Катодты материал
Литий-иондық аккумуляторлар үшін бейорганикалық электродтық материалдарды дайындауда жоғары температурадағы қатты күй реакциясы жиі қолданылады. Жоғары температурадағы қатты фазалық реакция: қатты фазалық заттарды қоса алғанда, әрекеттесуші заттардың белгілі бір температурада белгілі бір уақыт аралығында әрекеттесуі және белгілі бір температурада ең тұрақты қосылыстар алу үшін әртүрлі элементтер арасындағы өзара диффузия арқылы химиялық реакциялар тудыратын процесс, соның ішінде қатты-қатты реакция, қатты-газ реакциясы және қатты-сұйық реакция.
Золь-гель әдісі, копреципитация әдісі, гидротермиялық әдіс және солвотермиялық әдіс қолданылса да, әдетте жоғары температурада қатты фазалық реакция немесе қатты фазалық агломерация қажет. Себебі литий-ионды аккумулятордың жұмыс принципі оның электродтық материалы li+-ді қайта-қайта енгізіп, алып тастай алуын талап етеді, сондықтан оның торлы құрылымы жеткілікті тұрақтылыққа ие болуы керек, бұл белсенді материалдардың кристалдылығы жоғары болуын және кристалдық құрылымының тұрақты болуын талап етеді. Төмен температура жағдайында бұған қол жеткізу қиын, сондықтан қазіргі уақытта шын мәнінде қолданылатын литий-ионды батареялардың электродтық материалдары негізінен жоғары температурада қатты күйдегі реакция арқылы алынады.
Катодты материалдарды өңдеудің өндірістік желісі негізінен араластыру жүйесін, агломерациялау жүйесін, ұсақтау жүйесін, сумен жуу жүйесін (тек жоғары никель), орау жүйесін, ұнтақты тасымалдау жүйесін және интеллектуалды басқару жүйесін қамтиды.
Литий-иондық аккумуляторларға арналған катодты материалдарды өндіруде ылғалды араластыру процесі пайдаланылған кезде кептіру проблемалары жиі кездеседі. Ылғалды араластыру процесінде қолданылатын әртүрлі еріткіштер әртүрлі кептіру процестеріне және жабдықтарға әкеледі. Қазіргі уақытта дымқыл араластыру процесінде еріткіштердің негізінен екі түрі қолданылады: сусыз еріткіштер, атап айтқанда этанол, ацетон және т.б. сияқты органикалық еріткіштер; Су еріткіш. Литий-ионды аккумуляторлық катодты материалдарды ылғалды араластыруға арналған кептіру жабдығына негізінен мыналар кіреді: вакуумды роторлы кептіргіш, вакуумды тырма кептіргіш, бүріккіш кептіргіш, вакуумды белдік кептіргіш.
Литий-ионды батареяларға арналған катодты материалдардың өнеркәсіптік өндірісі әдетте жоғары температурадағы қатты күйдегі агломерациялау процесін қабылдайды, ал оның негізгі және негізгі жабдықтары агломерациялық пеш болып табылады. Литий-ионды аккумулятордың катодты материалдарын өндіруге арналған шикізат біркелкі араласады және кептіріледі, содан кейін агломерациялау үшін пешке жүктеледі, содан кейін ұсақтау және жіктеу процесіне пештен түсіріледі. Катодты материалдарды өндіру үшін температураны реттеу температурасы, температураның біркелкілігі, атмосфералық бақылау және біркелкілік, үздіксіздік, өндірістік қуаттылық, энергия шығыны және пештің автоматтандыру дәрежесі сияқты техникалық-экономикалық көрсеткіштер өте маңызды. Қазіргі уақытта катодты материалдарды өндіруде қолданылатын агломерацияның негізгі жабдықтары итергіш пеш, роликті пеш және қоңыраулы пеш болып табылады.
◼ Роликті пеш – үздіксіз қыздыру және агломерациялау бар орташа өлшемді туннельді пеш.
◼ Пештің атмосферасына сәйкес, итергіш пеш сияқты, роликті пеш де ауа пеші және атмосфералық пеш болып бөлінеді.
- Ауа пеші: негізінен тотықтырғыш атмосфераны қажет ететін материалдарды агломерациялау үшін қолданылады, мысалы, литий манганаты материалдары, литий кобальт оксиді материалдары, үштік материалдар және т.б.;
- Атмосфералық пеш: негізінен NCA үштік материалдары, литий темір фосфаты (LFP) материалдары, графит анодтық материалдар және атмосферадан (N2 немесе O2 сияқты) газды қорғауды қажет ететін басқа агломерациялық материалдар үшін қолданылады.
