да достигне 1600 градуса по Целзий, което може да отговори на нуждите на карбонизацията.Високопрецизният интелигентен температурен контролер и автоматичната PLC система за наблюдение ще направят данните, генерирани в процеса на карбонизация, точно контролирани.
Графитизираща пещ, включително хоризонтална високотемпературна, по-ниско изпускане, вертикална и т.н., поставя графит в графитна гореща зона (среда, съдържаща въглерод) за синтероване и топене и температурата през този период може да достигне 3200 ℃.
◼ Покритие
Междинният материал 4 се транспортира до силоза чрез автоматичната транспортна система и материалът автоматично се пълни в кутията с прометий от манипулатора.Автоматичната транспортна система транспортира кутията с прометий до непрекъснатия реактор (ролкова пещ) за нанасяне на покритие, Вземете междинния материал 5 (под защитата на азот, материалът се нагрява до 1150 ℃ според определена крива на повишаване на температурата за 8 ~ 10 часа. Процесът на нагряване се състои в нагряване на оборудването чрез електричество, а методът на нагряване превръща висококачествения асфалт върху повърхността на графитните частици в пиролитично въглеродно покритие кондензират и кристалната морфология се трансформира (аморфното състояние се трансформира в кристално състояние), образува се подреден микрокристален въглероден слой върху повърхността на естествени сферични графитни частици и накрая се получава покрит графит като материал със структура "ядро-обвивка" получено