Katot Malzemesi
Lityum iyon piller için inorganik elektrot malzemelerinin hazırlanmasında, yüksek sıcaklık katı hal reaksiyonu en yaygın kullanılanıdır. Yüksek sıcaklık katı faz reaksiyonu: katı faz maddeleri içeren reaktanların belirli bir sıcaklıkta bir süre reaksiyona girmesi ve çeşitli elementler arasında karşılıklı difüzyon yoluyla kimyasal reaksiyonlar üreterek belirli bir sıcaklıkta en kararlı bileşikleri üretmesi sürecini ifade eder; katı-katı reaksiyonu, katı-gaz reaksiyonu ve katı-sıvı reaksiyonu dahil.
Sol-jel yöntemi, eş çöktürme yöntemi, hidrotermal yöntem ve solvotermal yöntem kullanılsa bile, genellikle yüksek sıcaklıkta katı faz reaksiyonu veya katı faz sinterlemesi gerekir. Bunun nedeni, lityum iyon pilinin çalışma prensibinin elektrot malzemesinin li+'yi tekrar tekrar yerleştirip çıkarabilmesini gerektirmesidir, bu nedenle kafes yapısının yeterli kararlılığa sahip olması gerekir, bu da aktif malzemelerin kristalliğinin yüksek ve kristal yapısının düzenli olmasını gerektirir. Bunu düşük sıcaklık koşullarında elde etmek zordur, bu nedenle şu anda kullanılan lityum iyon pillerinin elektrot malzemeleri temel olarak yüksek sıcaklıkta katı hal reaksiyonu yoluyla elde edilir.
Katot malzeme işleme üretim hattı temel olarak karıştırma sistemi, sinterleme sistemi, kırma sistemi, su yıkama sistemi (sadece yüksek nikel), paketleme sistemi, toz taşıma sistemi ve akıllı kontrol sistemini içerir.
Lityum iyon piller için katot malzemelerinin üretiminde ıslak karıştırma işlemi kullanıldığında, kurutma sorunlarıyla sıklıkla karşılaşılır. Islak karıştırma işleminde kullanılan farklı çözücüler, farklı kurutma işlemlerine ve ekipmanlarına yol açacaktır. Şu anda, ıslak karıştırma işleminde esas olarak iki tür çözücü kullanılmaktadır: etanol, aseton vb. gibi organik çözücüler olan susuz çözücüler; Su çözücüsü. Lityum iyon pil katot malzemelerinin ıslak karıştırılması için kurutma ekipmanı esas olarak şunları içerir: vakumlu döner kurutucu, vakumlu tırmık kurutucu, püskürtmeli kurutucu, vakumlu bant kurutucu.
Lityum iyon piller için katot malzemelerinin endüstriyel üretimi genellikle yüksek sıcaklıklı katı hal sinterleme sentez sürecini benimser ve bunun temel ve temel ekipmanı sinterleme fırınıdır. Lityum iyon pil katot malzemelerinin üretimi için hammaddeler düzgün bir şekilde karıştırılır ve kurutulur, ardından sinterleme için fırına yüklenir ve ardından fırından kırma ve sınıflandırma sürecine boşaltılır. Katot malzemelerinin üretimi için sıcaklık kontrol sıcaklığı, sıcaklık homojenliği, atmosfer kontrolü ve homojenliği, süreklilik, üretim kapasitesi, enerji tüketimi ve fırının otomasyon derecesi gibi teknik ve ekonomik göstergeler çok önemlidir. Şu anda katot malzemelerinin üretiminde kullanılan ana sinterleme ekipmanları itme fırını, silindir fırını ve çan kavanoz fırınıdır.
◼ Silindirli fırın, sürekli ısıtma ve sinterleme özelliğine sahip orta büyüklükteki tünel fırındır.
◼ Fırın atmosferine göre, itmeli fırın gibi, silindirli fırın da hava fırını ve atmosfer fırını olarak ikiye ayrılır.
- Hava fırını: esas olarak lityum manganat malzemeleri, lityum kobalt oksit malzemeleri, üçlü malzemeler vb. gibi oksitleyici atmosfer gerektiren malzemelerin sinterlenmesinde kullanılır;
- Atmosfer fırını: Esas olarak NCA üçlü malzemeler, lityum demir fosfat (LFP) malzemeler, grafit anot malzemeler ve atmosfer gazı (N2 veya O2 gibi) korumasına ihtiyaç duyan diğer sinterleme malzemeleri için kullanılır.
◼ Silindirli fırın yuvarlanma sürtünme sürecini benimser, bu nedenle fırının uzunluğu itme kuvvetinden etkilenmez. Teorik olarak sonsuz olabilir. Fırın boşluğu yapısının özellikleri, ürünleri pişirirken daha iyi tutarlılık ve büyük fırın boşluğu yapısı fırındaki hava akışının hareketine ve ürünlerin drenajına ve kauçuk boşaltımına daha elverişlidir. Gerçekten büyük ölçekli üretimi gerçekleştirmek için itici fırının yerini alacak tercih edilen ekipmandır.
