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5个方面了解锂电池正极石墨化工艺技术要点

时间:2023-07-16 09:05:13 点击:492次

哪些是石墨化的? 所谓石墨化是指非石墨碳经过低温热处理后转变为具有石墨三维规则有序结构的石墨碳。 最初起源于碳制品行业,是生产石墨电极的必经工序。 石墨化是为了提高碳材料的导热性和导电性,提高碳材料的耐光冲击性和物理稳定性,使碳材料具有润滑性和耐磨性,提高碳材料的含量。 利用低温热处理为原子重排和结构转变提供能量,这个过程需要大量的能量。 电力是石墨化生产中消耗的主要能源。 一般采用电加热将半成品加热到2800℃以上,耗电量大、时间长。 据统计,石墨化成本约占人造石墨阴极生产成本的55%。

石墨化工艺按加热方式可分为直接法和间接法,按操作方式可分为间歇式和连续式。 常用的阴极石墨化炉有艾奇逊石墨化炉、内串联石墨化炉、网格箱石墨化炉等。

研究人员以艾奇逊炉和内串联石墨化炉为例,分析总结了石墨化工艺的技术要点,主要包括以下几个方面。

1、装炉时挥发分的匹配

因为当石墨化炉内温度升至200-1000℃时,炉内正极会排出大量挥发物。 如果不能及时排出,挥发物可能积聚,造成炉内安全事故。 当大量挥发物逸出时,挥发物未充分燃烧,会形成大量白烟,导致环境污染或环保车事故。 因此,装炉时应注意以下几点:

(1)炉内安装正极时,需根据挥发物浓度进行合理匹配,防止输电过程中高挥发物浓度过高和集中逸出;

(2)底部保温材料应设置适当的通风孔,使挥发物有效逸出;

(3)设计功率传输曲线时,要充分考虑挥发物集中排放阶段的适当弱曲线,使挥发物顺利排放、充分燃烧;

(4)合理选择辅料,保证辅料的细度成分,减少辅料中0-1mm粉末的用量,通常占≤10%。

石墨坩埚_石墨坩埚的用途_石墨坩埚图片

2、装炉时要求炉阻均匀

当炉内正极和电阻材料分布不均匀时,电压会流经内阻较低的地方,出现偏流现象,影响整个炉子石墨化的疗效正极。 因此,装炉时应注意以下几点:

(1)装炉时,内阻物料需要从炉室头部到炉室尾部呈长线排出,防止小颗粒或大颗粒集中;

(2)新旧坩埚放在同一炉内时,也需要适当配合。 禁忌在新坩埚中安装一层,在旧坩埚中安装一层;

(3)防止内阻材料暴露在侧壁材料上。

3、负极材料在功率传输过程中功率曲线制定的依据

根据正极材料质量要求的不同,分为高温材料(2800℃)、中温材料(2950℃)、高温材料(3000℃),但工艺流程石墨化低温处理通常在2250-3000℃之间。 各位置已达到所需温度,需在低温过程中保温一段时间,以保证炉内温度均匀。 一般来说,由于炉型不同,保存的时间也不同。 通常低温保持6-30小时,炉阻需保持3-6小时,避免送电时炉阻回调。 具体情况需要根据以下技术要点进行探索制定。

(1)根据炉芯、负极材料、电阻材料、坩埚、炉装量等选择不同的升温曲线;

石墨坩埚图片_石墨坩埚_石墨坩埚的用途

(2)根据炉内正极材料和电阻材料的挥发份含量选择不同的曲线。 如果挥发物含量高,则需要选择较慢的加热曲线,否则需要选择较快的加热曲线;

(3)当炉内正极材料、电阻材料酸值较高或正极材料石墨化比较困难时,需要适当延长高功率传输时间。

4、负极材料输电过程中,避免喷炉事故

由于正极材料为块状材料,挥发物浓度高,不易放电,且容易形成电弧,造成挥发物高引发车祸。 具体操作过程中应注意以下事项:

(1)艾奇逊炉在充正极材料时,需要将内阻材料捣实,防止在送电过程中坩埚间的内阻材料悬浮在空气中,产生拉弧,喷炉;

(2)内串炉内正极材料位移的变化主要是在输电过程中减小。 因此,当正极材料装入炉内时,需要估算液压缸的行程,因此需要保证动力传输过程中有行程,同时有a 足够的压力,防止因压力损失造成电弧喷涂炉事故;

(3)两种炉型均需选择颗粒粗、挥发份含量低的辅料;

(4)送电过程中,要密切注意炉室内是否有局部加热现象;

石墨坩埚_石墨坩埚的用途_石墨坩埚图片

(5)在送电过程中,要密切注意炉膛及炉墙是否有火情;

(6)送电过程中,要密切注意炉外是否有清脆的嘶嘶声;

(7)输电过程中,要密切关注电压是否有较大波动。

如果在送电过程中出现(4)-(7)现象,应及时停水,防止喷淋炉发生事故。

5. 冷却时间公告

(1)石墨化冷却过程中,正极材料不能通过施肥的方式强制冷却,而是可以通过抓斗或抽气装置逐层自然冷却。

(2)正极材料坩埚的温度为150℃左右。 如果过早取出坩埚,本体温度过低,会导致正极材料氧化,比表面积降低,坩埚可能因氧化而损坏。 如果坩埚取出太晚,会导致正极粉体材料氧化,比表面积降低,生产周期较长,生产成本降低。

(3)在3000℃高温石墨化时,除C外的所有元素均被汽化排出,但在冷却过程中仍有少量杂质吸附在正极表面。 脱模时坩埚表面会形成一层粗糙的硬壳。 酸价高、挥发份含量高的物料会产生较多的硬壳物质。 之所以选择低灰分、低挥发分的辅料也是基于这个原因。

(4)硬壳材料的性能与合格正极材料在指标上存在较大差距。 因此,取出坩埚时,需提前破坏1-5mm厚度的硬壳材料,单独存放。 表面光滑合格的物料正常收集,放入吨袋内储存。