Materiali i katodës
Në përgatitjen e materialeve inorganike të elektrodave për bateritë litium-jon, reaksioni në gjendje të ngurtë në temperaturë të lartë është më i zakonshmi. Reaksioni në fazë të ngurtë në temperaturë të lartë: i referohet procesit në të cilin reaktantët, përfshirë substancat në fazë të ngurtë, reagojnë për një periudhë kohore në një temperaturë të caktuar dhe prodhojnë reaksione kimike përmes difuzionit të ndërsjellë midis elementëve të ndryshëm për të prodhuar përbërjet më të qëndrueshme në një temperaturë të caktuar, duke përfshirë reaksionin e ngurtë-të ngurtë, reaksionin e gazit të ngurtë dhe reaksionin e lëngut të ngurtë.
Edhe nëse përdoren metoda sol-xhel, metoda e bashkëprecipitimit, metoda hidrotermale dhe metoda solvotermale, zakonisht kërkohet reaksion në fazë të ngurtë ose sinterizim në fazë të ngurtë në temperaturë të lartë. Kjo për shkak se parimi i funksionimit të baterisë litium-jon kërkon që materiali i elektrodës së saj të mund të futë dhe heqë në mënyrë të përsëritur li+, kështu që struktura e rrjetës së saj duhet të ketë stabilitet të mjaftueshëm, gjë që kërkon që kristaliniteti i materialeve aktive të jetë i lartë dhe struktura kristalore të jetë e rregullt. Kjo është e vështirë të arrihet në kushte të temperaturës së ulët, kështu që materialet e elektrodës së baterive litium-jon të përdorura aktualisht merren kryesisht përmes reaksionit në gjendje të ngurtë në temperaturë të lartë.
Linja e prodhimit të përpunimit të materialeve katodike përfshin kryesisht sistemin e përzierjes, sistemin e sinterimit, sistemin e thërrmimit, sistemin e larjes me ujë (vetëm me përmbajtje të lartë nikel), sistemin e paketimit, sistemin e transportimit të pluhurit dhe sistemin inteligjent të kontrollit.
Kur procesi i përzierjes së lagësht përdoret në prodhimin e materialeve katodike për bateritë litium-jon, shpesh hasen probleme me tharjen. Tretësit e ndryshëm të përdorur në procesin e përzierjes së lagësht do të çojnë në procese dhe pajisje të ndryshme tharjeje. Aktualisht, ekzistojnë kryesisht dy lloje tretësish të përdorur në procesin e përzierjes së lagësht: tretës jo-ujorë, përkatësisht tretës organikë si etanoli, acetoni, etj.; tretës uji. Pajisjet e tharjes për përzierjen e lagësht të materialeve katodike të baterive litium-jon përfshijnë kryesisht: tharëse rrotulluese me vakum, tharëse me vakum me grabujë, tharëse me spërkatje, tharëse me rrip vakumi.
Prodhimi industrial i materialeve katodike për bateritë litium-jon zakonisht përdor procesin e sintezës së sinterizimit në gjendje të ngurtë në temperaturë të lartë, dhe bërthama dhe pajisjet kryesore të tij janë furra e sinterizimit. Lëndët e para për prodhimin e materialeve katodike të baterive litium-jon përzihen dhe thahen në mënyrë uniforme, pastaj ngarkohen në furrë për sinterizim dhe më pas shkarkohen nga furra në procesin e thërrmimit dhe klasifikimit. Për prodhimin e materialeve katodike, treguesit teknikë dhe ekonomikë si kontrolli i temperaturës, uniformiteti i temperaturës, kontrolli dhe uniformiteti i atmosferës, vazhdimësia, kapaciteti i prodhimit, konsumi i energjisë dhe shkalla e automatizimit të furrës janë shumë të rëndësishëm. Aktualisht, pajisjet kryesore të sinterizimit të përdorura në prodhimin e materialeve katodike janë furra shtytëse, furra me rul dhe furra me kavanoz.
◼ Furra me rul është një furrë tuneli me madhësi mesatare me ngrohje dhe sinterim të vazhdueshëm.
◼ Sipas atmosferës së furrës, ashtu si furra shtytëse, furra me rul ndahet gjithashtu në furrë ajri dhe furrë atmosferike.
- Furrë ajri: përdoret kryesisht për sinterimin e materialeve që kërkojnë atmosferë oksiduese, siç janë materialet e manganatit të litiumit, materialet e oksidit të kobaltit të litiumit, materialet ternare, etj.;
- Furrë atmosferike: përdoret kryesisht për materiale ternare NCA, materiale fosfati litiumi-hekuri (LFP), materiale anode grafiti dhe materiale të tjera sinterimi që kanë nevojë për mbrojtje nga gazi atmosferik (si N2 ose O2).
