Sản xuất vật liệu dương và âm

Trong quá trình chế tạo vật liệu điện cực vô cơ cho pin lithium ion, phản ứng trạng thái rắn nhiệt độ cao là phương pháp thường được sử dụng nhất. Phản ứng pha rắn nhiệt độ cao: là quá trình các chất phản ứng bao gồm các chất pha rắn phản ứng trong một khoảng thời gian ở một nhiệt độ nhất định và tạo ra các phản ứng hóa học thông qua sự khuếch tán lẫn nhau giữa các nguyên tố khác nhau để tạo ra các hợp chất ổn định nhất ở một nhiệt độ nhất định, bao gồm phản ứng rắn-rắn, phản ứng rắn-khí và phản ứng rắn-lỏng.

Ngay cả khi sử dụng phương pháp sol-gel, phương pháp đồng kết tủa, phương pháp thủy nhiệt và phương pháp dung môi nhiệt, phản ứng pha rắn hoặc thiêu kết pha rắn ở nhiệt độ cao thường là cần thiết. Điều này là do nguyên lý hoạt động của pin lithium-ion yêu cầu vật liệu điện cực của nó có thể liên tục chèn và loại bỏ li+, do đó cấu trúc mạng của nó phải có độ ổn định đủ, điều này đòi hỏi độ kết tinh của vật liệu hoạt động phải cao và cấu trúc tinh thể phải đều đặn. Điều này khó đạt được trong điều kiện nhiệt độ thấp, do đó vật liệu điện cực của pin lithium-ion thực sự được sử dụng hiện nay về cơ bản thu được thông qua phản ứng trạng thái rắn ở nhiệt độ cao.

Dây chuyền sản xuất chế biến vật liệu catốt chủ yếu bao gồm hệ thống trộn, hệ thống thiêu kết, hệ thống nghiền, hệ thống rửa nước (chỉ có niken cao), hệ thống đóng gói, hệ thống vận chuyển bột và hệ thống điều khiển thông minh.

Khi quá trình trộn ướt được sử dụng trong sản xuất vật liệu catốt cho pin lithium-ion, thường gặp phải vấn đề sấy. Các dung môi khác nhau được sử dụng trong quá trình trộn ướt sẽ dẫn đến các quy trình và thiết bị sấy khác nhau. Hiện nay, chủ yếu có hai loại dung môi được sử dụng trong quá trình trộn ướt: dung môi không chứa nước, cụ thể là dung môi hữu cơ như etanol, axeton, v.v.; Dung môi nước. Thiết bị sấy để trộn ướt vật liệu catốt của pin lithium-ion chủ yếu bao gồm: máy sấy quay chân không, máy sấy cào chân không, máy sấy phun, máy sấy băng chân không.

Sản xuất công nghiệp vật liệu catốt cho pin lithium-ion thường áp dụng quy trình tổng hợp thiêu kết trạng thái rắn nhiệt độ cao và thiết bị cốt lõi và quan trọng của nó là lò thiêu kết. Nguyên liệu thô để sản xuất vật liệu catốt của pin lithium-ion được trộn đều và sấy khô, sau đó được đưa vào lò để thiêu kết, sau đó được dỡ khỏi lò vào quy trình nghiền và phân loại. Đối với sản xuất vật liệu catốt, các chỉ số kỹ thuật và kinh tế như nhiệt độ kiểm soát nhiệt độ, độ đồng đều nhiệt độ, kiểm soát và đồng đều khí quyển, tính liên tục, công suất sản xuất, mức tiêu thụ năng lượng và mức độ tự động hóa của lò là rất quan trọng. Hiện nay, các thiết bị thiêu kết chính được sử dụng trong sản xuất vật liệu catốt là lò đẩy, lò lăn và lò hình chuông.

◼ Lò nung con lăn là lò nung đường hầm cỡ trung bình có chức năng gia nhiệt và thiêu kết liên tục.

◼ Theo bầu không khí của lò, giống như lò đẩy, lò lăn cũng được chia thành lò không khí và lò khí quyển.

• Lò không khí: chủ yếu dùng để thiêu kết các vật liệu cần môi trường oxy hóa như vật liệu lithium manganat, vật liệu lithium coban oxide, vật liệu ba thành phần, v.v.;
• Lò nung khí quyển: chủ yếu được sử dụng cho vật liệu ba thành phần NCA, vật liệu lithium sắt phosphate (LFP), vật liệu anot than chì và các vật liệu thiêu kết khác cần được bảo vệ bằng khí quyển (như N2 hoặc O2).

◼ Lò nung con lăn áp dụng quy trình ma sát lăn, do đó chiều dài của lò sẽ không bị ảnh hưởng bởi lực đẩy. Về mặt lý thuyết, nó có thể là vô hạn. Đặc điểm của cấu trúc khoang lò, độ đồng nhất tốt hơn khi nung sản phẩm và cấu trúc khoang lò lớn có lợi hơn cho sự di chuyển của luồng không khí trong lò và thoát nước và xả cao su của sản phẩm. Đây là thiết bị được ưa chuộng để thay thế lò đẩy để thực sự hiện thực hóa sản xuất quy mô lớn.

◼ Hiện nay, lithium coban oxit, ba nguyên tố, lithium manganat và các vật liệu catốt khác của pin lithium-ion được thiêu kết trong lò nung trục lăn không khí, trong khi lithium sắt phosphate được thiêu kết trong lò nung trục lăn được bảo vệ bằng nitơ và NCA được thiêu kết trong lò nung trục lăn được bảo vệ bằng oxy.