Bahan Katoda
Dalam pembuatan bahan elektroda anorganik untuk baterai lithium ion, 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 jangka waktu tertentu pada suhu tertentu dan menghasilkan reaksi kimia melalui difusi timbal balik antara berbagai unsur untuk menghasilkan senyawa paling stabil pada suhu tertentu. , termasuk reaksi padat-padat, reaksi padat-gas, dan reaksi padat-cair.
Sekalipun metode sol-gel, metode kopresipitasi, metode hidrotermal, dan metode solvotermal digunakan, biasanya diperlukan reaksi fase padat atau sintering fase padat pada suhu tinggi.Hal ini dikarenakan prinsip kerja baterai lithium-ion mengharuskan bahan elektrodanya dapat berulang kali memasukkan dan mengeluarkan li+, sehingga struktur kisinya harus memiliki kestabilan yang cukup, sehingga kristalinitas bahan aktif harus tinggi dan struktur kristal harus teratur. .Hal ini sulit dicapai dalam kondisi suhu rendah, sehingga bahan elektroda baterai litium-ion yang sebenarnya digunakan saat ini pada dasarnya diperoleh melalui reaksi keadaan padat suhu tinggi.
Lini produksi pemrosesan bahan katoda terutama mencakup sistem pencampuran, sistem sintering, sistem penghancuran, sistem pencucian air (hanya nikel tinggi), sistem pengemasan, sistem pengangkutan bubuk, dan sistem kontrol cerdas.
Ketika proses pencampuran basah digunakan dalam produksi bahan katoda untuk baterai lithium-ion, masalah pengeringan sering kali dihadapi.Pelarut berbeda yang digunakan dalam proses pencampuran basah akan menyebabkan proses dan peralatan pengeringan berbeda.Saat ini, terdapat dua jenis pelarut yang digunakan dalam proses pencampuran basah: pelarut tidak berair, yaitu pelarut organik seperti etanol, aseton, dll;Pelarut air.Peralatan pengeringan untuk pencampuran basah bahan katoda baterai lithium-ion terutama meliputi: pengering putar vakum, pengering rake vakum, pengering semprot, pengering sabuk vakum.
Produksi industri bahan katoda untuk baterai litium-ion biasanya mengadopsi proses sintesis sintering solid-state bersuhu tinggi, dan peralatan inti serta utamanya adalah tanur sintering.Bahan baku produksi bahan katoda baterai lithium-ion dicampur dan dikeringkan secara merata, kemudian dimasukkan ke dalam kiln untuk sintering, kemudian dikeluarkan dari kiln ke dalam proses penghancuran dan klasifikasi.Untuk produksi bahan katoda, indikator teknis dan ekonomi seperti suhu kendali suhu, keseragaman suhu, kendali dan keseragaman atmosfer, kontinuitas, kapasitas produksi, konsumsi energi dan tingkat otomatisasi kiln sangat penting.Saat ini, peralatan sintering utama yang digunakan dalam produksi bahan katoda adalah pusher kiln, roller kiln, dan bell jarfurnace.
◼ Roller kiln adalah kiln terowongan berukuran sedang dengan pemanasan dan sintering terus menerus.
◼ Menurut atmosfer tungku, seperti kiln pendorong, roller kiln juga dibagi menjadi kiln udara dan kiln atmosfer.
- Tempat pembakaran udara: terutama digunakan untuk sintering bahan yang memerlukan atmosfer pengoksidasi, seperti bahan litium manganat, bahan litium kobalt oksida, bahan terner, dll;
- Tempat pembakaran atmosfer: terutama digunakan untuk bahan terner NCA, bahan litium besi fosfat (LFP), bahan anoda grafit, dan bahan sintering lainnya yang memerlukan perlindungan gas atmosfer (seperti N2 atau O2).
