Материјал катоде
У припреми неорганских електродних материјала за литијум-јонске батерије, најчешће се користи реакција чврстог стања на високој температури. Реакција чврсте фазе на високој температури: односи се на процес у којем реактанти, укључујући супстанце чврсте фазе, реагују током одређеног временског периода на одређеној температури и производе хемијске реакције кроз међусобну дифузију између различитих елемената како би се произвела најстабилнија једињења на одређеној температури, укључујући реакцију чврсто-чврсто стање, реакцију чврсто-гас и реакцију чврсто-течно стање.
Чак и ако се користе сол-гел метода, метода копреципитације, хидротермална метода и солвотермална метода, обично је потребна реакција у чврстој фази или синтеровање у чврстој фази на високој температури. То је зато што принцип рада литијум-јонске батерије захтева да материјал њене електроде може више пута да убацује и уклања Li+, тако да њена решеткаста структура мора имати довољну стабилност, што захтева да кристалност активних материјала буде висока, а кристална структура правилна. Ово је тешко постићи на ниским температурама, па се материјали електрода литијум-јонских батерија који се тренутно користе у основи добијају реакцијом у чврстом стању на високој температури.
Производна линија за обраду катодног материјала углавном укључује систем мешања, систем синтеровања, систем дробљења, систем прања водом (само са високим садржајем никла), систем паковања, систем за транспорт праха и интелигентни систем управљања.
Када се процес влажног мешања користи у производњи катодних материјала за литијум-јонске батерије, често се јављају проблеми са сушењем. Различити растварачи који се користе у процесу влажног мешања довешће до различитих процеса и опреме за сушење. Тренутно се углавном користе две врсте растварача у процесу влажног мешања: неводени растварачи, наиме органски растварачи као што су етанол, ацетон итд.; водени растварач. Опрема за сушење за мокро мешање катодних материјала литијум-јонских батерија углавном укључује: вакуум ротациони сушач, вакуумски сушач са грабљама, сушач распршивањем, вакуумски сушач са траком.
Индустријска производња катодних материјала за литијум-јонске батерије обично усваја процес синтезе синтеровањем у чврстом стању на високим температурама, а његова основна и кључна опрема је пећ за синтеровање. Сировине за производњу катодних материјала за литијум-јонске батерије се равномерно мешају и суше, затим се утоварују у пећ за синтеровање, а затим се истоварују из пећи у процес дробљења и класификације. За производњу катодних материјала, технички и економски индикатори као што су температура контроле температуре, уједначеност температуре, контрола и уједначеност атмосфере, континуитет, производни капацитет, потрошња енергије и степен аутоматизације пећи су веома важни. Тренутно, главна опрема за синтеровање која се користи у производњи катодних материјала су потисне пећи, ваљкасте пећи и пећи са звонастим стаклом.
◼ Ваљкаста пећ је тунелска пећ средње величине са континуираним загревањем и синтеровањем.
◼ Према атмосфери пећи, као и потисна пећ, ваљкаста пећ се такође дели на ваздушну пећ и пећ са атмосфером.
- Ваздушна пећ: углавном се користи за синтеровање материјала који захтевају оксидациону атмосферу, као што су материјали од литијум манганата, материјали од литијум кобалт оксида, тернарни материјали итд.;
- Атмосферска пећ: углавном се користи за НЦА тернарне материјале, литијум-гвожђе-фосфатне (ЛФП) материјале, графитне анодне материјале и друге материјале за синтеровање којима је потребна заштита од атмосферског гаса (као што су Н2 или О2).
◼ Ваљкаста пећ користи процес трења котрљања, тако да дужина пећи неће бити погођена погонским снагама. Теоретски, може бити бесконачна. Карактеристике структуре шупљине пећи, боља конзистентност при печењу производа и велика структура шупљине пећи погодују кретању протока ваздуха у пећи и дренажи и испуштању гуме из производа. То је пожељна опрема која замењује потисну пећ како би се заиста остварила производња великих размера.
◼ Тренутно се литијум кобалт оксид, тернарни, литијум манганат и други катодни материјали литијум-јонских батерија синтерују у ваздушној ваљкастој пећи, док се литијум гвожђе фосфат синтерује у ваљкастој пећи заштићеној азотом, а NCA се синтерује у ваљкастој пећи заштићеној кисеоником.
Материјал негативне електроде
Главни кораци основног процеса производње вештачког графита укључују претходну обраду, пиролизу, млевење кугле, графитизацију (то јест, термичку обраду, тако да су првобитно неуређени атоми угљеника уредно распоређени, и кључне техничке везе), мешање, премазивање, мешање, просејавање, мерење, паковање и складиштење. Све операције су фине и сложене.
◼ Гранулација је подељена на процес пиролизе и процес просејавања кугличним млевењем.
У процесу пиролизе, међупроизвод 1 се ставља у реактор, ваздух у реактору се замењује са N2, реактор се затвара, електрично се загрева према температурној кривој, меша се на 200 ~ 300 ℃ током 1~3 сата, а затим се наставља загревање до 400 ~ 500 ℃, меша се да би се добио материјал величине честица од 10 ~ 20 мм, спушта се температура и испушта се да би се добио међупроизвод 2. Постоје две врсте опреме које се користе у процесу пиролизе, вертикални реактор и опрема за континуирану гранулацију, које обе имају исти принцип. Обе мешају или се крећу под одређеном температурном кривом како би промениле састав материјала и физичка и хемијска својства у реактору. Разлика је у томе што је вертикални котао комбиновани режим врућег и хладног котла. Компоненте материјала у котлу се мењају мешањем према температурној кривој у врућем котлу. Након завршетка, ставља се у котао за хлађење ради хлађења, а врући котао се може напајати. Опрема за континуирану гранулацију остварује континуирани рад, са ниском потрошњом енергије и високим учинком.
◼ Карбонизација и графитизација су неопходни део. Пећ за карбонизацију карбонизује материјале на средњим и ниским температурама. Температура пећи за карбонизацију може достићи 1600 степени Целзијуса, што може задовољити потребе карбонизације. Високо прецизни интелигентни регулатор температуре и аутоматски PLC систем за праћење ће омогућити прецизну контролу података генерисаних у процесу карбонизације.
Графитизациона пећ, укључујући хоризонталну пећ на високој температури, са нижим пражњењем, вертикалну пећ итд., поставља графит у врућу зону графита (окружење које садржи угљеник) за синтеровање и топљење, а температура током овог периода може достићи 3200 ℃.
◼ Премаз
Међуматеријал 4 се транспортује до силоса помоћу аутоматског транспортног система, а материјал се аутоматски пуни у кутију са прометијумом помоћу манипулатора. Аутоматски транспортни систем транспортује кутију са прометијумом до континуираног реактора (ваљкасте пећи) за премазивање. Добија се међуматеријал 5 (под заштитом азота, материјал се загрева на 1150 ℃ према одређеној кривој пораста температуре током 8~10 сати). Процес загревања је загревање опреме помоћу електричне енергије, а метода загревања је индиректна. Загревање претвара висококвалитетни асфалт на површини графитних честица у пиролитички угљенични премаз. Током процеса загревања, смоле у висококвалитетном асфалту се кондензују, а кристална морфологија се трансформише (аморфно стање се трансформише у кристално стање). На површини природних сферних графитних честица формира се уређени микрокристални слој угљеника, и на крају се добија обложени материјал сличан графиту са структуром „језгро-љуска“.