Série cinco do material do ânodo da bateria de íon de lítio - método de preparação do material do ânodo de grafite

Se uma empresa de bateria de íon de lítio for comparada a um chef, o material do eletrodo negativo é um vegetal duro. Como fazer bem esse vegetal duro é a principal responsabilidade dos engenheiros da maioria das empresas de baterias de lítio, e a qualidade do próprio vegetal duro precisa ser considerada. A habilidade dos mestres vegetais é agora, e esses mestres vegetais são os fabricantes de material negativo. Como último artigo da série de conhecimentos básicos de eletrodos negativos, voltarei à fonte e conduzirei uma exploração preliminar do processo de produção de materiais de eletrodos negativos, esperando popularizar o conhecimento básico para a maioria dos colegas de bateria de lítio.

1. O processo de produção de grafite artificial

Muitas vezes as pessoas pensam que a fabricação de materiais de eletrodo negativo é muito simples, basta jogar a matéria-prima no forno de sinterização e aumentar a temperatura para sinterização, mas esse entendimento é muito superficial. A preparação de grafite artificial precisa passar por quatro processos principais de "esmagamento, granulação, grafitização e peneiramento" e muitos pequenos processos. Os dois links de granulação e grafitização possuem altas barreiras técnicas, que não são simples. Uma simples sinterização serve. Vamos começar com as matérias-primas de grafite artificial:

Os agregados de grafite artificial são divididos em três categorias: séries de carvão, séries de petróleo e séries mistas de carvão e petróleo. Entre eles, o coque agulha à base de carvão, o coque agulha à base de petróleo e o coque de petróleo são os mais utilizados. No que diz respeito ao mercado atual, o coque agulha é usado como matéria-prima para eletrodos negativos de alta qualidade, e o coque de petróleo barato é usado como matéria-prima para eletrodos negativos de médio e baixo custo. O aglutinante atua para unir as diferentes partículas.

O primeiro é o processo de pré-tratamento. De acordo com as necessidades do produto, as matérias-primas de grafite e asfalto são misturadas em diferentes proporções e, em seguida, é realizado o moinho a jato. As matérias-primas moídas entram no processo de granulação. O processo de granulação é dividido em pirólise e moagem de bolas. O processo de triagem, o tamanho, a distribuição e a morfologia da granulação afetarão diretamente o desempenho do material do eletrodo negativo, que foi abordado no tópico anterior e não será descrito em detalhes aqui; o processo de pirólise é um processo de aquecimento e agitação de gradiente, que pode ser Para o produto intermediário, o processo de triagem de moagem de bolas é um processo de moagem de bolas mecânica. Partículas grandes são moídas em partículas menores. Neste momento, o produto entra no processo de grafitização, e é sinterizado a diferentes temperaturas conforme necessário para obter produtos com diferentes graus de grafitização. Por fim, é realizada a moagem de bolas. Existem muitos pequenos processos no meio da triagem, e cada fabricante é diferente, então não vou repeti-los aqui.

A grafitização é um tratamento térmico de alta temperatura no qual o produto a ser preparado é colocado em um meio protetor em um forno de grafitização e aquecido a alta temperatura, de modo que a grade hexagonal do plano do átomo de carbono seja transformada a partir da sobreposição desordenada do bidimensional espaço para a sobreposição ordenada do espaço tridimensional, e tem uma estrutura de grafite. No processo, à medida que a temperatura de sinterização aumenta, os defeitos da estrutura do grafite tornam-se cada vez menores e o grau de grafitização torna-se cada vez maior, mas no processo de produção real, a distribuição de temperatura é muitas vezes desigual, o que requer pensar no equipamento. O método torna a distribuição de temperatura mais uniforme, torna o aquecimento de todo o material mais uniforme e melhora a pureza do produto.

2. O processo de produção de grafite natural

As etapas também são os quatro principais processos de britagem, granulação, grafitização e peneiramento. Devido aos defeitos do grafite natural, etapas como esferoidização, remoção magnética e revestimento da superfície também devem ser realizadas, o que também visa melhorar as propriedades físicas do grafite natural. e desempenho eletroquímico.
Com o desenvolvimento da tecnologia, a produção de grafite artificial com grafite natural como matéria-prima também está sendo realizada ao mesmo tempo. Afinal, meu país tem um vasto território e abundantes reservas naturais de grafite. No entanto, ainda existem grandes problemas no momento, e a rota do processo e as tecnologias relacionadas ainda estão em desenvolvimento. dentre.

3. Processo de produção de microesferas de mesocarbono (MCMB)

Quando os compostos de piche são tratados termicamente, ocorre policondensação térmica para formar esferas de mesofase anisotrópicas.

É uma partícula esférica que pode ser compactada para formar um eletrodo de alta densidade; tem uma área de superfície baixa, o que reduz as reações laterais durante a carga e descarga; a estrutura cristalina interna é disposta radialmente, o que significa que há muitas superfícies expostas em sua superfície A borda do cristal de grafite, que permite que ele seja carregado e descarregado em alta densidade de corrente, tem sido amplamente utilizado em energia e carregamento rápido baterias de íon-lítio.

4. Processo de produção de outros materiais de grafite

Carbono macio: comumente conhecido como material de carbono facilmente grafitado, é um material de carbono amorfo que pode ser grafitado abaixo de 2000 °C, com baixa cristalinidade, grande espaçamento entre camadas, alta capacidade irreversível para a primeira descarga e sem platô de tensão óbvio. Pode passar coque de petróleo e coque de agulha. sinterizado;

Carbono duro: comumente conhecido como material de carbono difícil de grafitar, é difícil grafitar em temperaturas acima de 3000°C. Geralmente, materiais de carbono de resina, preto de acetileno e outras substâncias têm espaçamento entre camadas adequado, nenhuma expansão óbvia durante o carregamento e descarregamento e têm um bom desempenho de carregamento e descarregamento. , tem sido amplamente utilizado no Japão.

Com o progresso da tecnologia de produção de eletrodo negativo, alguns fabricantes podem revestir a superfície do grafite artificial com material de carbono macio ou carbono duro, o que não apenas garante a alta capacidade do grafite artificial para carga e descarga, mas também permite que o próprio material tenha alta -taxa de carga e capacidade de descarga. e bom desempenho de alta e baixa temperatura, mas o custo será correspondentemente maior.

Resumo: Este artigo apresenta brevemente as etapas e processos de produção de grafite artificial, grafite natural e microesferas de mesocarbono. Cada empresa tem sua própria tecnologia e processo de produção exclusivos. Os materiais de anodo de desempenho também serão gradualmente desenvolvidos e produzidos em massa, e toda a indústria de baterias de íons de lítio também progredirá de acordo. Até agora, a série de materiais anódicos termina aqui. Espero que a maioria dos colegas de bateria de lítio possam dar opiniões valiosas para promover o desenvolvimento comum da indústria.