◼ Roller kiln mengadopsi proses gesekan rolling, sehingga panjang kiln tidak akan terpengaruh oleh gaya penggerak.Secara teoritis, ini bisa jadi tidak terbatas.Karakteristik struktur rongga kiln, konsistensi yang lebih baik saat pembakaran produk, dan struktur rongga kiln yang besar lebih kondusif bagi pergerakan aliran udara di dalam tungku serta drainase dan pelepasan karet produk.Ini adalah peralatan pilihan untuk menggantikan tanur pendorong agar benar-benar mewujudkan produksi skala besar.
◼ Saat ini, litium kobalt oksida, terner, litium manganat, dan bahan katoda lainnya 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 tungku yang dilindungi oleh oksigen.
Bahan Elektroda Negatif
Langkah-langkah utama dari aliran proses dasar grafit buatan meliputi perlakuan awal, pirolisis, bola penggilingan, grafitisasi (yaitu perlakuan panas, sehingga atom karbon yang semula tidak teratur tersusun rapi, dan kaitan teknis utama), pencampuran, pelapisan, pencampuran penyaringan, penimbangan, pengemasan dan pergudangan.Semua operasi baik-baik saja dan rumit.
◼ Granulasi dibagi menjadi proses pirolisis dan proses penyaringan ball milling.
Dalam proses pirolisis, masukkan bahan antara 1 ke dalam reaktor, ganti udara di dalam reaktor dengan N2, tutup reaktor, panaskan secara elektrik sesuai kurva suhu, aduk pada suhu 200 ~ 300 ℃ selama 1~3 jam, lalu lanjutkan untuk memanaskannya hingga 400 ~ 500 ℃, aduk untuk mendapatkan bahan dengan ukuran partikel 10 ~ 20mm, turunkan suhu dan keluarkan untuk mendapatkan bahan perantara 2. Ada dua macam peralatan yang digunakan dalam proses pirolisis, reaktor vertikal dan kontinyu peralatan granulasi, keduanya memiliki prinsip yang sama.Keduanya mengaduk atau bergerak di bawah kurva temperatur tertentu sehingga mengubah komposisi bahan serta sifat fisik dan kimia dalam reaktor.Bedanya, ketel vertikal merupakan mode kombinasi ketel panas dan ketel dingin.Komponen bahan pada ketel diubah dengan cara diaduk sesuai dengan kurva suhu pada ketel panas.Setelah selesai dimasukkan ke dalam ketel pendingin untuk didinginkan, dan ketel panas dapat diumpankan.Peralatan granulasi berkelanjutan mewujudkan operasi berkelanjutan, dengan konsumsi energi rendah dan output tinggi.
◼ Karbonisasi dan grafitisasi merupakan bagian yang tidak terpisahkan.Tungku karbonisasi mengarbonisasi bahan pada suhu sedang dan rendah.Suhu tungku karbonisasi bisa mencapai 1600 derajat Celcius yang dapat memenuhi kebutuhan karbonisasi.Pengontrol suhu cerdas presisi tinggi dan sistem pemantauan PLC otomatis akan membuat data yang dihasilkan dalam proses karbonisasi dikontrol secara akurat.
Tungku grafitisasi, termasuk suhu tinggi horizontal, debit rendah, vertikal, dll., menempatkan grafit di zona panas grafit (lingkungan yang 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 (roller kiln) untuk pelapisan, Dapatkan bahan perantara 5 (di bawah perlindungan nitrogen, bahan dipanaskan hingga 1150 ℃ sesuai dengan kurva kenaikan suhu tertentu selama 8~10 jam. Proses pemanasannya adalah memanaskan peralatan melalui listrik, dan metode pemanasannya tidak langsung. Pemanasan mengubah aspal berkualitas tinggi pada permukaan partikel grafit menjadi lapisan karbon pirolitik mengembun, dan morfologi kristal diubah (keadaan amorf diubah menjadi keadaan kristal), Lapisan karbon mikrokristalin yang teratur terbentuk pada permukaan partikel grafit bola alami, dan akhirnya bahan seperti grafit berlapis dengan struktur "cangkang inti" adalah diperoleh