Kathode materiaal
Bij de bereiding van anorganische elektrodematerialen voor lithiumionbatterijen wordt de vastestofreactie bij hoge temperaturen het meest gebruikt.Vaste-fasereactie bij hoge temperatuur: verwijst naar het proces waarbij de reactanten, inclusief vaste-fasestoffen, gedurende een bepaalde periode bij een bepaalde temperatuur reageren en chemische reacties veroorzaken door de wederzijdse diffusie tussen verschillende elementen om de meest stabiele verbindingen bij een bepaalde temperatuur te produceren , inclusief vast-vast-stof-reactie, vast-gas-reactie en vast-vloeistof-reactie.
Zelfs als de sol-gel-methode, coprecipitatiemethode, hydrothermische methode en solvothermische methode worden gebruikt, is gewoonlijk een vaste-fasereactie of vaste-fase-sinteren bij hoge temperatuur vereist.Dit komt omdat het werkingsprincipe van een lithium-ionbatterij vereist dat het elektrodemateriaal herhaaldelijk li+ kan inbrengen en verwijderen, dus de roosterstructuur moet voldoende stabiliteit hebben, wat vereist dat de kristalliniteit van actieve materialen hoog moet zijn en de kristalstructuur regelmatig moet zijn. .Dit is moeilijk te bereiken bij lage temperaturen, dus de elektrodematerialen van momenteel gebruikte lithium-ionbatterijen worden in principe verkregen door middel van een vastestofreactie bij hoge temperaturen.
De productielijn voor de verwerking van kathodemateriaal omvat voornamelijk een mengsysteem, sintersysteem, breeksysteem, waterwassysteem (alleen hoog nikkel), verpakkingssysteem, poedertransportsysteem en intelligent controlesysteem.
Wanneer het natte mengproces wordt gebruikt bij de productie van kathodematerialen voor lithium-ionbatterijen, treden er vaak droogproblemen op.Verschillende oplosmiddelen die bij het natte mengproces worden gebruikt, zullen leiden tot verschillende droogprocessen en apparatuur.Momenteel worden er hoofdzakelijk twee soorten oplosmiddelen gebruikt in het natte mengproces: niet-waterige oplosmiddelen, namelijk organische oplosmiddelen zoals ethanol, aceton, enz.;Wateroplosmiddel.De droogapparatuur voor het nat mengen van kathodematerialen uit lithium-ionbatterijen omvat hoofdzakelijk: vacuüm roterende droger, vacuümharkdroger, sproeidroger, vacuümbanddroger.
De industriële productie van kathodematerialen voor lithium-ionbatterijen maakt gewoonlijk gebruik van een sintersyntheseproces in vaste toestand op hoge temperatuur, en de kern en belangrijkste uitrusting ervan is een sinteroven.De grondstoffen voor de productie van kathodematerialen voor lithium-ionbatterijen worden gelijkmatig gemengd en gedroogd, vervolgens in de oven geladen om te sinteren en vervolgens uit de oven gelost in het breek- en classificatieproces.Voor de productie van kathodematerialen zijn de technische en economische indicatoren zoals temperatuurcontrole, temperatuuruniformiteit, atmosfeercontrole en -uniformiteit, continuïteit, productiecapaciteit, energieverbruik en automatiseringsgraad van de oven erg belangrijk.Momenteel zijn de belangrijkste sinterapparatuur die wordt gebruikt bij de productie van kathodematerialen de duwoven, de roloven en de stolpoven.
◼ Rollenoven is een middelgrote tunneloven met continue verwarming en sinteren.
◼ Afhankelijk van de ovenatmosfeer is de roloven, net als de duwoven, ook verdeeld in luchtoven en atmosfeeroven.
- Luchtoven: voornamelijk gebruikt voor het sinteren van materialen die een oxiderende atmosfeer vereisen, zoals lithiummanganaatmaterialen, lithiumkobaltoxidematerialen, ternaire materialen, enz.;
- Atmosfeeroven: voornamelijk gebruikt voor NCA-ternaire materialen, lithiumijzerfosfaat (LFP) materialen, grafietanodematerialen en andere sintermaterialen die gasbescherming nodig hebben (zoals N2 of O2).
◼ De rollenoven maakt gebruik van een rollend wrijvingsproces, zodat de lengte van de oven niet wordt beïnvloed door de voortstuwingskracht.Theoretisch kan het oneindig zijn.De kenmerken van de ovenholtestructuur, betere consistentie bij het bakken van producten, en de grote ovenholtestructuur zijn bevorderlijker voor de beweging van de luchtstroom in de oven en de afvoer en rubberen afvoer van producten.Het is de voorkeursuitrusting om de duwoven te vervangen om daadwerkelijk grootschalige productie te realiseren.
