Peralatan Utama untuk Produksi Material Anoda Berbasis Silikon

Dalam proses produksi anoda berbasis silikon Pemilihan dan konfigurasi elektroda serta peralatan khusus secara langsung memengaruhi kualitas produk dan efisiensi produksi. Dibandingkan dengan produksi elektroda negatif grafit tradisional, peralatan produksi elektroda anoda berbasis silikon memiliki persyaratan teknis yang lebih tinggi. Peralatan ini juga memiliki akurasi kontrol yang lebih ketat. Elektroda negatif silikon-oksigen dan silikon-karbon memiliki karakteristik proses yang berbeda. Peralatan inti keduanya juga sedikit berbeda. Namun, beberapa peralatan umum dapat digunakan bersama. Berikut ini akan dijelaskan secara rinci peralatan utama dan karakteristik teknis dalam produksi elektroda negatif berbasis silikon.

Sistem Tungku Sublimasi

Sistem tungku sublimasi merupakan peralatan inti untuk menyiapkan prekursor anoda silikon oksida. Sistem ini terutama digunakan untuk mensintesis silikon monoksida (SiOx). Tungku sublimasi modern umumnya mengadopsi desain vertikal. Tungku ini terbagi menjadi dua area fungsional: zona pemanasan bawah dan zona deposisi atas. Zona pemanasan ini menggunakan pemanas induksi frekuensi menengah atau pemanas batang silikon-molibdenum. Suhu mencapai 1200–1800°C. Zona deposisi ini memiliki baki pengumpul berpendingin air. Sistem pertukaran panas mengendalikan suhu kondensasi, yang berkisar antara 400–800°C. Tungku sublimasi beroperasi dalam vakum atau tekanan rendah (0,01–1000 Pa). Tungku ini membutuhkan sistem pompa vakum berkinerja tinggi dan sistem kontrol tekanan. Tungku sublimasi canggih mengintegrasikan sistem pemantauan daring. Sistem ini memantau distribusi suhu dan laju sublimasi secara waktu nyata (real-time). Sistem ini memastikan keseragaman dan stabilitas komposisi SiOx.

Peralatan Persiapan Nano-silikon

Peralatan komposit dan dispersi sangat penting untuk anoda berbasis silikon. Peralatan ini meliputi mixer berkecepatan tinggi, bead mill, dan sistem dispersi ultrasonik. Untuk proses bead milling, bead mill horizontal umumnya digunakan. Mesin ini dilengkapi dengan media penggiling zirkonia atau tungsten karbida (campuran 3 mm dan 5 mm). Intensitas dan waktu penggilingan dikontrol secara presisi berdasarkan sifat material. Shanghai Shanshan Technology secara inovatif menggabungkan dispersi ultrasonik dengan bead milling. Kombinasi ini menggunakan praperlakuan ultrasonik yang dapat disesuaikan untuk memecah aglomerat partikel. Setelah itu, bead milling akan menghaluskan partikel, sehingga meningkatkan dispersi secara signifikan.

Peralatan Komposit dan Dispersi

Peralatan komposit dan dispersi sangat penting untuk anoda berbasis silikon. Peralatan ini meliputi mixer berkecepatan tinggi, mesin penggiling manik, dan sistem dispersi ultrasonik. Untuk proses penggilingan manik, mesin penggiling manik horizontal umumnya digunakan. Mesin ini dilengkapi dengan media penggiling zirkonia atau tungsten karbida (campuran 3 mm dan 5 mm). Intensitas dan waktu penggilingan dikontrol secara presisi berdasarkan sifat material.

Peralatan Granulasi dan Pengeringan

Peralatan granulasi dan pengeringan mengubah bubuk nano-silikon atau silikon monoksida menjadi partikel sekunder untuk diproses lebih lanjut. Pengering semprot adalah peralatan granulasi yang paling umum digunakan. Alat ini mengatomisasi bubur silikon yang dicampur dengan bahan pengikat menjadi tetesan-tetesan kecil. Udara panas dengan cepat mengeringkan tetesan-tetesan tersebut menjadi partikel. Sistem granulasi sekunder yang dikembangkan oleh sebuah lembaga penelitian menggunakan atomizer yang dirancang khusus dan sistem sirkulasi udara panas. Sistem ini menghasilkan partikel seragam dalam kisaran 30–50 μm, sehingga meningkatkan daya alir bubuk ultrafine. Untuk sistem berbasis pelarut, pengering vakum atau pengering cakram juga dapat digunakan. Kehati-hatian harus dilakukan untuk mencegah ledakan dan masalah pemulihan pelarut. Unit pengeringan-granulasi unggun terfluidisasi yang baru menggabungkan teknik fluidisasi dan penyemprotan. Sistem ini menawarkan efisiensi granulasi yang lebih tinggi dan kekuatan partikel yang lebih baik. Sistem ini secara bertahap diterapkan dalam produksi anoda berbasis silikon kelas atas.

