Katoda Materialo
En la preparado de neorganikaj elektrodaj materialoj por litio-jonaj baterioj, alttemperatura solidstata reakcio estas la plej ofte uzata. Alttemperatura solidfaza reakcio: rilatas al la procezo, en kiu la reakciantoj, inkluzive de solidfazaj substancoj, reagas dum certa tempodaŭro je certa temperaturo kaj produktas kemiajn reakciojn per la reciproka difuzo inter diversaj elementoj por produkti la plej stabilajn kombinaĵojn je certa temperaturo, inkluzive de solid-solida reakcio, solid-gasa reakcio kaj solid-likva reakcio.
Eĉ se oni uzas la sol-ĝelan metodon, la kunprecipitan metodon, la hidroterman metodon kaj la solvoterman metodon, kutime necesas solid-faza reakcio aŭ solid-faza sintrado je alta temperaturo. Tio estas ĉar la funkciprincipo de litio-jona baterio postulas, ke ĝia elektroda materialo povu plurfoje enmeti kaj forigi li+, do ĝia krada strukturo devas havi sufiĉan stabilecon, kio postulas, ke la kristaleco de la aktivaj materialoj estu alta kaj la kristala strukturo estu regula. Ĉi tion malfacilas atingi sub malaltaj temperaturkondiĉoj, do la elektrodaj materialoj de litio-jonaj baterioj efektive uzataj nuntempe estas esence akiritaj per alt-temperatura solidstata reakcio.
La produktadlinio por prilaborado de katodaj materialoj ĉefe inkluzivas miksan sistemon, sintran sistemon, dispreman sistemon, akvolavan sistemon (nur kun alta nikelo), paksistemon, pulvoran transportan sistemon kaj inteligentan kontrolsistemon.
Kiam la malseka miksadprocezo estas uzata en la produktado de katodmaterialoj por litio-jonaj baterioj, ofte okazas sekigproblemoj. Malsamaj solviloj uzataj en la malseka miksadprocezo kondukas al malsamaj sekigprocezoj kaj ekipaĵo. Nuntempe, estas ĉefe du specoj de solviloj uzataj en la malseka miksadprocezo: neakvaj solviloj, nome organikaj solviloj kiel etanolo, acetono, ktp.; akva solvilo. La sekigekipaĵo por malseka miksado de litio-jonaj baterioj katodmaterialoj ĉefe inkluzivas: vakuan rotacian sekigilon, vakuan rastosekigilon, ŝprucsekigilon, vakuan bendosekigilon.
La industria produktado de katodmaterialoj por litio-jonaj baterioj kutime uzas alt-temperaturan solidstatan sintezan procezon, kaj ĝia kerna kaj ŝlosila ekipaĵo estas sinteriga forno. La krudmaterialoj por la produktado de litio-jonaj baterioj estas unuforme miksitaj kaj sekigitaj, poste ŝarĝitaj en la fornon por sinterigo, kaj poste malŝarĝitaj el la forno en la dispremadon kaj klasifikadon. Por la produktado de katodmaterialoj, la teknikaj kaj ekonomiaj indikiloj kiel temperaturkontrolo, temperaturhomogeneco, atmosfera kontrolo kaj homogeneco, kontinueco, produktadkapacito, energikonsumo kaj aŭtomatiggrado de la forno estas tre gravaj. Nuntempe, la ĉefaj sinteriga ekipaĵo uzata en la produktado de katodmaterialoj estas puŝforno, rulforno kaj sonorilkruĉa forno.
◼ Rulforno estas mezgranda tunelforno kun kontinua hejtado kaj sinterizado.
Laŭ la forna atmosfero, same kiel la puŝforno, la rulforno ankaŭ dividiĝas en aerfornon kaj atmosferan fornon.
- Aerforno: ĉefe uzata por sintrado de materialoj postulantaj oksidigan atmosferon, kiel ekzemple litiaj manganataj materialoj, litiaj kobaltaj oksidaj materialoj, ternaraj materialoj, ktp.;
- Atmosfera forno: ĉefe uzata por NCA-ternaraj materialoj, litiaj ferfosfataj (LFP) materialoj, grafitaj anodaj materialoj kaj aliaj sintraj materialoj, kiuj bezonas atmosferan (kiel N2 aŭ O2) gasprotekton.
◼ La rulforno uzas rulfrikcian procezon, do la longo de la forno ne estos influita de la propulsa forto. Teorie, ĝi povas esti senfina. La karakterizaĵoj de la fornokava strukturo, pli bona konsistenco dum bakado de produktoj, kaj la granda fornokava strukturo pli favoras la movadon de aerfluo en la forno kaj la drenadon kaj kaŭĉukan elfluon de produktoj. Ĝi estas la preferata ekipaĵo por anstataŭigi la puŝfornon por vere realigi grandskalan produktadon.
