Material del cátodo
En la preparación de materiales de electrodos inorgánicos para baterías de iones de litio, la reacción de estado sólido a alta temperatura es la más utilizada.Reacción en fase sólida a alta temperatura: se refiere al proceso en el que los reactivos, incluidas las sustancias en fase sólida, reaccionan durante un período de tiempo a una determinada temperatura y producen reacciones químicas mediante la difusión mutua entre varios elementos para producir los compuestos más estables a una determinada temperatura. , incluyendo reacción sólido-sólido, reacción sólido-gas y reacción sólido-líquido.
Incluso si se utilizan el método sol-gel, el método de coprecipitación, el método hidrotermal y el método solvotérmico, generalmente se requiere una reacción en fase sólida o una sinterización en fase sólida a alta temperatura.Esto se debe a que el principio de funcionamiento de la batería de iones de litio requiere que el material de su electrodo pueda insertar y quitar li+ repetidamente, por lo que su estructura reticular debe tener suficiente estabilidad, lo que requiere que la cristalinidad de los materiales activos sea alta y la estructura cristalina sea regular. .Esto es difícil de lograr en condiciones de baja temperatura, por lo que los materiales de los electrodos de las baterías de iones de litio que se utilizan actualmente se obtienen básicamente mediante una reacción de estado sólido a alta temperatura.
La línea de producción de procesamiento de material catódico incluye principalmente un sistema de mezcla, un sistema de sinterización, un sistema de trituración, un sistema de lavado con agua (solo con alto contenido de níquel), un sistema de envasado, un sistema de transporte de polvo y un sistema de control inteligente.
Cuando se utiliza el proceso de mezcla húmeda en la producción de materiales catódicos para baterías de iones de litio, a menudo se encuentran problemas de secado.Los diferentes disolventes utilizados en el proceso de mezcla húmeda darán lugar a diferentes procesos y equipos de secado.En la actualidad, se utilizan principalmente dos tipos de disolventes en el proceso de mezcla húmeda: disolventes no acuosos, concretamente disolventes orgánicos como etanol, acetona, etc.;Disolvente de agua.El equipo de secado para la mezcla húmeda de materiales de cátodos de baterías de iones de litio incluye principalmente: secador rotatorio al vacío, secador de rastrillo al vacío, secador por aspersión y secador de cinta al vacío.
La producción industrial de materiales catódicos para baterías de iones de litio generalmente adopta un proceso de síntesis de sinterización de estado sólido a alta temperatura, y su equipo principal y clave es el horno de sinterización.Las materias primas para la producción de materiales catódicos de baterías de iones de litio se mezclan y secan uniformemente, luego se cargan en el horno para su sinterización y luego se descargan del horno para el proceso de trituración y clasificación.Para la producción de materiales catódicos, los indicadores técnicos y económicos como control de temperatura, uniformidad de temperatura, control y uniformidad de la atmósfera, continuidad, capacidad de producción, consumo de energía y grado de automatización del horno son muy importantes.En la actualidad, los principales equipos de sinterización utilizados en la producción de materiales catódicos son el horno de empuje, el horno de rodillos y el horno de campana.
◼ El horno de rodillos es un horno de túnel de tamaño mediano con calentamiento y sinterización continuos.
◼ Según la atmósfera del horno, al igual que el horno de empuje, el horno de rodillos también se divide en horno de aire y horno de atmósfera.
- Horno de aire: se utiliza principalmente para sinterizar materiales que requieren una atmósfera oxidante, como materiales de manganato de litio, materiales de óxido de cobalto y litio, materiales ternarios, etc.
- Horno de atmósfera: se utiliza principalmente para materiales ternarios NCA, materiales de fosfato de hierro y litio (LFP), materiales de ánodo de grafito y otros materiales de sinterización que necesitan protección de gas atmosférico (como N2 u O2).
◼ El horno de rodillos adopta un proceso de fricción por rodadura, por lo que la longitud del horno no se verá afectada por la fuerza de propulsión.En teoría, puede ser infinito.Las características de la estructura de la cavidad del horno, una mejor consistencia al cocer los productos y la estructura de la cavidad del horno grande son más propicias para el movimiento del flujo de aire en el horno y el drenaje y la descarga de caucho de los productos.Es el equipo preferido para reemplazar el horno de empuje para lograr realmente una producción a gran escala.
