Katodemateriale
Ved fremstilling av uorganiske elektrodematerialer for litiumionbatterier er høytemperatur fastfasereaksjon den mest brukte prosessen. Høytemperatur fastfasereaksjon: refererer til prosessen der reaktantene, inkludert fastfasestoffer, reagerer over en viss tidsperiode ved en viss temperatur og produserer kjemiske reaksjoner gjennom gjensidig diffusjon mellom ulike elementer for å produsere de mest stabile forbindelsene ved en viss temperatur, inkludert faststoff-faststoff-reaksjon, faststoff-gass-reaksjon og faststoff-væske-reaksjon.
Selv om sol-gel-metoden, samutfellingsmetoden, hydrotermisk metoden og solvotermisk metoden brukes, er det vanligvis nødvendig med fastfasereaksjon eller fastfasesintring ved høy temperatur. Dette er fordi virkemåten til et litiumionbatteri krever at elektrodematerialet kan sette inn og fjerne li+ gjentatte ganger, så gitterstrukturen må ha tilstrekkelig stabilitet, noe som krever at krystalliniteten til aktive materialer er høy og krystallstrukturen regelmessig. Dette er vanskelig å oppnå under lave temperaturforhold, så elektrodematerialene til litiumionbatterier som faktisk brukes i dag, er i hovedsak oppnådd gjennom høytemperatur fastfasereaksjon.
Produksjonslinjen for katodematerialebehandling omfatter hovedsakelig blandesystem, sintringssystem, knusesystem, vannvaskesystem (kun høyt nikkelinnhold), pakkesystem, pulvertransportsystem og intelligent kontrollsystem.
Når våtblandingsprosessen brukes i produksjonen av katodematerialer for litiumionbatterier, oppstår det ofte tørkeproblemer. Ulike løsemidler som brukes i våtblandingsprosessen vil føre til forskjellige tørkeprosesser og utstyr. For tiden er det hovedsakelig to typer løsemidler som brukes i våtblandingsprosessen: ikke-vandige løsemidler, nemlig organiske løsemidler som etanol, aceton, osv.; vannløsemiddel. Tørkeutstyret for våtblanding av katodematerialer for litiumionbatterier inkluderer hovedsakelig: vakuumrotasjonstørker, vakuumrivetørker, spraytørker og vakuumbeltetørker.
Industriell produksjon av katodematerialer for litiumionbatterier benytter vanligvis høytemperatur faststoffsintringssynteseprosess, og kjerne- og nøkkelutstyret er sintringsovner. Råmaterialene for produksjon av katodematerialer for litiumionbatterier blandes jevnt og tørkes, lastes deretter inn i ovnen for sintring, og deretter losses fra ovnen til knuse- og klassifiseringsprosessen. For produksjon av katodematerialer er tekniske og økonomiske indikatorer som temperaturkontrolltemperatur, temperaturjevnhet, atmosfærekontroll og -jevnhet, kontinuitet, produksjonskapasitet, energiforbruk og automatiseringsgrad i ovnen svært viktige. For tiden er det viktigste sintringsutstyret som brukes i produksjonen av katodematerialer skyveovner, rulleovner og klokkeovner.
◼ Valseovn er en mellomstor tunnelovn med kontinuerlig oppvarming og sintring.
◼ I henhold til ovnsatmosfæren er rulleovnen, i likhet med skyveovnen, også delt inn i luftovn og atmosfæreovn.
- Luftovn: brukes hovedsakelig til sintring av materialer som krever oksiderende atmosfære, for eksempel litiummanganatmaterialer, litiumkoboltoksidmaterialer, ternære materialer, etc.
- Atmosfæreovn: brukes hovedsakelig til NCA-ternære materialer, litiumjernfosfat (LFP)-materialer, grafittanodematerialer og andre sintringsmaterialer som trenger beskyttelse mot atmosfæregass (som N2 eller O2).
◼ Rulleovnen benytter en rullende friksjonsprosess, slik at ovnens lengde ikke påvirkes av fremdriftskraften. Teoretisk sett kan den være uendelig. Egenskapene til ovnshulromsstrukturen, bedre konsistens ved brenning av produkter, og den store ovnshulromsstrukturen bidrar bedre til bevegelse av luftstrømmen i ovnen og drenering og gummiutladning av produkter. Det er det foretrukne utstyret som erstatter skyveovnen for å virkelig realisere storskala produksjon.
