Bahan Katoda
Dalam persiapan bahan elektroda anorganik untuk baterai ion litium, reaksi keadaan padat suhu tinggi adalah yang paling umum digunakan. Reaksi fase padat suhu tinggi: mengacu pada proses di mana reaktan termasuk zat fase padat bereaksi selama periode waktu tertentu pada suhu tertentu dan menghasilkan reaksi kimia melalui difusi timbal balik antara berbagai elemen untuk menghasilkan senyawa paling stabil pada suhu tertentu, termasuk reaksi padat-padat, reaksi padat-gas, dan reaksi padat-cair.
Bahkan jika metode sol-gel, metode kopresipitasi, metode hidrotermal, dan metode solvotermal digunakan, reaksi fase padat atau sintering fase padat pada suhu tinggi biasanya diperlukan. Hal ini karena prinsip kerja baterai lithium-ion mengharuskan bahan elektrodanya dapat berulang kali memasukkan dan mengeluarkan li+, sehingga struktur kisinya harus memiliki stabilitas yang cukup, yang mengharuskan kristalinitas bahan aktif harus tinggi dan struktur kristal harus teratur. Hal ini sulit dicapai dalam kondisi suhu rendah, sehingga bahan elektroda baterai lithium-ion yang sebenarnya digunakan saat ini pada dasarnya diperoleh melalui reaksi solid-state suhu tinggi.
Lini produksi pemrosesan material katode terutama meliputi sistem pencampuran, sistem sintering, sistem penghancuran, sistem pencucian air (hanya nikel tinggi), sistem pengemasan, sistem pengangkutan bubuk dan sistem kontrol cerdas.
Bila proses pencampuran basah digunakan dalam produksi material katode untuk baterai lithium-ion, masalah pengeringan sering ditemui. Pelarut yang berbeda yang digunakan dalam proses pencampuran basah akan menghasilkan proses dan peralatan pengeringan yang berbeda. Saat ini, terdapat dua jenis pelarut utama yang digunakan dalam proses pencampuran basah: pelarut non-air, yaitu pelarut organik seperti etanol, aseton, dll.; pelarut air. Peralatan pengeringan untuk pencampuran basah material katode baterai lithium-ion terutama meliputi: pengering putar vakum, pengering penggaruk vakum, pengering semprot, pengering sabuk vakum.
Produksi industri bahan katode untuk baterai lithium-ion biasanya mengadopsi proses sintesis sintering solid-state suhu tinggi, dan inti serta peralatan utamanya adalah kiln sintering. Bahan baku untuk produksi bahan katode baterai lithium-ion dicampur dan dikeringkan secara seragam, kemudian dimuat ke dalam kiln untuk sintering, dan kemudian diturunkan dari kiln ke dalam proses penghancuran dan klasifikasi. Untuk produksi bahan katode, indikator teknis dan ekonomi seperti suhu kontrol suhu, keseragaman suhu, kontrol dan keseragaman atmosfer, kontinuitas, kapasitas produksi, konsumsi energi dan tingkat otomatisasi kiln sangat penting. Saat ini, peralatan sintering utama yang digunakan dalam produksi bahan katode adalah kiln pendorong, kiln rol dan tungku toples lonceng.
◼ Roller kiln merupakan kiln terowongan berukuran sedang dengan pemanasan dan sintering berkelanjutan.
◼ Menurut atmosfer tungku, seperti kiln pendorong, kiln rol juga dibagi menjadi kiln udara dan kiln atmosfer.
- Kiln udara: terutama digunakan untuk menyinter material yang memerlukan atmosfer pengoksidasi, seperti material litium manganat, material litium kobalt oksida, material terner, dll.;
- Kiln atmosfer: terutama digunakan untuk material terner NCA, material litium besi fosfat (LFP), material anoda grafit dan material sintering lainnya yang memerlukan perlindungan gas atmosfer (seperti N2 atau O2).
◼ Tungku rol mengadopsi proses gesekan rol, sehingga panjang tungku tidak akan terpengaruh oleh gaya pendorong. Secara teori, panjangnya bisa tak terbatas. Karakteristik struktur rongga tungku, konsistensi yang lebih baik saat membakar produk, dan struktur rongga tungku yang besar lebih kondusif terhadap pergerakan aliran udara di tungku dan pembuangan dan pembuangan karet produk. Ini adalah peralatan yang lebih disukai untuk menggantikan tungku pendorong untuk benar-benar mewujudkan produksi skala besar.
