Vật liệu làm cực dương cho pin lithium-ion loạt năm - phương pháp chuẩn bị vật liệu cực dương bằng than chì

Nếu một công ty sản xuất pin lithium-ion được so sánh với một đầu bếp, thì vật liệu làm điện cực âm là một loại rau cứng. Làm thế nào để làm cho loại rau cứng này tốt là trách nhiệm chính của các kỹ sư của phần lớn các công ty sản xuất pin lithium, và chất lượng của loại rau cứng này cũng cần phải được xem xét. Khả năng của các bậc thầy về rau là bây giờ, và những bậc thầy về rau này là những nhà sản xuất vật liệu tiêu cực. Là bài cuối cùng trong loạt bài kiến ​​thức cơ bản về điện cực âm, tôi sẽ về nguồn và tìm hiểu sơ bộ quy trình sản xuất vật liệu làm điện cực âm, hy vọng sẽ phổ cập kiến ​​thức cơ bản cho đa số đồng nghiệp về pin lithium.

1. Quy trình sản xuất than chì nhân tạo

Mọi người thường nghĩ rằng việc chế tạo vật liệu điện cực âm rất đơn giản, chỉ cần ném nguyên liệu vào lò thiêu kết và nâng nhiệt độ để thiêu kết, nhưng cách hiểu này còn rất hời hợt. Việc điều chế graphit nhân tạo cần trải qua 4 quá trình chính là “nghiền, tạo hạt, graphit hóa và sàng lọc” và nhiều quá trình nhỏ. Hai liên kết tạo hạt và graphit hóa có hàng rào kỹ thuật cao, không hề đơn giản. Một quá trình thiêu kết đơn giản sẽ làm được. Hãy bắt đầu với nguyên liệu thô của than chì nhân tạo:

Các tập hợp của than chì nhân tạo được chia thành ba loại: loạt than, loạt dầu mỏ và loạt hỗn hợp than và dầu mỏ. Trong số đó, cốc kim từ than, cốc kim làm từ dầu mỏ và cốc dầu mỏ được sử dụng rộng rãi nhất. Đối với thị trường hiện tại, than cốc được sử dụng làm nguyên liệu cho các điện cực âm cao cấp, và than cốc giá rẻ được sử dụng làm nguyên liệu cho các điện cực âm cấp trung bình và cấp thấp. Chất kết dính có tác dụng kết dính các hạt khác nhau lại với nhau.

Đầu tiên là quy trình tiền xử lý. Theo nhu cầu của sản phẩm, nguyên liệu graphit và nhựa đường được trộn theo tỷ lệ khác nhau, sau đó được thực hiện trong máy nghiền phản lực. Các nguyên liệu thô được xay bước vào quá trình tạo hạt. Quá trình tạo hạt được chia thành nhiệt phân và nghiền bi. Quá trình sàng lọc, kích thước, sự phân bố và hình thái của hạt sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của vật liệu điện cực âm, điều này đã được đề cập trong chủ đề trước và sẽ không được mô tả chi tiết ở đây; quá trình nhiệt phân là một quá trình gia nhiệt và khuấy gradient, có thể là sản phẩm trung gian, quá trình sàng lọc bi là một quá trình nghiền bi cơ học. Các hạt lớn được nghiền thành những hạt nhỏ hơn. Tại thời điểm này, sản phẩm đi vào quá trình graphit hóa, và được thiêu kết ở các nhiệt độ khác nhau theo yêu cầu để thu được các sản phẩm có mức độ graphit hóa khác nhau. Cuối cùng, phay bi được thực hiện. Có rất nhiều quy trình nhỏ đang diễn ra giữa quá trình sàng lọc, và mỗi nhà sản xuất lại khác nhau, vì vậy tôi sẽ không nhắc lại chúng ở đây.

Graphitization là một quá trình xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao, trong đó sản phẩm được chuẩn bị được đặt trong môi trường bảo vệ trong lò nung graphit và nung đến nhiệt độ cao, do đó lưới phẳng nguyên tử carbon lục giác được chuyển đổi từ sự chồng chéo không có trật tự của hai chiều. không gian chồng lên có trật tự của không gian ba chiều và có cấu trúc graphit. Trong quá trình này, khi nhiệt độ thiêu kết tăng lên, các khuyết tật của cấu trúc graphit ngày càng ít đi, mức độ graphit ngày càng cao, nhưng trong quá trình sản xuất thực tế, sự phân bố nhiệt độ thường không đồng đều, điều này đòi hỏi phải suy nghĩ về Trang thiết bị. Phương pháp làm cho phân bố nhiệt độ đồng đều hơn, làm cho quá trình gia nhiệt của toàn bộ vật liệu đồng đều hơn, và cải thiện độ tinh khiết của sản phẩm.

