실리콘-탄소 음극 재료를 준비하는 일반적인 방법에는 기계적 방법이 포함됩니다. 볼밀, 분무 건조, 화학적인 기상증착(CVD) 등 기계적 볼밀 짝사랑 벌크 재료를 회전하는 볼과 충돌시켜 미세 입자로 만듭니다. 공정이 간단하고 비용이 저렴하지만, 입자 응집 현상이 심각합니다. 또한, 과도한 분쇄는 흑연의 결정성과 표면을 손상시켜 부반응을 유발합니다.
분무 건조는 가열된 기체를 이용하여 액체 용액을 빠르게 건조하여 건조 분말을 만드는 방법입니다. 간단하고 연속적이며 확장성이 뛰어나지만, 에너지 소비가 많고 장비 요구 사항이 까다롭습니다.
CVD는 기체 또는 증기 상태의 물질이 기체상 또는 기체-고체 계면에서 반응하여 고체 증착물을 생성하는 공정입니다. 이 방법은 장비 요구 사항이 비교적 낮고, 공정이 간단하고 제어가 용이하며, 고품질 증착을 달성할 수 있습니다. 동시에 확장성이 뛰어나고 산업화가 용이합니다. 실리콘-탄소 음극 재료 CVD법으로 제조한 전지는 일반적으로 첫 번째 충전 및 방전 효율이 높고 사이클 안정성이 좋아 뛰어난 개발 전망을 보입니다.
CVD법은 실리콘-탄소 음극재를 제조하는 데 사용됩니다. 주요 공정은 공급 → 활성화 → 실리콘 증착 → 탄소 증착 → 혼합 → 전자기 제거 → 스크리닝 → 패키징입니다.
급송
다공성 탄소 원료는 전구체로 사용되어 공급 시스템에 공급됩니다. 공급 시스템은 음압 펌핑 방식을 사용하여 원료를 폐쇄형 파이프라인을 통해 다음 공정의 반응기로 이송하여 활성화합니다.
활성화
공급 시스템은 음압 펌핑을 사용하여 폐쇄된 파이프라인을 통해 다공성 탄소를 반응기 내로 공급합니다. 그런 다음, 질소 보호 가스를 반응기에 주입하고 온도를 활성화 온도(800~1000°C)까지 점진적으로 상승시켜 10시간 동안 유지합니다. 질소 보호 하에서 탄소는 산화되어 다공성 탄소 골격을 형성합니다.
증착된 실리콘
활성화 반응 후, 다공성 탄소 골격 물질이 생성됩니다. 이 물질을 화학 기상 증착로로 이송한 후, 질소 보호 가스를 주입하고 증착 반응에 필요한 온도(400~800℃)까지 서서히 승온시킨 후 5~10시간 동안 보온합니다. 질소 보호 및 단열 기간 동안, 실란 가스를 고온로에 주입하여 분해합니다. 실란의 자연 발화 온도는 435℃입니다.
대부분의 실란 가스는 노 내에서 자연 발화하며, 대량의 실란 가스 누출은 발생하지 않습니다. 노는 부압 균열을 보장하며, 고온 노 외부에 폭발 영역이 형성되지 않습니다. 실란이 분해되면 다공성 탄소 골격은 고온 노 내에 머무르고, 실란 가스는 고온 분해되어 나노 실리콘을 생성합니다. 나노 실리콘 입자는 다공성 탄소 골격 표면에 증착되어 다공성 탄소 골격의 틈새에 매립되어 실리콘 증착 공정을 실현합니다. 실리콘 증착이 완료되면 실란은 꺼집니다.
실리콘 증착 공정에 관련된 화학 반응 방정식은 다음과 같습니다: SiH4→Si+2H2↑
혼입
실리콘 증착이 완료된 후, 얻어진 실리콘-탄소 복합재는 음압으로 펌핑되는 폐쇄형 파이프라인을 통해 믹서로 들어갑니다. 재료는 배치의 균일성을 향상시키기 위해 균일하게 혼합됩니다. 재료는 믹서의 고속 작동 하에 약 1시간 동안 혼합되어 완벽한 혼합 효과를 얻습니다. 믹서는 완전히 밀폐되어 있어 운송 및 혼합 과정에서 분진이 발생하지 않습니다. 재료가 공급 구역으로 공급될 때 소량의 공급 분진만 발생합니다. 공급 과정에서 발생하는 분진과 폐가스는 함께 포집, 처리 및 배출됩니다.
전자기적 자기소거
원자재에 철과 같은 미량의 자성 물질이 포함될 수 있다는 점을 고려할 때, 자성 물질의 존재는 리튬 이온 배터리의 사이클 성능과 안전 성능을 심각하게 저하시킵니다. 따라서 제조된 실리콘-탄소 복합재는 탈자 과정을 거쳐 자성 분리를 위해 탈자기를 거쳐야 합니다.
상영
자기소거된 물질은 밀폐된 파이프를 통해 공압으로 진동 스크린으로 이송되어 체질됩니다. 그런 다음 물질 내의 큰 입자를 제거합니다.
발각
합격한 자재는 샘플링하여 검사를 실시합니다. 불합격한 제품은 선별 과정에서 불합격 자재와 함께 일반 고형 폐기물로 처리됩니다.
포장 및 창고
합격한 제품은 자동 포장 시스템으로 이송되어 밀봉기로 밀봉됩니다. 재료는 파이프라인을 통해 직접 포장 백에 담겨 밀폐 포장됩니다.
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