تتطلب مواد بطاريات الليثيوم كسارة هواء خاصة تعمل بتدفق الهواء، وهي أداة أساسية في معالجة هذه المواد. تعمل هذه الكسارة على تكرير المواد الخام، حيث تُفتت الجزيئات الكبيرة إلى جزيئات دقيقة جدًا، مما يزيد من مساحة سطحها، وبالتالي تحسين معدل استخدام المواد الخام بشكل كبير.
بطارية فوسفات الحديد الليثيوم
بطارية فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) هي نوع جديد من بطاريات أيونات الليثيوم، وتُستخدم على نطاق واسع في المركبات الكهربائية، بالإضافة إلى بطاريات التشغيل، وتخزين الطاقة، والأجهزة المحمولة. تتكون بطارية فوسفات الحديد الليثيوم من قطب موجب وقطب سالب، بالإضافة إلى محلول إلكتروليتي وفاصل. يستخدم القطب الموجب فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4)، بينما يستخدم القطب السالب الجرافيت. يتكون المحلول الإلكتروليتي من محلول ملح الليثيوم. يفصل الفاصل بين القطبين الموجب والسالب لمنع حدوث دوائر قصر. يبلغ الجهد المقنن للخلية 3.2 فولت، بينما يتراوح جهد قطع الشحن بين 3.6 و3.65 فولت.
مبدأ عمل بطارية فوسفات الحديد الليثيوم
تعمل بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم عن طريق حركة أيونات الليثيوم ذهابًا وإيابًا بين القطبين الموجب والسالب. هذه الحركة هي التي تُشغّل عمليتي الشحن والتفريغ. أثناء التفريغ، تُزال أيونات الليثيوم من فوسفات الحديد الليثيوم، ويحدث هذا في القطب الموجب. تنتقل هذه الأيونات عبر الإلكتروليت إلى الكربون في القطب السالب، وفي الوقت نفسه، تُطلق إلكترونات لاستخدامها في الدوائر الكهربائية. أثناء الشحن، يُطبّق مصدر الطاقة تيارًا كهربائيًا على البطارية، مما يؤدي إلى انتقال أيونات الليثيوم من القطب السالب إلى القطب الموجب، حيث تعود للاندماج في فوسفات الحديد الليثيوم. في الوقت نفسه، تدخل الإلكترونات أيضًا إلى القطب السالب عبر دائرة كهربائية خارجية. تُحقق هذه الدورة التبادلية وظيفتي الشحن والتفريغ للبطارية.
تخليق فوسفات الحديد الليثيوم
لقد أتقنّا بشكل أساسي عملية إنتاج فوسفات حديد الليثيوم. يتوفر هذا المركب بشكلين رئيسيين: الحالة الصلبة والحالة السائلة. وتُعدّ طريقة التفاعل في الحالة الصلبة عند درجات حرارة عالية الأكثر شيوعًا. كما يُصنع فوسفات حديد الليثيوم بثلاث طرق: المحاكاة الحيوية، والتجفيف بالتبريد، والتجفيف بالاستحلاب. وتشمل هذه الطرق أيضًا الترسيب بالليزر النبضي. نستطيع إنتاج منتجات ذات جزيئات صغيرة وتشتت جيد، وذلك باستخدام طرق مختلفة. تعمل هذه الطرق على الحد من انتشار أيونات الليثيوم، مما يُسرّع من انتشارها عند نقطة التقاء الطورين.
مزايا وعيوب بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم
المزايا: 1. يتميز فوسفات الحديد الليثيوم بدورة حياة طويلة، حيث يحافظ على أداء مستقر خلال دورات الشحن والتفريغ المتعددة، مما يضمن عمرًا تشغيليًا طويلًا. 2. يُعد أكثر أمانًا من مواد الكاثود الأخرى، إذ يتمتع بثبات حراري عالٍ وخطر احتراق منخفض، مما يجعله مادة كاثود آمنة نسبيًا. 3. يتميز فوسفات الحديد الليثيوم بمعدل تفريغ ذاتي منخفض، أي أن البطارية تفقد طاقة أقل بمرور الوقت عند تركها دون استخدام. 4. تُعد بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم صديقة للبيئة أكثر من الأنواع الأخرى، فهي خالية من المعادن الثقيلة وغير سامة وغير ملوثة.
العيوب: 1. أداء البطارية ضعيف في درجات الحرارة المنخفضة. 2. كثافة الطاقة منخفضة نسبيًا. بالمقارنة مع البطاريات الثلاثية، فإن كثافة الطاقة لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم أقل.