◼ For tiden sintres litiumkoboltoksid, ternært, litiummanganat og andre katodematerialer i litiumionbatterier i en luftvalseovn, mens litiumjernfosfat sintres i en valseovn beskyttet av nitrogen, og NCA sintres i en valseovn beskyttet av oksygen.
Negativt elektrodemateriale
Hovedtrinnene i den grunnleggende prosessflyten for kunstig grafitt inkluderer forbehandling, pyrolyse, slipekule, grafittisering (det vil si varmebehandling, slik at de opprinnelig uordnede karbonatomene er pent ordnet, og de viktigste tekniske koblingene), blanding, belegg, blanding, sikting, veiing, emballasje og lagring. Alle operasjoner er fine og komplekse.
◼ Granulering er delt inn i pyrolyseprosess og kulemallingssiktingsprosess.
I pyrolyseprosessen plasseres mellommateriale 1 i reaktoren, luften i reaktoren erstattes med N2, reaktoren forsegles, den varmes elektrisk opp i henhold til temperaturkurven, røres ved 200 ~ 300 ℃ i 1 ~ 3 timer, og deretter fortsettes oppvarmingen til 400 ~ 500 ℃, røres for å få et materiale med en partikkelstørrelse på 10 ~ 20 mm, senkes temperaturen og slippes ut for å få mellommateriale 2. Det finnes to typer utstyr som brukes i pyrolyseprosessen, vertikal reaktor og kontinuerlig granuleringsutstyr, som begge har samme prinsipp. De rører eller beveger seg under en viss temperaturkurve for å endre materialsammensetningen og de fysiske og kjemiske egenskapene i reaktoren. Forskjellen er at den vertikale kjelen er en kombinasjon av varm kjele og kald kjele. Materialkomponentene i kjelen endres ved omrøring i henhold til temperaturkurven i den varme kjelen. Etter ferdigstillelse settes det i kjølekjelen for avkjøling, og den varme kjelen kan mates. Kontinuerlig granuleringsutstyr oppnår kontinuerlig drift, med lavt energiforbruk og høy ytelse.
◼ Karbonisering og grafittisering er en uunnværlig del. Karboniseringsovnen karboniserer materialene ved middels og lave temperaturer. Temperaturen i karboniseringsovnen kan nå 1600 grader Celsius, noe som kan dekke behovene for karbonisering. Den intelligente temperaturkontrolleren med høy presisjon og det automatiske PLS-overvåkingssystemet vil sørge for at dataene som genereres i karboniseringsprosessen kontrolleres nøyaktig.
Grafittiseringsovner, inkludert horisontale høytemperaturovner, lav utladningsovner, vertikale ovner, plasserer grafitten i en varm grafittsone (karbonholdig miljø) for sintring og smelting, og temperaturen i denne perioden kan nå 3200 ℃.
◼ Belegg
Mellommaterialet 4 transporteres til siloen gjennom det automatiske transportsystemet, og materialet fylles automatisk i promethium-boksen av manipulatoren. Det automatiske transportsystemet transporterer promethium-boksen til den kontinuerlige reaktoren (valseovn) for belegg. Mellommaterialet 5 (under beskyttelse av nitrogen) varmes opp til 1150 ℃ i henhold til en viss temperaturøkningskurve i 8~10 timer). Oppvarmingsprosessen er å varme opp utstyret via elektrisitet, og oppvarmingsmetoden er indirekte. Oppvarmingen omdanner asfalt av høy kvalitet på overflaten av grafittpartiklene til et pyrolytisk karbonbelegg. Under oppvarmingsprosessen kondenserer harpiksene i asfalten av høy kvalitet, og krystallmorfologien transformeres (amorf tilstand omdannes til krystallinsk tilstand). Et ordnet mikrokrystallinsk karbonlag dannes på overflaten av naturlige sfæriske grafittpartiklene, og til slutt oppnås et belagt grafittlignende materiale med en "kjerne-skall"-struktur.