الأنواع الرئيسية لبطاريات الليثيوم مواد الأقطاب السالبة تشمل المواد القائمة على الجرافيت (مثل الجرافيت الصناعي والطبيعي) والمواد غير القائمة على الجرافيت (مثل مواد الأنود القائمة على السيليكون). فيما يلي عملية الإنتاج الشائعة لهذه المواد:
عملية إنتاج مادة القطب السالب الجرافيتي الاصطناعي
المعالجة المسبقة
تُخلط مواد الجرافيت الخام مع الأسفلت وفقًا لمتطلبات المنتج، مثل 100: (5-20). يُنقل الخليط إلى قادوس عبر وحدة تغذية مفرغة. ومن هناك، يدخل إلى طاحونة نفاثة الهواء لطحن تدفق الهواء. تُطحن المواد الخام والمواد المساعدة، التي يتراوح حجمها في البداية بين 5 و10 مم، إلى سماكة 5-10 ميكرون. بعد الطحن، يُستخدم جامع غبار حلزوني لجمع أحجام الجسيمات المطلوبة، بمعدل جمع غبار يبلغ حوالي 80%. يُرشّح غاز العادم بواسطة عنصر الفلتر ويُفرّغ. كفاءة إزالة الغبار أعلى من 99%.
تحبيب
تنقسم هذه العملية إلى التحلل الحراري و مطحنة الكرة خطوات الفحص.
عملية التحلل الحراري:
تُوضع المادة الوسيطة في مفاعل. يحل النيتروجين محل الهواء داخل المفاعل. يُغلق المفاعل ويُسخّن كهربائيًا وفقًا لمنحنى درجة الحرارة، تحت ضغط 2.5 كجم. تُحرّك المادة عند درجة حرارة 200-300 درجة مئوية لمدة ساعة إلى ثلاث ساعات، ثم تُسخّن مرة أخرى إلى درجة حرارة 400-500 درجة مئوية. تُحرّك المادة لتكوين حجم الجسيماتد ١٠-٢٠ مم. ثم يُبرَّد ويُفرَّغ، مما يُنتج مادة وسيطة ٢.
مطحنة الكرة وعملية الفرز:
تُغذّى المادة الوسيطة ٢ في مطحنة الكرات عبر التغذية الفراغية. تُطحن المادة ذات الحجم ١٠-٢٠ مم إلى ٦-١٠ ميكرون. ثم يُنقل المسحوق إلى آلة غربلة عبر خط أنابيب. تُقاس المادة المنخلة وتُعبأ بواسطة جهاز تعبئة وقياس آلي، لإنتاج المادة الوسيطة ٣. تُعاد المادة كبيرة الحجم إلى مطحنة الكرات لمزيد من الطحن عبر النقل الفراغي.
الرسوم البيانية
يُوضع المنتج في وسط واقٍ داخل فرن الجرافيت، ويُسخّن إلى درجات حرارة عالية. تُحوّل هذه العملية مستويات ذرات الكربون السداسية غير المنتظمة في الفضاء ثنائي الأبعاد إلى ترتيب ثلاثي الأبعاد مُنتظم، مما يُعطيها بنية جرافيتية. هناك طريقتان رئيسيتان للجرافيت: متقطعة ومتواصلة. أكثرها شيوعًا هما فرنا الجرافيت أتشيسون والصندوقي.
في عملية أتشيسون، تُوضع مادة الأنود بالتساوي في بوتقات الجرافيت. تُرفع هذه البوتقات بواسطة رافعة علوية وتُوضع بشكل مسطح في الفرن. تُوضع مادة المقاومة حول بوتقة الجرافيت في قلب الفرن. تُغطى البوتقة بمادة عازلة لملء الفرن. يُسخن الفرن بواسطة أقطاب كهربائية على كلا الجانبين. بمجرد وصول الفرن إلى درجة الحرارة المطلوبة، يُغطى الجزء العلوي ويُركب غطاء تجميع الغاز. ترتفع درجة حرارة الفرن إلى 2800-3000 درجة مئوية. تخضع مادة الكربون داخل البوتقة لمعالجة عالية الحرارة، مما يقلل من الشوائب الناتجة عن البنية البلورية الدقيقة للكربون غير المتبلور، مما ينتج عنه بنية بلورية من الجرافيت.