تطبيق مطحنة النفث في تفتيت فوسفات الحديد الليثيوم إلى جزيئات دقيقة
يؤثر حجم الجزيئات على أداء فوسفات حديد الليثيوم. يمكننا استخدام مطحنة نفاثة، مما يقلل حجم جزيئات المسحوق ويحسن تفاعليته. مبدأ عملها كالتالي: يُسحق المسحوق على السطح باستخدام الهواء المضغوط أو النيتروجين. يدخل المسحوق بشكل مماس إلى تجويف الكسارة الأسطواني، حيث تعمل الحاقنات المحيطة به على تسريع الجزيئات أثناء حركتها الحلزونية. تتحرك الجزيئات البطيئة والسريعة على طول هذا التجويف، وعند اصطدامها، ينتج عن ذلك تفتيت المسحوق إلى جزيئات دقيقة وسحقه.
لماذا من الضروري استخدام نظام حماية بالغاز الخامل ذي حلقة مغلقة لسحق مواد الكاثود من فوسفات الحديد الليثيوم في مطحنة نفاثة؟
يجب التحكم بدقة في محتوى الرطوبة في بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم
1. يتفاعل الليثيوم مع الماء لتكوين هيدروكسيد الليثيوم. الهيدروكسيد مادة أكالة. الرطوبة العالية ستؤدي إلى انخفاض لا رجعة فيه في كفاءة الشحن والتفريغ الأولي للبطارية.
2. يتفاعل الإلكتروليت والرطوبة داخل البطارية مُنتجين غازات ضارة، مما يؤدي إلى ضعف أداء البطارية.
3. ستؤدي الغازات الضارة إلى زيادة الضغط الداخلي للبطارية، كما ستزيد من سمكها. وإذا ارتفع الضغط الداخلي بشكل كبير، فهناك خطر الانفجار.
تُستخدم مطحنة التدفق النفاث في ظروف صارمة، وتتطلب نسبة رطوبة منخفضة للمسحوق. وتُستخدم لطحن فوسفات حديد الليثيوم، وفوسفات الحديد، وغيرها.
11 ميزة لطاحونة الهواء ذات الدائرة المغلقة
عزل الأكسجين. يمكن الحفاظ على مستوى الأكسجين أقل من 10 جزء في المليون. التحكم في نقاء المواد دون تلوث. يستخدم النظام بأكمله نظام تحكم منطقي PLC. يتميز بانخفاض تكاليف المعدات وسهولة التشغيل.
1. مثل مطاحن تدفق الهواء العادية، يمكنها معالجة المواد ذات صلابة موس من 1 إلى 10. كما يمكنها خلط وطحن العديد من المواد.
٢. العملية مغلقة. يحمي الغاز الخامل من الأكسجين. اختر نقاء الغاز بناءً على احتياجات المنتج. العملية عبارة عن دورة غاز مغلقة ذات خسائر وتكاليف منخفضة.
3. تحكم في نسبة الأكسجين في النظام حسب الحاجة، بحيث لا تتجاوز 10 جزء في المليون. اجعل الغازات مثل النيتروجين تتجدد تلقائيًا. هذا يحافظ على توازن الضغط، ويضمن أيضًا بقاء الأكسجين عند مستويات آمنة.
4. يحتوي النظام بأكمله على فتحات مقاومة للانفجار في الأنابيب. تعمل هذه الفتحات على تقليل الخسائر الناجمة عن الانفجارات، والتي تنتج عن الضغط العالي والتركيز الشديد داخل النظام.
٥- يعمل بضغط سلبي. يتميز بنظام تنظيف غبار أوتوماتيكي نبضي. يستخدم مواد ترشيح مستوردة عالية الدقة. يتمتع بكفاءة عالية في جمع الغبار.
6. يتم إعادة تدوير الغاز الخامل بفقدان منخفض وتكلفة منخفضة.
٧. مستوى عالٍ من الأتمتة. يستخدم النظام بأكمله نظام تحكم بشاشة لمس PLC وجهاز تحليل أكسجين. يمكن تشغيل هذا النظام وإيقافه بضغطة زر واحدة. كما يمكنه إضافة النيتروجين وموازنة الضغط تلقائيًا. وهو سهل الاستخدام.
8. حماية كاملة بالسيراميك، وتحكم فعال في نقاء المواد، وعدم وجود تلوث.
9. يتميز بهيكل محكم الإغلاق. ويحتوي على نظام إمداد غاز خامل مُحسَّن. كما يحتوي على هيكل لتعبئة الأكسجين والتحكم فيه.
10. اختيار وتصميم نظام الأجهزة المثالي.
11. استخدم طرق طحن مختلفة للمواد المختلفة.