电池负极材料生产工艺流程
电池负极材料的生产工艺通常包括以下步骤:
1. 原材料准备:这个阶段涉及到准备所需的原材料。在电池负极材料的生产中,通常使用碳基原材料,如天然石墨、合成石墨、石墨烯、或其他类似的碳材料。这些材料可能需要特定的粒度和化学纯度。
2. 材料预处理:在这一步,原材料可能需要经过一些预处理,以确保其符合生产要求。这可能包括破碎、磨粉、筛分和烘干等工艺。
3. 混合和涂覆:准备好的原材料通常需要与粘合剂和导电添加剂混合,以形成负极浆料。这个浆料随后被涂覆到导电的铜箔或其他导电基底上。
4. 干燥:涂覆后的材料需要经过干燥,以去除水分和挥发性成分,从而获得一层均匀的负极薄膜。
5. 烘烤和碳化:负极薄膜在高温下烘烤,以促使粘合剂和添加剂炭化,形成导电的碳结构。这个过程可能涉及多个步骤,包括预烘和主要碳化步骤。
6. 冷却和整形:碳化后的材料可能需要冷却,并通过机械方式整形,以获得所需的尺寸和形状。
7. 检测和质量控制:在生产的各个阶段,必须进行质量控制和检测,以确保所生产的负极材料满足规定的性能和质量标准。这可能包括粒度分析、电化学测试和其他物性测量。
8. 包装:生产完成后,电池负极材料通常被包装并存储,以准备供应给电池制造商。包装通常是在无尘室或干燥室内进行,以防止杂质进入。
以上是电池负极材料生产的一般步骤。不同类型的电池和负极材料可能会涉及一些特定的工艺步骤,以满足其性能和应用要求。在整个生产流程中,严格的质量控制和精确的工艺参数是确保电池负极材料性能和可靠性的关键。
电池负极材料生产工艺流程:
1 、原料投料
- 石油生焦和针状焦以吨袋包装方式存储在原料库。
- 使用叉车将这些原料转移到预处理车间,然后使用行车吊装装入烘干机。
- 通过装料系统进入烘干机,其中有集气罩和除尘器。
- 不需要进行煅烧处理。
2、 烘干
- 石油生焦从原料库运送至烘干机进行干燥,使用天然气作为燃料。
- 干燥温度为150℃-180℃,每批次干燥时间为1小时。
- 石油焦的含水量由6.4%降低至2%。
- 干燥后的石油生焦通过密闭皮带输送至缓冲仓,并进行粉碎。
3、 粗破
- 粉碎后的物料进入破碎机仓,主要是用于聚体打散,使粒度为2cm。
4、 磨粉
- 粉碎后的物料通过负压气力输送系统进入存料缓存仓。
- 进一步进行磨粉,磨粉时间为2小时。
- 磨粉后的石油生焦的粒径小于1.5mm。
5、 整形
- 物料通过负压投入整形机,进行进一步粉碎和整形,这一过程在密闭环境内完成。
- 每台整形机都配备袋式除尘器。
6、 沥青投料
- 外购的沥青以吨袋包装方式存储在原料库。
- 使用叉车将沥青转移到粉碎车间,然后使用行车吊装装入混合机。
7、 混批
- 沥青粉和半成品(石墨化后的产品)按比例混合在混料机内,投料比例约为1:150。
- 混合搅拌后的物料通过真空气力输送系统进入缓料筒仓。
8、 包覆
- 沥青和石油焦(石油生焦/锻前针状焦)经气力输送系统输送至回转窑内。
- 在升温过程中,沥青包覆在石油焦颗粒表面,形成均匀的液、气态挥发氛围。
- 升温结束后,保持恒温状态,升温目标温度为650℃,恒温保持时间为6-8小时。
- 恒温过程中,轻组分气体(水蒸气)挥发出来。
