Các phương pháp phổ biến để chuẩn bị vật liệu điện cực âm silicon-cacbon bao gồm cơ học máy nghiền bi, sấy phun, hóa chất lắng đọng hơi (CVD), v.v. Cơ học máy nghiền bi nghiền nát Vật liệu khối thành hạt mịn bằng cách va chạm với các quả bóng quay. Quá trình này đơn giản và chi phí thấp, nhưng hiện tượng kết tụ hạt rất nghiêm trọng. Ngoài ra, nghiền quá mức sẽ phá hủy tinh thể và bề mặt của than chì, dẫn đến phản ứng phụ.
Sấy phun là sử dụng khí nóng để làm khô nhanh dung dịch lỏng thành bột khô. Phương pháp này đơn giản, liên tục và có thể mở rộng quy mô, nhưng tiêu thụ năng lượng cao và yêu cầu về thiết bị cao.
CVD là quá trình mà các chất khí hoặc hơi phản ứng trong pha khí hoặc giao diện khí-rắn để tạo ra các chất rắn lắng đọng. Phương pháp này có yêu cầu về thiết bị tương đối thấp, quy trình đơn giản và có thể kiểm soát được, và có thể đạt được chất lượng lắng đọng cao. Đồng thời, nó có khả năng mở rộng mạnh mẽ và dễ dàng công nghiệp hóa. Vật liệu điện cực âm silicon-cacbon được chế tạo bằng CVD thường có hiệu suất nạp và xả lần đầu cao và độ ổn định chu kỳ tốt, cho thấy triển vọng phát triển lớn.
Phương pháp CVD được sử dụng để chế tạo vật liệu điện cực âm silicon-carbon. Quá trình chính là: nạp liệu → hoạt hóa → lắng đọng silicon → lắng đọng carbon → trộn → loại bỏ điện từ → sàng lọc → đóng gói.
Cho ăn
Nguyên liệu cacbon xốp được sử dụng làm tiền chất và được đưa vào hệ thống nạp liệu. Hệ thống nạp liệu sử dụng phương pháp bơm áp suất âm để vận chuyển nguyên liệu thô đến lò phản ứng trong quy trình tiếp theo thông qua đường ống kín để hoạt hóa.
Kích hoạt
Hệ thống nạp liệu sử dụng bơm áp suất âm để đưa cacbon xốp vào lò phản ứng thông qua đường ống kín. Sau đó, khí bảo vệ nitơ được đưa vào lò phản ứng và nhiệt độ được tăng dần đến nhiệt độ hoạt hóa (800-1000°C) và giữ trong 10 giờ. Dưới sự bảo vệ của nitơ, cacbon bị oxy hóa để thu được bộ khung cacbon xốp.
Silic lắng đọng
Sau phản ứng hoạt hóa, thu được vật liệu khung cacbon xốp. Vật liệu này được vận chuyển đến lò lắng đọng hơi hóa học, sau đó khí bảo vệ nitơ được đưa vào, nhiệt độ được tăng dần đến nhiệt độ cần thiết cho phản ứng lắng đọng (400 ~ 800℃) và giữ ấm trong 5 ~ 10 giờ. Trong thời gian bảo vệ nitơ và cách nhiệt, khí silan được đưa vào lò nhiệt độ cao để phân hủy. Nhiệt độ tự bốc cháy của silan là 435℃.
Hầu hết khí silane có thể tự bốc cháy trong lò, và sẽ không có lượng lớn khí silane rò rỉ. Lò đảm bảo nứt áp suất âm, và không có vùng nổ nào được hình thành bên ngoài lò nhiệt độ cao. Khi silane phân hủy, bộ khung cacbon xốp vẫn ở trong lò nhiệt độ cao và khí silane trải qua quá trình phân hủy ở nhiệt độ cao để tạo ra nano-silicon. Các hạt nano-silicon được lắng đọng trên bề mặt của bộ khung cacbon xốp và được nhúng vào các khe hở của bộ khung cacbon xốp để thực hiện quá trình lắng đọng silic. Sau khi lắng đọng silic hoàn tất, silane sẽ tắt.
Phương trình phản ứng hóa học liên quan đến quá trình lắng đọng silic là: SiH4→Si+2H2↑
Trộn
Sau khi lắng đọng silicon hoàn tất, vật liệu composite silicon-carbon thu được đi vào máy trộn thông qua đường ống kín được bơm bằng áp suất âm. Các vật liệu được trộn đều để cải thiện tính đồng nhất của mẻ. Các vật liệu được trộn trong khoảng 1 giờ dưới sự vận hành tốc độ cao của máy trộn để đạt được hiệu ứng trộn hoàn toàn. Máy trộn được bao bọc hoàn toàn và không tạo ra bụi trong quá trình vận chuyển và trộn. Chỉ tạo ra một lượng nhỏ bụi cấp liệu khi vật liệu đi vào khu vực cấp liệu để cấp liệu. Bụi và khí thải của quá trình cấp liệu được thu gom, xử lý và thải ra cùng nhau.
Sự khử từ điện từ
Xem xét rằng nguyên liệu thô có thể chứa một lượng nhỏ các chất từ tính như sắt. Sự hiện diện của các chất từ tính sẽ làm giảm nghiêm trọng hiệu suất chu kỳ và hiệu suất an toàn của pin lithium-ion. Do đó, vật liệu composite silicon-carbon đã chuẩn bị cần được khử từ và cần vào bộ khử từ để tách từ.
Kiểm tra
Vật liệu khử từ được vận chuyển bằng khí nén qua một đường ống kín đến một màn hình rung để sàng lọc. Sau đó, các hạt lớn trong vật liệu được loại bỏ.
Phát hiện
Các vật liệu đủ tiêu chuẩn được lấy mẫu và thử nghiệm. Các sản phẩm không đủ tiêu chuẩn được xử lý như chất thải rắn thông thường cùng với các vật liệu không đủ tiêu chuẩn trong quá trình sàng lọc.
Đóng gói và lưu kho
Sản phẩm đạt tiêu chuẩn được đưa đến hệ thống đóng gói tự động và được niêm phong bằng máy niêm phong. Vật liệu đi trực tiếp vào túi đóng gói thông qua đường ống, là một bao bì kín.
Bột Epic
Epic Powder, hơn 20 năm kinh nghiệm làm việc trong ngành bột siêu mịn. Tích cực thúc đẩy sự phát triển trong tương lai của bột siêu mịn, tập trung vào quá trình nghiền, xay, phân loại và sửa đổi bột siêu mịn. Liên hệ với chúng tôi để được tư vấn miễn phí và các giải pháp tùy chỉnh! Đội ngũ chuyên gia của chúng tôi tận tâm cung cấp các sản phẩm và dịch vụ chất lượng cao để tối đa hóa giá trị chế biến bột của bạn. Epic Powder—Chuyên gia chế biến bột đáng tin cậy của bạn!