◼ Saat ini, litium kobalt oksida, terner, litium manganat, dan material katode lain dari baterai litium-ion disinter dalam tanur rol udara, sedangkan litium besi fosfat disinter dalam tanur rol yang dilindungi oleh nitrogen, dan NCA disinter dalam tanur rol yang dilindungi oleh oksigen.
Bahan Elektroda Negatif
Langkah-langkah utama dari aliran proses dasar grafit buatan meliputi praperlakuan, pirolisis, penggilingan bola, grafitasi (yaitu, perlakuan panas, sehingga atom-atom karbon yang awalnya tidak teratur tersusun rapi, dan hubungan teknis utama), pencampuran, pelapisan, pencampuran penyaringan, penimbangan, pengemasan dan pergudangan. Semua operasi halus dan rumit.
◼ Granulasi dibagi menjadi proses pirolisis dan proses penyaringan penggilingan bola.
Dalam proses pirolisis, masukkan material antara 1 ke dalam reaktor, ganti udara dalam reaktor dengan N2, tutup reaktor, panaskan secara elektrik sesuai dengan kurva suhu, aduk pada 200 ~ 300 ℃ selama 1 ~ 3 jam, lalu terus panaskan hingga 400 ~ 500 ℃, aduk untuk mendapatkan material dengan ukuran partikel 10 ~ 20mm, turunkan suhu dan buang untuk mendapatkan material antara 2. Ada dua jenis peralatan yang digunakan dalam proses pirolisis, reaktor vertikal dan peralatan granulasi kontinyu, keduanya memiliki prinsip yang sama. Keduanya mengaduk atau bergerak di bawah kurva suhu tertentu untuk mengubah komposisi material dan sifat fisik dan kimia dalam reaktor. Perbedaannya adalah ketel vertikal merupakan mode kombinasi ketel panas dan ketel dingin. Komponen material dalam ketel diubah dengan cara diaduk sesuai dengan kurva suhu dalam ketel panas. Setelah selesai, dimasukkan ke dalam ketel pendingin untuk pendinginan, dan ketel panas dapat diumpankan. Peralatan granulasi kontinyu mewujudkan operasi berkelanjutan, dengan konsumsi energi rendah dan output tinggi.
◼ Karbonisasi dan grafitasi merupakan bagian yang sangat penting. Tungku karbonisasi mengkarbonisasi material pada suhu sedang dan rendah. Suhu tungku karbonisasi dapat mencapai 1600 derajat Celsius, yang dapat memenuhi kebutuhan karbonisasi. Pengontrol suhu cerdas berpresisi tinggi dan sistem pemantauan PLC otomatis akan membuat data yang dihasilkan dalam proses karbonisasi terkontrol secara akurat.
Tungku grafitasi, termasuk suhu tinggi horizontal, pelepasan rendah, vertikal, dll., menempatkan grafit di zona panas grafit (lingkungan mengandung karbon) untuk sintering dan peleburan, dan suhu selama periode ini dapat mencapai 3200℃.
◼ Pelapisan
Bahan antara 4 diangkut ke silo melalui sistem pengangkutan otomatis, dan bahan tersebut secara otomatis diisi ke dalam kotak promethium oleh manipulator. Sistem pengangkutan otomatis mengangkut kotak promethium ke reaktor kontinu (kiln rol) untuk pelapisan, Dapatkan bahan antara 5 (di bawah perlindungan nitrogen, bahan dipanaskan hingga 1150 ℃ sesuai dengan kurva kenaikan suhu tertentu selama 8~10 jam. Proses pemanasan adalah memanaskan peralatan melalui listrik, dan metode pemanasan tidak langsung. Pemanasan mengubah aspal berkualitas tinggi pada permukaan partikel grafit menjadi lapisan karbon pirolitik. Selama proses pemanasan, resin dalam aspal berkualitas tinggi mengembun, dan morfologi kristal diubah (keadaan amorf diubah menjadi keadaan kristal), Lapisan karbon mikrokristalin yang teratur terbentuk pada permukaan partikel grafit bulat alami, dan akhirnya bahan seperti grafit berlapis dengan struktur "inti-kulit" diperoleh