Peralatan Pelapisan dan Perlakuan Panas

Lapisan dan peralatan perlakuan panas meningkatkan kinerja elektrokimia anoda berbasis silikon. Ini termasuk sistem CVD unggun terfluidisasi, tanur putar, dan tanur tabung. Reaktor unggun terfluidisasi ideal untuk pelapisan karbon anoda silikon oksida. Dengan mengendalikan kecepatan gas fluidisasi (pengaturan awal 8L/detik) dan suhu (600–1000°C) secara presisi, lapisan karbon yang seragam akan terbentuk. Sistem unggun terfluidisasi canggih memiliki pemanas awal (suhu pemanasan awal ≥400°C) dan penukar panas. Sistem ini mengurangi konsumsi energi dan meminimalkan fluktuasi suhu. Untuk perlakuan karbonisasi anoda silikon-karbon, tanur putar atau tanur pelat dorong digunakan. Kisaran suhu biasanya 1000–1500°C, dengan waktu perlakuan 2-5 jam.

Peralatan Pasca Perawatan

Peralatan pasca perawatan meliputi: penumpasan, klasifikasi, perawatan permukaan, dan perangkat pengemasan. Pabrik aliran udara adalah peralatan utama untuk penggilingan ultra halus. Pabrik ini menggunakan desain tipe tumbukan untuk menghindari kontaminasi logam. Mereka menghancurkan material hingga ukuran yang diinginkan. ukuran partikel (biasanya D50<10μm). Sistem klasifikasi menggunakan pengklasifikasi aliran udara untuk klasifikasi presisi berdasarkan aerodinamika partikel. Peralatan perawatan permukaan meliputi mixer modifikasi dan mesin pelapis. Peralatan ini memberikan lapisan fungsional pada material berbasis silikon. Pemisah magnetik menghilangkan pengotor logam yang muncul selama persiapan atau produksi bahan baku. Pemisah ini biasanya menggunakan pemisahan magnetik gradien tinggi multi-tahap. Peralatan pengemasan beroperasi dalam atmosfer kering atau vakum. Hal ini mencegah material berbasis silikon menyerap kelembapan dan teroksidasi.

Sistem Kontrol Otomasi

Sistem kendali otomasi merupakan pusat kendali lini produksi anoda berbasis silikon modern. Sistem ini mengoordinasikan kendali berbagai proses dan mengumpulkan data. Sistem kendali yang umum mencakup modul kendali suhu dan aliran. Modul-modul ini memantau parameter-parameter penting seperti suhu reaksi dalam tungku sublimasi, suhu deposisi di zona deposisi, suhu reaksi dalam unggun terfluidisasi, dan suhu preheater. Sistem ini juga mengumpulkan data produksi, seperti hasil tungku sublimasi, masukan material unggun terfluidisasi, aliran gas, dan keluaran. Data ini digunakan untuk mengoptimalkan proses dan memungkinkan ketertelusuran kualitas. Pabrik-pabrik canggih menerapkan MES (Sistem Eksekusi Manufaktur) dan teknologi internet industri. Teknologi ini memungkinkan manajemen digital dan cerdas untuk seluruh proses produksi.

Kesimpulan

Industri anoda berbasis silikon berkembang pesat. Peralatan produksinya berevolusi menuju skala yang lebih besar, operasi berkelanjutan, dan otomatisasi. Sebagai contoh, tungku sublimasi tipe batch tradisional sedang digantikan oleh desain umpan kontinu. Beberapa unggun terfluidisasi dihubungkan secara seri. Hal ini menghasilkan pelapisan berurutan dari berbagai lapisan fungsional. Teknologi AI sedang diterapkan. Teknologi ini mengoptimalkan parameter proses dan memprediksi kualitas. Kemajuan teknologi ini akan semakin meningkatkan efisiensi produksi anoda berbasis silikon. Kemajuan ini juga akan meningkatkan konsistensi produk dan daya saing biaya. Hal ini akan mempercepat aplikasi skala besar anoda berbasis silikon di bidang baterai daya kelas atas.

Formulir Kontak Bubuk Epik