◼ Furra me rul përdor procesin e fërkimit me rul, kështu që gjatësia e furrës nuk do të ndikohet nga forca shtytëse. Teorikisht, mund të jetë e pafundme. Karakteristikat e strukturës së zgavrës së furrës, qëndrueshmëria më e mirë gjatë pjekjes së produkteve dhe struktura e madhe e zgavrës së furrës janë më të favorshme për lëvizjen e rrjedhës së ajrit në furrë dhe kullimin dhe shkarkimin e gomës së produkteve. Është pajisja e preferuar për të zëvendësuar furrën shtytëse për të realizuar vërtet prodhim në shkallë të gjerë.
◼ Aktualisht, oksidi i kobaltit të litiumit, ternari, manganati i litiumit dhe materiale të tjera katodike të baterive litium-jon sinterizohen në një furrë me rul ajri, ndërsa fosfati i hekurit të litiumit sinterizohet në një furrë me rul të mbrojtur nga azoti, dhe NCA sinterizohet në një furrë me rul të mbrojtur nga oksigjeni.
Materiali i elektrodës negative
Hapat kryesorë të rrjedhës bazë të procesit të grafitit artificial përfshijnë para-trajtimin, pirolizën, bluarjen me top, grafitizimin (domethënë trajtimin termik, në mënyrë që atomet e karbonit fillimisht të çrregullta të rregullohen me kujdes, dhe lidhjet kryesore teknike), përzierjen, veshjen, përzierjen, shoshitje, peshimin, paketimin dhe magazinimin. Të gjitha operacionet janë të imëta dhe komplekse.
◼ Granulimi ndahet në procesin e pirolizës dhe procesin e sitimit me bluarje me topa.
Në procesin e pirolizës, vendosni materialin e ndërmjetëm 1 në reaktor, zëvendësoni ajrin në reaktor me N2, mbylleni reaktorin, ngroheni elektrikisht sipas kurbës së temperaturës, përzieni në 200 ~ 300 ℃ për 1~3 orë, dhe pastaj vazhdoni ta ngrohni në 400 ~ 500 ℃, përzieni për të marrë material me madhësi grimcash 10 ~ 20 mm, ulni temperaturën dhe shkarkojeni atë për të marrë materialin e ndërmjetëm 2. Ekzistojnë dy lloje pajisjesh të përdorura në procesin e pirolizës, reaktori vertikal dhe pajisjet e granulimit të vazhdueshëm, të dyja kanë të njëjtin parim. Të dyja përzihen ose lëvizin nën një kurbë të caktuar temperature për të ndryshuar përbërjen e materialit dhe vetitë fizike dhe kimike në reaktor. Dallimi është se kazani vertikal është një mënyrë kombinimi e kazanit të nxehtë dhe kazanit të ftohtë. Komponentët e materialit në kazan ndryshohen duke u përzier sipas kurbës së temperaturës në kazanin e nxehtë. Pas përfundimit, ai futet në kazanin ftohës për ftohje, dhe kazani i nxehtë mund të furnizohet. Pajisjet e granulimit të vazhdueshëm realizojnë funksionim të vazhdueshëm, me konsum të ulët energjie dhe prodhim të lartë.
◼ Karbonizimi dhe grafitizimi janë një pjesë e domosdoshme. Furra e karbonizimit karbonizon materialet në temperatura mesatare dhe të ulëta. Temperatura e furrës së karbonizimit mund të arrijë 1600 gradë Celsius, gjë që mund të përmbushë nevojat e karbonizimit. Kontrolluesi inteligjent i temperaturës me precizion të lartë dhe sistemi automatik i monitorimit PLC do të bëjnë që të dhënat e gjeneruara në procesin e karbonizimit të kontrollohen me saktësi.
Furra e grafitit, duke përfshirë furrën horizontale me temperaturë të lartë, shkarkim të ulët, vertikale, etj., e vendos grafitin në zonën e nxehtë të grafitit (mjedis që përmban karbon) për sinterim dhe shkrirje, dhe temperatura gjatë kësaj periudhe mund të arrijë 3200 ℃.
◼ Veshje
Materiali i ndërmjetëm 4 transportohet në silo nëpërmjet sistemit automatik të transportimit, dhe materiali mbushet automatikisht në kutinë e prometiumit nga manipulatori. Sistemi automatik i transportimit transporton kutinë e prometiumit në reaktorin e vazhdueshëm (furrë me rul) për veshje. Merret materiali i ndërmjetëm 5 (nën mbrojtjen e azotit, materiali nxehet në 1150 ℃ sipas një kurbe të caktuar të rritjes së temperaturës për 8~10 orë). Procesi i ngrohjes është ngrohja e pajisjeve nëpërmjet energjisë elektrike, dhe metoda e ngrohjes është indirekte. Ngrohja e shndërron asfaltin me cilësi të lartë në sipërfaqen e grimcave të grafitit në veshje karboni pirolitik. Gjatë procesit të ngrohjes, rrëshirat në asfaltin me cilësi të lartë kondensohen, dhe morfologjia e kristalit transformohet (gjendja amorfe transformohet në gjendje kristalore), Një shtresë karboni mikrokristaline e rregullt formohet në sipërfaqen e grimcave natyrale sferike të grafitit, dhe së fundmi merret një material i veshur si grafit me një strukturë "bërthamë-guaskë".