Os principais tipos de bateria de lítio materiais de eletrodo negativo Incluem-se materiais à base de grafite (como grafite artificial e grafite natural) e materiais sem grafite (como materiais de ânodo à base de silício). Abaixo está o processo de produção comum para esses materiais:
Processo de produção de material de eletrodo negativo de grafite artificial
Pré-tratamento
As matérias-primas de grafite e o asfalto são misturados de acordo com os requisitos do produto, como 100:(5-20). A mistura é transferida para uma tremonha através de um alimentador a vácuo. De lá, ela entra em um moinho de jato de ar para moagem por fluxo de ar. As matérias-primas e os materiais auxiliares, inicialmente com tamanho de 5 a 10 mm, são moídos para 5 a 10 mícrons. Após a moagem, um coletor de pó ciclônico é usado para coletar as partículas com o tamanho desejado, com uma taxa de coleta de pó de cerca de 80%. O gás residual é filtrado pelo elemento filtrante e descarregado. A eficiência de remoção de pó é superior a 99%.
Granulação
Este processo é dividido em etapas de pirólise e peneiramento em moinho de bolas.
Processo de pirólise:
O material intermediário é colocado em um reator. O nitrogênio substitui o ar dentro do reator. O reator é selado e aquecido eletricamente de acordo com a curva de temperatura, sob uma pressão de 2,5 kg. A mistura é agitada a 200-300 °C por 1-3 horas e, em seguida, aquecida a 400-500 °C. O material é então agitado para formar... tamanho das partículasd 10-20mm. Em seguida, é resfriado e descarregado, resultando no material intermediário 2.
Moinho de bolas e Processo de Triagem:
O material intermediário 2 é alimentado no moinho de bolas por meio de alimentação a vácuo. O material de 10-20 mm é moído até atingir 6-10 mícrons. O pó é então transferido para uma peneira através de uma tubulação. O material peneirado é medido e embalado por um dispositivo automático de embalagem e dosagem, produzindo o material intermediário 3. O material com granulometria superior à solicitada é retornado ao moinho de bolas para moagem adicional por meio de transporte a vácuo.
Grafitização
O produto é colocado em um meio protetor dentro do forno de grafitização e aquecido a altas temperaturas. Esse processo transforma os planos desordenados de átomos de carbono hexagonais em um arranjo tridimensional ordenado, conferindo-lhe uma estrutura de grafite. Existem dois métodos principais de grafitização: intermitente e contínuo. Os mais comumente utilizados são os fornos de grafitização de Acheson e do tipo caixa.
No processo Acheson, o material do ânodo é distribuído uniformemente em cadinhos de grafite. Esses cadinhos são içados por um guindaste e colocados horizontalmente no forno. O material resistivo é colocado ao redor do cadinho de grafite no núcleo do forno. O cadinho é coberto com material isolante para preencher o forno. O forno é aquecido por eletrodos em ambos os lados. Assim que o forno atinge a temperatura desejada, a parte superior é coberta e uma coifa de coleta de gases é instalada. A temperatura do forno sobe para 2800-3000 °C. O material de carbono dentro do cadinho passa por um tratamento de alta temperatura, que reduz as impurezas da estrutura microcristalina do carbono amorfo, resultando em uma estrutura cristalina de grafite.
Moagem e peneiramento de bolas
O material grafitizado é alimentado a vácuo em um moinho de bolas para mistura e moagem física. Uma peneira molecular de 270 mesh é usada para peneirar. O material peneirado é então inspecionado, pesado, embalado e armazenado. Qualquer material com tamanho excessivo é moído novamente em moinho de bolas para atender aos requisitos de tamanho de partícula antes de ser peneirado mais uma vez.
Processo de produção de materiais de eletrodo negativo de grafite natural
- Mineração de minério de grafite e classificação por flotação:
O minério de grafite é extraído de depósitos naturais de grafite. Em seguida, o minério é processado por flotação e outros métodos para remover impurezas. Isso resulta em partículas de grafite com tamanho e pureza específicos. - Esferonização:
Partículas de grafite natural são processadas por meio de impacto de ar ou moagem para esferonização. Isso torna as partículas de grafite mais uniformes em sua forma, melhorando sua densidade aparente e desempenho em altas taxas de carga/descarga. - Purificação e secagem:
As partículas de grafite esferonizadas passam por purificação química para remover impurezas e elementos nocivos. Em seguida, as partículas são secas para remover a umidade. - Modificação de superfície:
Métodos químicos ou físicos são usados para modificar a superfície das partículas de grafite. Isso pode incluir o revestimento com materiais condutores ou o tratamento da superfície para melhorar seu desempenho eletroquímico. - Mixagem e seleção:
As partículas de grafite com superfície modificada são misturadas com outros aditivos, como agentes condutores e aglutinantes. A mistura é então peneirada para remover impurezas e partículas de qualidade inferior. - Remoção e embalagem magnéticas:
As partículas de grafite selecionadas passam por um processo de remoção magnética para eliminar quaisquer materiais magnéticos. Em seguida, os materiais são embalados para produzir o eletrodo negativo de grafite natural final.
Processo de produção de materiais de eletrodo negativo à base de silício
Usando o dióxido de silício revestido com carbono como exemplo:
- Preparação da fonte de silício:
Nanopartículas ou filmes finos de silício são preparados utilizando métodos como deposição química de vapor (CVD) ou deposição física de vapor (PVD). - Síntese de dióxido de silício:
O material de origem do silício reage com um agente oxidante sob condições específicas para formar dióxido de silício (SiO). - Revestimento de carbono:
Uma camada de carbono é depositada na superfície do dióxido de silício utilizando métodos como deposição química de vapor, deposição física de vapor ou o método sol-gel. Isso forma o material compósito de dióxido de silício revestido com carbono. - Pós-tratamento:
O material compósito de dióxido de silício revestido com carbono passa por processos de pós-tratamento, como trituração, classificação e secagem. O resultado é um material de eletrodo negativo à base de silício com tamanho de partícula uniforme e desempenho estável.
Pó Épico
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