- 恒温结束后,通过水冷系统进行降温,降温至低于100℃。
9、 解聚和筛分
- 为防止碳化后的出料结块,进行解聚和筛分操作,使颗粒更规整。
- 大块物料直接返回至破碎系统形成闭路循环。
10、 碳化
- 成品碳化是一个重要步骤,用于石墨化材料。
- 碳化炉温度升至1100℃,保持温度32小时。
- 石墨化完成后,通过循环冷却塔对物料进行间接冷却。
11、 沥青投料
- 吨袋包装的外购沥青存储在原料库,使用叉车转移到粉碎车间。
12、进一步处理
- 沥青和半成品粉料按比例混合,进行包覆和成品碳化。
- 后续步骤包括解聚、筛分、除磁和最终包装。
- 完成的负极材料袋装并存储在成品库。每台包装机都配备集气罩和布袋除尘器。
对以下内容进行优化:电池负极材料生产工艺流程
1、投料石油生焦(含水率为6.4%,粒径为15-30mm)、针状焦(含水率为0.01%,粒径为15-25mm)为吨袋包装,在原料库贮存,生产时用叉车转运至预处理车间后采用行车吊装到烘干机进料口,经拆包后通过装料系统负压进入烘干机。投料口自带集气罩和布袋除尘器。原料石油生焦以及煅后针状焦均不需要煅烧。
2、烘干经原料仓库料仓运送过来的石油生焦进至烘干机进行干燥。设备在干燥过程中天然气燃烧的热烟气从滚筒的内壁传到外壁,穿过附在滚筒外壁上被干燥的原料,把原料的水分蒸发,是一种连续式干燥的生产机械,物料在高温下停留时间短,不会过热,且不会与热空气相接触。干燥机干燥温度150℃-180℃,每批次原料干燥时间为1小时,以天然气作为燃料,石油焦的含水量由6.4%降低至2%,干燥后的石油生焦从卸料点下料,经密闭皮带输送至缓冲仓暂存,经料仓底部排料口通过密闭皮带输送至粉碎机进行粉碎。
3、粗破投料后的物料在重力作用下通过密闭管道进入投料仓下部的破碎机仓,主要将物料进行聚体打散,打散后的粒度为2cm。
4、磨粉粗破后的物料经负压气力输送系统进入存料缓存仓内,再通过重力作用经密闭管道进入粉碎机内进行磨粉,磨粉时间为2小时,磨粉后的石油生焦粒径小于1.5mm。
5、整形物料通过负压投入整形机,进行进一步粉碎,整形过程在密闭环境内进行。每台整形机均配备有袋式除尘器。
6、沥青投料沥青为吨袋包装,在原料仓库贮存,生产时用叉车转运至粉碎车间后采用行车吊装到混合机进料口,经拆包后通过装料系统负压进入混合机。
7、混批将粉碎的沥青粉及石油焦(石油生焦、针状焦)粉料按比例(投料比例约为1:100)在混料机内密封搅拌均匀,混合搅拌后的物料经真空气力输送系统进入缓料筒仓。
8、包覆该工段目的是通过热搅拌过程中升温,去除物料中沥青的挥发分(BaP等多种多环芳烃物质)以及物料的水分,让沥青包覆在石油焦颗粒表面。沥青和石油焦(石油生焦/锻前针状焦)经气力输送系统输送至回转窑内。在升温过程中,沥青逐渐软化,回转窑内形成均匀的液、气态挥发氛围,均匀围绕在石油焦颗粒表面。升颗粒黏附于大颗粒表面,尤其是在颗粒表面的凹陷、断层等不光滑处黏附沉积,恒温过程中围绕在颗粒表面的液、气态挥发分在颗粒表面碳化沉积,并使小使颗粒球形度增加,完成粘结、包覆。不断地搅拌使釜内的轻组分气体(水蒸气)不断挥发出来。升温结束后,保持恒温状态,升温的目标温度为650℃,恒温保持时间为6-8小时,期间釜内有重组分气体(沥青烟、非甲烷总烃以及烟尘等)挥发出来,热搅拌结束后,搅拌结束后通过水冷系统进行降温,降温至低于100℃。
