Sản xuất vật liệu tích cực và tiêu cực

Trong quá trình điều chế vật liệu điện cực vô cơ cho pin lithium ion, phản ứng ở trạng thái rắn ở nhiệt độ cao được sử dụng phổ biến nhất.Phản ứng pha rắn ở nhiệt độ cao: là quá trình các chất phản ứng bao gồm các chất ở pha rắn phản ứng trong một khoảng thời gian ở nhiệt độ nhất định và tạo ra phản ứng hóa học thông qua sự khuếch tán lẫn nhau giữa các nguyên tố khác nhau để tạo ra hợp chất ổn định nhất ở 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 hòa tan, phản ứng pha rắn hoặc thiêu kết pha rắn ở nhiệt độ cao thường được yêu cầu.Điều này là do nguyên lý hoạt động của pin lithium-ion yêu cầu vật liệu điện cực của nó có thể lắp và tháo li+ nhiều lần, do đó cấu trúc mạng của nó phải có đủ độ ổn định, 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, vì vậy vật liệu điện cực của pin lithium-ion thực sự được sử dụng hiện nay về cơ bản thu được thông qua phản ứng ở trạng thái rắn ở nhiệt độ cao.

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

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

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

◼ Lò lăn là loại lò nung có kích thước trung bình được gia nhiệt và thiêu kết liên tục.

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

• Lò nung không khí: chủ yếu được sử dụng để thiêu kết các vật liệu cần không khí oxy hóa, chẳng hạn như vật liệu lithium manganate, vật liệu oxit lithium coban, vật liệu ternary, v.v;
• Lò nung khí quyển: chủ yếu được sử dụng cho vật liệu ternary NCA, vật liệu lithium sắt photphat (LFP), vật liệu cực dương than chì và các vật liệu thiêu kết khác cần bảo vệ khí quyển (như N2 hoặc O2).

◼ Lò lăn áp dụng quy trình ma sát lăn nên 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, tính nhất quán tốt hơn khi nung sản phẩm và cấu trúc khoang lò lớn thuận lợi hơn cho sự chuyển động của luồng không khí trong lò và thoát nước và xả cao su của sản phẩm.Đây là thiết bị được ưu tiên thay thế lò nung đẩy để thực sự thực hiện sản xuất quy mô lớn.

◼ Hiện tại, lithium coban oxit, ternary, lithium manganate và các vật liệu catốt khác của pin lithium-ion được thiêu kết trong lò lăn không khí, trong khi lithium sắt photphat được thiêu kết trong lò lăn được bảo vệ bằng nitơ và NCA được thiêu kết trong lò lăn lò được bảo vệ bằng oxy.