◼ Momenteel worden lithiumkobaltoxide, ternair lithiummanganaat en andere kathodematerialen van lithium-ionbatterijen gesinterd in een luchtrolleroven, terwijl lithiumijzerfosfaat wordt gesinterd in een rolleroven beschermd door stikstof, en NCA wordt gesinterd in een rolleroven oven beschermd door zuurstof.
Negatief elektrodemateriaal
De belangrijkste stappen van de basisprocesstroom van kunstmatig grafiet omvatten voorbehandeling, pyrolyse, maalkogel, grafitisering (dat wil zeggen warmtebehandeling, zodat de oorspronkelijk ongeordende koolstofatomen netjes worden gerangschikt, en de belangrijkste technische koppelingen), mengen, coaten, mengen screenen, wegen, verpakken en opslaan.Alle handelingen zijn fijn en complex.
◼ Granulatie is onderverdeeld in pyrolyseproces en screeningproces voor kogelmolens.
Plaats tijdens het pyrolyseproces tussenmateriaal 1 in de reactor, vervang de lucht in de reactor door N2, sluit de reactor af, verwarm hem elektrisch volgens de temperatuurcurve, roer hem gedurende 1 ~ 3 uur op 200 ~ 300 ℃ en ga dan verder om het te verwarmen tot 400 ~ 500 ℃, roer het om materiaal te krijgen met een deeltjesgrootte van 10 ~ 20 mm, verlaag de temperatuur en ontlaad het om tussenmateriaal te krijgen 2. Er worden twee soorten apparatuur gebruikt in het pyrolyseproces: verticale reactor en continu granulatieapparatuur, die beide hetzelfde principe hebben.Ze roeren of bewegen allebei onder een bepaalde temperatuurcurve om de materiaalsamenstelling en fysische en chemische eigenschappen in de reactor te veranderen.Het verschil is dat de verticale ketel een combinatiemodus is van een hete ketel en een koude ketel.De materiaalcomponenten in de ketel worden door roeren veranderd volgens het temperatuurverloop in de hete ketel.Na voltooiing wordt het ter koeling in de koelketel geplaatst en kan de hete ketel worden gevoed.Continue granulatieapparatuur realiseert een continue werking, met een laag energieverbruik en een hoog rendement.
◼ Carbonisatie en grafitisering zijn een onmisbaar onderdeel.De carbonisatieoven carboniseert de materialen bij gemiddelde en lage temperaturen.De temperatuur van de carbonisatieoven kan 1600 graden Celsius bereiken, wat aan de behoeften van carbonisatie kan voldoen.De uiterst nauwkeurige intelligente temperatuurregelaar en het automatische PLC-bewakingssysteem zorgen ervoor dat de gegevens die tijdens het carbonisatieproces worden gegenereerd, nauwkeurig worden gecontroleerd.
Grafitisatieoven, inclusief horizontale hoge temperatuur, lagere ontlading, verticaal, enz., plaatst grafiet in de hete grafietzone (koolstofhoudende omgeving) voor sinteren en smelten, en de temperatuur tijdens deze periode kan 3200 ℃ bereiken.
◼ Coating
Het tussenmateriaal 4 wordt via het automatische transportsysteem naar de silo getransporteerd en het materiaal wordt door de manipulator automatisch in de doos promethium gevuld.Het automatische transportsysteem transporteert het doospromethium naar de continue reactor (rollenoven) voor coating. Haal het tussenmateriaal 5 op (onder bescherming van stikstof wordt het materiaal verwarmd tot 1150 ℃ volgens een bepaalde temperatuurstijgingscurve gedurende 8 ~ 10 uur. Het verwarmingsproces bestaat uit het verwarmen van de apparatuur door middel van elektriciteit, en de verwarmingsmethode is indirect. De verwarming verandert het hoogwaardige asfalt op het oppervlak van grafietdeeltjes in pyrolytische koolstofcoating condenseren, en de kristalmorfologie wordt getransformeerd (amorfe toestand wordt omgezet in kristallijne toestand). Er wordt een geordende microkristallijne koolstoflaag gevormd op het oppervlak van natuurlijke bolvormige grafietdeeltjes, en uiteindelijk wordt een gecoat grafietachtig materiaal met een "kern-schil" -structuur gevormd. verkregen