◼ Şu anda lityum-iyon pillerin lityum kobalt oksit, üçlü, lityum manganat ve diğer katot malzemeleri havalı silindirli fırında sinterlenirken, lityum demir fosfat azotla korunan silindirli fırında, NCA ise oksijenle korunan silindirli fırında sinterlenmektedir.
Negatif Elektrot Malzemesi
Yapay grafitin temel proses akışının ana adımları ön işlem, piroliz, öğütme bilyesi, grafitleştirme (yani ısıl işlem, böylece başlangıçta düzensiz karbon atomları düzgün bir şekilde düzenlenir ve temel teknik bağlantılar), karıştırma, kaplama, karıştırma eleme, tartma, paketleme ve depolama işlemlerini içerir. Tüm işlemler ince ve karmaşıktır.
◼ Granülasyon, piroliz işlemi ve bilyalı öğütme eleme işlemi olarak ikiye ayrılır.
Piroliz işleminde, ara malzeme 1'i reaktöre koyun, reaktördeki havayı N2 ile değiştirin, reaktörü kapatın, sıcaklık eğrisine göre elektriksel olarak ısıtın, 200 ~ 300 ℃'de 1 ~ 3 saat karıştırın ve ardından 400 ~ 500 ℃'ye ısıtmaya devam edin, 10 ~ 20 mm parçacık boyutuna sahip malzeme elde etmek için karıştırın, sıcaklığı düşürün ve ara malzeme 2'yi elde etmek için boşaltın. Piroliz işleminde kullanılan iki tür ekipman vardır, dikey reaktör ve sürekli granülasyon ekipmanı, her ikisi de aynı prensibe sahiptir. Her ikisi de reaktördeki malzeme bileşimini ve fiziksel ve kimyasal özelliklerini değiştirmek için belirli bir sıcaklık eğrisi altında karıştırır veya hareket eder. Aradaki fark, dikey kazanın sıcak kazan ve soğuk kazan kombinasyon modu olmasıdır. Kazandaki malzeme bileşenleri, sıcak kazandaki sıcaklık eğrisine göre karıştırılarak değiştirilir. Tamamlandıktan sonra, soğutma için soğutma kazanına konur ve sıcak kazan beslenebilir. Sürekli granülasyon ekipmanları, düşük enerji tüketimi ve yüksek verimle sürekli çalışmayı gerçekleştirir.
◼ Karbonizasyon ve grafitizasyon vazgeçilmez bir parçadır. Karbonizasyon fırını malzemeleri orta ve düşük sıcaklıklarda karbonize eder. Karbonizasyon fırınının sıcaklığı 1600 santigrat dereceye ulaşabilir, bu da karbonizasyonun ihtiyaçlarını karşılayabilir. Yüksek hassasiyetli akıllı sıcaklık kontrolörü ve otomatik PLC izleme sistemi, karbonizasyon sürecinde üretilen verilerin doğru bir şekilde kontrol edilmesini sağlayacaktır.
Yatay yüksek sıcaklık, düşük deşarj, dikey vb. içeren grafitleştirme fırını, grafiti sinterleme ve eritme için grafit sıcak bölgesine (karbon içeren ortam) yerleştirir ve bu süre zarfında sıcaklık 3200 ℃'ye ulaşabilir.
◼ Kaplama
Ara malzeme 4 otomatik taşıma sistemi aracılığıyla siloya taşınır ve malzeme manipülatör tarafından otomatik olarak prometyum kutusuna doldurulur. Otomatik taşıma sistemi, kaplama için prometyum kutusunu sürekli reaktöre (silindirli fırın) taşır, Ara malzeme 5'i alın (azot koruması altında, malzeme 8~10 saat boyunca belirli bir sıcaklık artış eğrisine göre 1150 ℃'ye ısıtılır. Isıtma işlemi, ekipmanı elektrikle ısıtmaktır ve ısıtma yöntemi dolaylıdır. Isıtma, grafit parçacıklarının yüzeyindeki yüksek kaliteli asfaltı pirolitik karbon kaplamaya dönüştürür. Isıtma işlemi sırasında, yüksek kaliteli asfalttaki reçineler yoğunlaşır ve kristal morfolojisi dönüştürülür (amorf durum kristal duruma dönüştürülür), Doğal küresel grafit parçacıklarının yüzeyinde düzenli bir mikrokristalin karbon tabakası oluşur ve son olarak "çekirdek-kabuk" yapısına sahip kaplanmış grafit benzeri bir malzeme elde edilir