2. Quy trình sản xuất than chì tự nhiên

Các bước cũng là bốn quy trình chính là nghiền, tạo hạt, graphit hóa và sàng lọc. Do các khuyết tật của graphit tự nhiên, các bước như hình cầu hóa, loại bỏ từ tính và lớp phủ bề mặt cũng phải được thực hiện, điều này cũng nhằm cải thiện các tính chất vật lý của graphit tự nhiên. và hiệu suất điện hóa.
Với sự phát triển của công nghệ, việc sản xuất than chì nhân tạo với than chì tự nhiên làm nguyên liệu thô cũng đang được tiến hành đồng thời. Xét cho cùng, đất nước tôi có một lãnh thổ rộng lớn và trữ lượng than chì tự nhiên dồi dào. Tuy nhiên, hiện tại vẫn còn những vấn đề lớn và lộ trình xử lý cũng như các công nghệ liên quan vẫn đang được phát triển. giữa.

3. Quy trình sản xuất vi cầu mesocarbon (MCMB)

Khi các hợp chất bậc được xử lý nhiệt, hiện tượng polycondensation nhiệt xảy ra để tạo thành các hình cầu mesophase dị hướng.

Nó là một hạt hình cầu có thể được đóng gói chặt chẽ để tạo thành một điện cực mật độ cao; có diện tích bề mặt thấp, giúp giảm phản ứng phụ trong quá trình sạc và phóng điện; cấu trúc tinh thể bên trong được bố trí hướng tâm, có nghĩa là có nhiều bề mặt tiếp xúc trên bề mặt của nó. Viền của tinh thể than chì, cho phép nó được sạc và phóng điện ở mật độ dòng điện cao, đã được sử dụng rộng rãi trong nguồn điện và sạc nhanh pin lithium-ion.

4. Quy trình sản xuất vật liệu graphite khác

Carbon mềm: thường được gọi là vật liệu carbon dễ dàng graphit, nó là vật liệu carbon vô định hình có thể được graphit hóa dưới 2000 ° C, với độ kết tinh thấp, khoảng cách giữa các lớp lớn, khả năng không thể đảo ngược cao cho lần phóng điện đầu tiên và không có bình nguyên điện áp rõ ràng. Nó có thể vượt qua than cốc dầu mỏ và cốc kim loại. thiêu kết;

Carbon cứng: thường được gọi là vật liệu carbon khó graphit, rất khó để graphit hóa ở nhiệt độ trên 3000 ° C. Nói chung, vật liệu carbon nhựa, axetylen đen và các chất khác có khoảng cách giữa các lớp phù hợp, không bị giãn nở rõ ràng trong quá trình sạc và xả, đồng thời có hiệu suất sạc và xả tốt. , đã được sử dụng rộng rãi ở Nhật Bản.

Với sự tiến bộ của công nghệ sản xuất điện cực âm, một số nhà sản xuất có thể phủ lên bề mặt của graphit nhân tạo bằng vật liệu cacbon mềm hoặc cacbon cứng, điều này không chỉ đảm bảo khả năng tích điện và phóng điện của graphit nhân tạo cao, mà còn cho phép bản thân vật liệu có độ bền cao. -tốc độ sạc và khả năng xả. và hiệu suất nhiệt độ cao và thấp tốt, nhưng chi phí sẽ cao hơn tương ứng.

Tóm tắt: Bài viết này giới thiệu tóm tắt các bước và quy trình sản xuất của các vi cầu graphit nhân tạo, graphit tự nhiên và mesocarbon. Mỗi doanh nghiệp có công nghệ và quy trình sản xuất riêng biệt. Vật liệu cực dương hiệu suất cũng sẽ dần được phát triển và sản xuất hàng loạt, và toàn bộ ngành công nghiệp pin lithium-ion cũng sẽ phát triển theo. Cho đến nay, loạt vật liệu anốt kết thúc ở đây. Mong rằng đông đảo các bạn đồng nghiệp về pin lithium có thể đưa ra những ý kiến ​​quý báu để thúc đẩy sự phát triển chung của ngành.