طحن الكرات والغربلة
تُغذى المادة الجرافيتية بالتفريغ في مطحنة كرات للخلط والطحن. يُستخدم منخل جزيئي بقطر 270 شبكة للغربلة. ثم تُفحص المادة المنخلة وتُوزن وتُعبأ وتُخزن. تُطحن أي مادة كبيرة الحجم بالكرات لتلبية متطلبات... حجم الجسيمات المتطلبات قبل إجراء الفحص مرة أخرى.
عملية إنتاج مواد الأقطاب السالبة المصنوعة من الجرافيت الطبيعي
- تصنيف تعدين خام الجرافيت وتعويمه:
يُستخرج خام الجرافيت من رواسب الجرافيت الطبيعية. ثم يُعالَج الخام بالتعويم وطرق أخرى لإزالة الشوائب. ينتج عن ذلك جزيئات جرافيت ذات حجم ونقاء محددين. - الكروية:
تُعالَج جزيئات الجرافيت الطبيعي باستخدام طرق التكوير بالهواء أو الطحن. هذا يجعل جزيئات الجرافيت أكثر تناسقًا في الشكل، مما يُحسِّن كثافتها الكلية وأداء معدلها. - التنقية والتجفيف:
تخضع جزيئات الجرافيت الكروية المواد الكيميائية التنقية لإزالة الشوائب والعناصر الضارة. بعد ذلك، تُجفف الجسيمات لإزالة الرطوبة. - تعديل السطح:
تُستخدم طرق كيميائية أو فيزيائية لتعديل سطح جسيمات الجرافيت. قد يشمل ذلك: طلاء مع المواد الموصلة أو المعالجة السطحية لتحسين أدائها الكهروكيميائي. - الخلط والغربلة:
تُخلط جزيئات الجرافيت المُعدّلة سطحيًا مع إضافات أخرى، مثل المواد الموصلة والمواد الرابطة. ثم يُنخَل الخليط لإزالة الشوائب والجزيئات غير المطابقة للمواصفات. - الإزالة المغناطيسية والتغليف:
تخضع جزيئات الجرافيت المنخلّة لعملية إزالة مغناطيسية للتخلص من أي مواد مغناطيسية. بعد ذلك، تُغلّف المواد لإنتاج قطب الجرافيت السالب الطبيعي النهائي.
عملية إنتاج مواد الأقطاب الكهربائية السالبة القائمة على السيليكون
استخدام ثاني أكسيد السيليكون المغلف بالكربون كمثال:
- إعداد مصدر السيليكون:
يتم تحضير جسيمات السيليكون النانوية أو الأغشية الرقيقة باستخدام طرق مثل الترسيب الكيميائي للبخار (CVD) أو الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD). - تخليق ثاني أكسيد السيليكون:
يتفاعل مصدر السيليكون مع عامل مؤكسد في ظل ظروف محددة لتكوين ثاني أكسيد السيليكون (SiO). - طلاء الكربون:
تُغطى طبقة كربونية على سطح ثاني أكسيد السيليكون بطرق مثل الترسيب الكيميائي للبخار، والترسيب الفيزيائي للبخار، أو طريقة السول-جيل. وينتج عن ذلك مادة مركبة من ثاني أكسيد السيليكون المغلفة بالكربون. - بعد العلاج:
تخضع مادة ثاني أكسيد السيليكون المركبة المغطاة بالكربون لعمليات معالجة لاحقة، مثل السحق والتصنيف والتجفيف. والنتيجة مادة قطب سالب قائمة على السيليكون، تتميز بحجم جسيمات موحد وأداء مستقر.
مسحوق ملحمي
إيبك باودر، خبرة تزيد عن 20 عامًا في صناعة المساحيق فائقة النعومة. ندعم بنشاط التطوير المستقبلي للمساحيق فائقة النعومة، مع التركيز على عمليات التكسير والطحن والتصنيف والتعديل. تواصل معنا للحصول على استشارة مجانية وحلول مُخصصة! فريقنا من الخبراء مُلتزم بتقديم منتجات وخدمات عالية الجودة لتعزيز قيمة معالجة مساحيقك. إيبك باودر - خبيرك الموثوق في معالجة المساحيق!