Анализ процесса производства материалов для отрицательных электродов.

Основные типы литиевых батарей материалы отрицательного электрода В их число входят материалы на основе графита (такие как искусственный и природный графит) и материалы на основе неграфита (такие как анодные материалы на основе кремния). Ниже описан типичный производственный процесс для этих материалов:

Процесс производства искусственного графитового материала для отрицательного электрода

Предварительная обработка

Графитовое сырье и асфальт смешиваются в соответствии с требованиями к продукту, например, в соотношении 100: (5-20). Смесь подается в бункер с помощью вакуумного питателя. Оттуда она поступает в воздушно-струйная мельница Для измельчения в воздушном потоке. Исходные и вспомогательные материалы размером 5-10 мм измельчаются до 5-10 микрон. После измельчения используется циклонный пылеуловитель для сбора частиц желаемого размера, обеспечивающий эффективность пылеулавливания около 801 тонны на 3 тонны. Отходящие газы фильтруются фильтрующим элементом и отводятся. Эффективность пылеудаления превышает 991 тонну на 3 тонны.

Грануляция

Этот процесс делится на этапы пиролиза и просеивания в шаровой мельнице.

Процесс пиролиза:
Промежуточное вещество помещают в реактор. Воздух внутри реактора замещают азотом. Реактор герметизируют и нагревают электрическим током в соответствии с температурной кривой под давлением 2,5 кг. Смесь перемешивают при температуре 200-300°C в течение 1-3 часов, затем дополнительно нагревают до 400-500°C. Перемешивание вещества продолжается до образования размер частицd 10-20 мм. Затем его охлаждают и выгружают, в результате чего получается промежуточный материал 2.

Шаровая мельница и процесс отбора:
Промежуточный материал 2 подается в шаровую мельницу с помощью вакуумной подачи. Материал размером 10-20 мм измельчается до 6-10 микрон. Затем порошок по трубопроводу подается в сита. Отсеянный материал отмеряется и упаковывается автоматическим упаковочно-дозирующим устройством, в результате чего получается промежуточный материал 3. Крупнозернистый материал возвращается в шаровую мельницу для дальнейшего измельчения с помощью вакуумной транспортировки.

Графитизация

Продукт помещают в защитную среду внутри печи для графитизации и нагревают до высоких температур. Этот процесс преобразует неупорядоченные гексагональные плоскости атомов углерода в двумерном пространстве в упорядоченное трехмерное расположение, придавая ему структуру графита. Существует два основных метода графитизации: прерывистый и непрерывный. Наиболее часто используются печи для графитизации типа Ачесона и коробчатые печи.

В процессе Ачесона анодный материал равномерно размещается в графитовых тиглях. Эти тигли поднимаются мостовым краном и устанавливаются в горизонтальном положении в печи. Вокруг графитового тигля в сердцевине печи размещается резисторный материал. Тигель покрывается теплоизоляционным материалом для заполнения печи. Печь нагревается электродами с обеих сторон. После достижения требуемой температуры печь закрывается сверху и устанавливается газосборный колпак. Температура в печи повышается до 2800-3000 °C. Углеродный материал внутри тигля подвергается высокотемпературной обработке, которая удаляет примеси из аморфной микрокристаллической структуры углерода, в результате чего образуется графитовая кристаллическая структура.

Шаровое измельчение и просеивание

Графитизированный материал подается под вакуумом в шаровую мельницу для физического смешивания и измельчения. Для просеивания используется молекулярное сито с размером ячейки 270 меш. Затем просеянный материал проверяется, взвешивается, упаковывается и хранится. Любой материал крупного размера дополнительно измельчается в шаровой мельнице до требуемого размера частиц, после чего снова просеивается.

Процесс производства материалов для отрицательных электродов из природного графита

• Классификация графитовой руды по добыче и флотации:
  Графитовая руда добывается из природных месторождений графита. Затем руда перерабатывается методом флотации и другими способами для удаления примесей. В результате получаются частицы графита с определенным размером и чистотой.
• Сферонизация:
  Частицы природного графита обрабатываются с помощью ударного воздействия воздуха или измельчения для сферонизации. Это делает частицы графита более однородными по форме, улучшая их насыпную плотность и скоростные характеристики.
• Очистка и сушка:
  Сферонизированные частицы графита подвергаются химической очистке для удаления примесей и вредных элементов. После этого частицы высушиваются для удаления влаги.
• Модификация поверхности:
  Для модификации поверхности частиц графита используются химические или физические методы. Это может включать нанесение проводящих материалов или обработку поверхности для улучшения их электрохимических характеристик.
• Смешивание и фильтрация:
  Модифицированные графитовые частицы смешиваются с другими добавками, такими как проводящие агенты и связующие вещества. Затем смесь просеивается для удаления примесей и некачественных частиц.
• Магнитное удаление и упаковка:
  Отфильтрованные частицы графита подвергаются магнитной обработке для удаления любых магнитных примесей. После этого материалы упаковываются для получения конечного продукта — отрицательного электрода из природного графита.

Технологический процесс производства материалов для отрицательных электродов на основе кремния.

Рассмотрим в качестве примера диоксид кремния, покрытый углеродом:

• Подготовка кремниевого источника:
  Наночастицы кремния или тонкие пленки получают с помощью таких методов, как химическое осаждение из паровой фазы (CVD) или физическое осаждение из паровой фазы (PVD).
• Синтез диоксида кремния:
  Исходный материал кремния реагирует с окислителем в определенных условиях, образуя диоксид кремния (SiO₂).
• Углеродное покрытие:
  Углеродный слой наносится на поверхность диоксида кремния с использованием таких методов, как химическое осаждение из паровой фазы, физическое осаждение из паровой фазы или золь-гель метод. Таким образом образуется композитный материал из диоксида кремния с углеродным покрытием.
• После лечения:
  Композитный материал на основе диоксида кремния с углеродным покрытием подвергается последующей обработке, такой как измельчение, сортировка и сушка. В результате получается материал отрицательного электрода на основе кремния с однородным размером частиц и стабильными характеристиками.

Эпическая пудра

Epic Powder — более 20 лет опыта работы в индустрии ультрадисперсных порошков. Мы активно содействуем развитию ультрадисперсных порошков, уделяя особое внимание процессам дробления, измельчения, классификации и модификации. Свяжитесь с нами для бесплатной консультации и индивидуальных решений! Наша команда экспертов стремится предоставлять высококачественные продукты и услуги для максимальной эффективности обработки ваших порошков. Epic Powder — ваш надежный эксперт в области обработки порошков!