◼ En la actualidad, el óxido de litio y cobalto, el ternario, el manganato de litio y otros materiales catódicos de las baterías de iones de litio se sinterizan en un horno de rodillos de aire, mientras que el fosfato de litio y hierro se sinteriza en un horno de rodillos protegido por nitrógeno y el NCA se sinteriza en un horno de rodillos. Horno protegido por oxígeno.
Material del electrodo negativo
Los pasos principales del flujo del proceso básico del grafito artificial incluyen pretratamiento, pirólisis, bola de molienda, grafitización (es decir, tratamiento térmico, para que los átomos de carbono originalmente desordenados estén ordenados de manera ordenada y los enlaces técnicos clave), mezcla, recubrimiento, mezcla. cribado, pesaje, envasado y almacenamiento.Todas las operaciones son finas y complejas.
◼ La granulación se divide en proceso de pirólisis y proceso de cribado con molino de bolas.
En el proceso de pirólisis, coloque el material intermedio 1 en el reactor, reemplace el aire en el reactor con N2, selle el reactor, caliéntelo eléctricamente de acuerdo con la curva de temperatura, agítelo a 200 ~ 300 ℃ durante 1 ~ 3 h y luego continúe. para calentarlo a 400 ~ 500 ℃, agitarlo para obtener material con un tamaño de partícula de 10 ~ 20 mm, bajar la temperatura y descargarlo para obtener material intermedio 2. Hay dos tipos de equipos utilizados en el proceso de pirólisis, reactor vertical y continuo. equipos de granulación, los cuales tienen el mismo principio.Ambos se agitan o se mueven bajo una determinada curva de temperatura para cambiar la composición del material y las propiedades físicas y químicas del reactor.La diferencia es que la tetera vertical es un modo combinado de tetera caliente y tetera fría.Los componentes del material en la caldera se cambian agitando según la curva de temperatura en la caldera caliente.Una vez finalizado, se coloca en el hervidor de enfriamiento para enfriarlo y se puede alimentar el hervidor caliente.El equipo de granulación continua realiza un funcionamiento continuo, con bajo consumo de energía y alto rendimiento.
◼ La carbonización y la grafitización son una parte indispensable.El horno de carbonización carboniza los materiales a temperaturas medias y bajas.La temperatura del horno de carbonización puede alcanzar los 1600 grados Celsius, lo que puede satisfacer las necesidades de la carbonización.El controlador de temperatura inteligente de alta precisión y el sistema de monitoreo automático PLC harán que los datos generados en el proceso de carbonización se controlen con precisión.
El horno de grafitización, que incluye el horizontal de alta temperatura, el de descarga inferior, el vertical, etc., coloca el grafito en una zona caliente de grafito (ambiente que contiene carbono) para la sinterización y la fundición, y la temperatura durante este período puede alcanzar los 3200 ℃.
◼ Recubrimiento
El material intermedio 4 se transporta al silo a través del sistema de transporte automático, y el manipulador llena automáticamente el material en la caja de prometio.El sistema de transporte automático transporta la caja de prometio al reactor continuo (horno de rodillos) para su recubrimiento. Obtenga el material intermedio 5 (bajo la protección de nitrógeno, el material se calienta a 1150 ℃ de acuerdo con una determinada curva de aumento de temperatura durante 8 ~ 10 h). El proceso de calentamiento consiste en calentar el equipo mediante electricidad y el método de calentamiento es indirecto. El calentamiento convierte el asfalto de alta calidad en la superficie de las partículas de grafito en una capa de carbón pirolítico. Durante el proceso de calentamiento, las resinas del asfalto de alta calidad. se condensa y la morfología del cristal se transforma (el estado amorfo se transforma en un estado cristalino). Se forma una capa de carbono microcristalino ordenado en la superficie de las partículas de grafito esféricas naturales y, finalmente, se forma un material recubierto similar al grafito con una estructura de "núcleo-cubierta". obtenido