◼ Nuntempe, litio-kobalta oksido, ternara, litio-mangano kaj aliaj katodmaterialoj de litio-jonaj baterioj estas sinteritaj en aerrulforno, dum litio-ferfosfato estas sinterita en rulforno protektita per nitrogeno, kaj NCA estas sinterita en rulforno protektita per oksigeno.
Materialo de negativa elektrodo
La ĉefaj paŝoj de la baza procezfluo de artefarita grafito inkluzivas antaŭtraktadon, pirolizon, muelpilkon, grafitigon (tio estas, varmotraktadon, por ke la origine malordaj karbonatomoj estu ordigitaj ordige, kaj la ŝlosilaj teknikaj ligiloj), miksadon, tegadon, miksadon, kribradon, pesadon, pakadon kaj stokadon. Ĉiuj operacioj estas fajnaj kaj kompleksaj.
◼ Granulado estas dividita en pirolizan procezon kaj pilmueladan kribran procezon.
En la piroliza procezo, metu la interan materialon 1 en la reaktoron, anstataŭigu la aeron en la reaktoro per N2, sigelu la reaktoron, elektre varmigu ĝin laŭ la temperaturkurbo, kirlu ĝin je 200 ~ 300 ℃ dum 1~3 horoj, kaj poste daŭre varmigu ĝin ĝis 400 ~ 500 ℃, kirlu ĝin por akiri materialon kun partikla grandeco de 10 ~ 20 mm, malaltigu la temperaturon kaj eligu ĝin por akiri la interan materialon 2. Ekzistas du specoj de ekipaĵo uzataj en la piroliza procezo, vertikala reaktoro kaj kontinua granuliĝa ekipaĵo, ambaŭ havas la saman principon. Ili ambaŭ kirlas aŭ moviĝas sub certa temperaturkurbo por ŝanĝi la materialan konsiston kaj fizikajn kaj kemiajn ecojn en la reaktoro. La diferenco estas, ke la vertikala kaldrono estas kombinaĵo de varma kaldrono kaj malvarma kaldrono. La materialaj komponantoj en la kaldrono estas ŝanĝitaj per kirlado laŭ la temperaturkurbo en la varma kaldrono. Post kompletigo, ĝi estas metita en la malvarmigan kaldrono por malvarmigo, kaj la varma kaldrono povas esti nutrata. Kontinua granuliĝa ekipaĵo realigas kontinuan funkciadon, kun malalta energikonsumo kaj alta rendimento.
◼ Karbonigo kaj grafitigo estas nemalhavebla parto. La karbiga forno karbigas la materialojn je mezaj kaj malaltaj temperaturoj. La temperaturo de la karbiga forno povas atingi 1600 celsiusgradojn, kio povas plenumi la bezonojn de karbigado. La altpreciza inteligenta temperaturregilo kaj aŭtomata PLC-monitorada sistemo igos la datumojn generitajn en la karbiga procezo precize kontroli.
Grafitiga forno, inkluzive de horizontala alttemperatura, pli malalta elfluo, vertikala, ktp., metas grafiton en grafitan varman zonon (karbonenhava medio) por sinterizado kaj fandado, kaj la temperaturo dum ĉi tiu periodo povas atingi 3200 ℃.
◼ Tegaĵo
La meza materialo 4 estas transportata al la silo per la aŭtomata transporta sistemo, kaj la materialo estas aŭtomate plenigita en la skatolon da prometio per la manipulilo. La aŭtomata transporta sistemo transportas la skatolon da prometio al la kontinua reaktoro (rulforno) por tegaĵo. Akiras la mezan materialon 5 (sub la protekto de nitrogeno, la materialo estas varmigita ĝis 1150 ℃ laŭ certa temperatur-altiĝanta kurbo dum 8~10 horoj). La varmigprocezo estas varmigi la ekipaĵon per elektro, kaj la varmigmetodo estas nerekta. La varmigado transformas la altkvalitan asfalton sur la surfaco de grafitpartikloj en pirolizan karbonan tegaĵon. Dum la varmigprocezo, la rezinoj en la altkvalita asfalto kondensiĝas, kaj la kristala morfologio transformiĝas (amorfa stato transformiĝas al kristala stato). Ordigita mikrokristala karbontavolo formiĝas sur la surfaco de naturaj sferaj grafitpartikloj, kaj fine tegitan grafitosimilan materialon kun "kerno-ŝela" strukturo oni akiras.