◼ Роликті пеш домалау үйкеліс процесін қабылдайды, сондықтан пештің ұзындығына қозғаушы күш әсер етпейді. Теориялық тұрғыдан ол шексіз болуы мүмкін. Пеш қуысының құрылымының сипаттамалары, өнімдерді күйдіру кезінде жақсы консистенциясы және үлкен пеш қуысының құрылымы пештегі ауа ағынының қозғалысына және өнімдердің дренажды және резеңке ағуына қолайлы. Бұл кең ауқымды өндірісті шынымен жүзеге асыру үшін итергіш пешті ауыстыруға қолайлы жабдық.
◼ Қазіргі уақытта литий-ионды аккумуляторлардың литий кобальт оксиді, үштік, литий манганаты және басқа катодты материалдары ауа роликті пеште, ал литий темір фосфаты азотпен қорғалған роликті пеште, ал NCA - роликті пеште агломерацияланады.
Теріс электрод материалы
Жасанды графиттің негізгі технологиялық ағынының негізгі қадамдарына алдын ала өңдеу, пиролиз, ұнтақтау шары, графитизация (яғни бастапқыда ретсіз көміртегі атомдары ұқыпты орналасатындай термиялық өңдеу және негізгі техникалық буындар), араластыру, қаптау, араластыру сүзгілеу, өлшеу, орау және қоймаға салу жатады. Барлық операциялар жақсы және күрделі.
◼ Түйіршіктеу пиролиз процесі және шарикті фрезерлеу процесі болып бөлінеді.
Пиролиз процесінде аралық материалды 1 реакторға салыңыз, реактордағы ауаны N2-ге ауыстырыңыз, реакторды тығыздаңыз, оны температура қисығына сәйкес электрлік қыздырыңыз, оны 200 ~ 300 ℃ температурада 1 ~ 3 сағат бойы араластырыңыз, содан кейін оны 400 ~ 500 ℃ мөлшерінде материалды алу үшін қыздыруды жалғастырыңыз. 20мм, температураны төмендетіңіз және аралық материалды алу үшін оны шығарыңыз 2. Пиролиз процесінде екі түрлі жабдық қолданылады, тік реактор және үздіксіз түйіршіктеу жабдығы, екеуінің принципі бірдей. Олар реактордағы материалдың құрамын және физикалық және химиялық қасиеттерін өзгерту үшін белгілі бір температура қисығымен араласады немесе қозғалады. Айырмашылығы мынада, тік шәйнек ыстық шайнек пен суық шәйнектің аралас режимі болып табылады. Шәйнектің материал құрамдас бөліктері ыстық шәйнектің температура қисығына сәйкес араластыру арқылы өзгертіледі. Аяқтағаннан кейін ол салқындату үшін салқындатқыш шәйнекке қойылады және ыстық шәйнекті беруге болады. Үздіксіз түйіршіктеу жабдығы энергияны аз тұтынумен және жоғары өнімділікпен үздіксіз жұмысты жүзеге асырады.
◼ Карбонизация және графитизация - бұл таптырмас бөлік. Карбонизация пеші материалдарды орташа және төмен температурада көміртекті күйге келтіреді. Көміртендіру пешінің температурасы 1600 градус Цельсийге жетуі мүмкін, бұл көміртендіру қажеттіліктерін қанағаттандыра алады. Жоғары дәлдіктегі интеллектуалды температура реттегіші және автоматты PLC бақылау жүйесі карбонизация процесінде алынған деректерді дәл басқаратын болады.
Графиттеу пеші, соның ішінде көлденең жоғары температура, төменгі разряд, тік және т.б., агломерация және балқыту үшін графитті ыстық аймаққа (көміртегі бар орта) орналастырады және осы кезеңдегі температура 3200 ℃ жетуі мүмкін.
◼ Қаптау
Аралық материал 4 автоматты тасымалдау жүйесі арқылы силосқа тасымалданады, ал материал манипулятор арқылы автоматты түрде қорап прометийіне құйылады. Автоматты тасымалдау жүйесі қорапты прометийді қаптау үшін үздіксіз реакторға (роликті пешке) тасымалдайды, аралық материалды 5 алыңыз (азоттың қорғауымен материал 8 ~ 10 сағат ішінде белгілі бір температураның көтерілу қисығына сәйкес 1150 ℃ дейін қызады. Жылыту процесі жабдықты электр қуатымен жылыту болып табылады, ал жылытудың сапасы жоғары және жанама түрде. графит бөлшектерінің бетінде пиролитикалық көміртекті жабынға айналады, қыздыру процесінде жоғары сапалы асфальттағы шайырлар конденсацияланады және кристалдық морфологиясы өзгереді (аморфты күй кристалдық күйге айналады), табиғи бөлшектердің бетінде реттелген микрокристалды көміртекті қабат түзіледі және соңғы сфералық кограф. «ядро-қабық» құрылымы алынады