9、整形由于包覆反应釜的出料容易结块,需要进一步对结块的物料进行破碎筛分,并通过整形机对热搅拌后物料整形,使颗粒更规整,由于打散、整形属于一体化设备,筛分出来的大块物料直接在设备内返回至破碎系统形成闭路循环。
10、预碳化包覆后的物料进行碳化时必须装入碳化坩埚后再进入罐式碳化炉,碳化车间建设一间碳化坩埚装卸填间,项目采用负压式自动填充机将混合后的物料装入碳化坩埚内,并盖好坩埚盖子。碳化坩埚装好炉后,加热使材料温度升到1100℃(升温时长为6h),于1100℃持温28小时,然后逐渐将温度降低(降温时长为6h)。碳化完成后,通过输送带将坩埚移出碳化炉,再由吊机对碳化坩埚吊至托盘通过配备的循环冷却塔对物料进行间接冷却。吊机吊出的碳化坩埚在托盘上冷却后转移至碳化坩埚装填间,将碳化坩埚内的碳化材料抽吸至转仓内。碳化坩埚在使用过程中,经过反复高温冲击和机械碰撞,碳化坩埚的使用寿命平均为5次左右,不定期会产生破损的碳化坩埚。预碳化产生的废气经密闭管道收集后送入罐式碳化炉燃烧室燃烧,燃烧后的废气通过“喷淋+电捕焦油器”处理后通过排气筒排放。该项目设两条罐式碳化炉用作预碳化,加热燃料为天然气。
11、石墨化石墨化是将石油焦在2000℃~3000℃的温度进行热处理的过程。石油焦经过石墨化,使六角碳原子平面网格从二维空间的无序重迭转变为三维空间的有序重迭,石墨晶格结构趋于完整。由于内部微观结构的不同,导致在宏观表现的理化性质亦不同,主要碳素制品通过石墨化可以达到下列目的①提高产品的电、热传导性;②提高产品的抗热冲击性和化学稳定性;③使产品具有润滑性、抗磨性;④排出杂质、提高纯度。
12、沥青投料外购沥青为吨袋包装,在原料仓库贮存,生产时用叉车转运至粉碎车间后采用行车吊装到混合机进料口,经拆包后通过装料系统负压进入混合机。
13、混批将沥青粉及半成品(石墨化后产品)粉料按比例(投料比例约为1:150)在混料机内密封搅拌均匀,混合搅拌后的物料经真空气力输送系统进入缓料筒仓。
14、成品碳化隧道窑用作成品碳化,隧道窑加热燃料为天然气。隧道窑成品碳化,在坩埚进入隧道窑前先抽取空气,防止物料燃烧氧化。加热过程是通过天然气燃烧对坩埚加热(加热温度为1250℃),加热使材料温度升到1250℃(升温时长为8h),于1250℃持温32小时,然后逐渐将温度降低(降温时长为8h),通过坩埚传热至物料上,加热方式属于间接式。使石墨颗粒表面的沥青转变为热解碳包覆层。高温下,沥青中的树脂类发生缩聚,晶体形态转化(非晶态转化为晶态),在石墨颗粒表面形成排列有序的微晶碳层,出料后,通过配备的循环冷却塔对物料进行间接冷却,最终得到“核-壳”结构的包覆类石墨材料。碳化废气一同进入“喷淋+电捕焦油器”处理后通过排气筒排放。
15、解聚、筛分由于碳化的出料容易结块,需要进一步对结块的物料进行解聚、筛分,并通过棒销磨对热搅拌后物料解聚,解聚后的物料采用负压气力输送系统送至筛分机进行筛分,筛下物(粒径小于40μm的物料)进入磁选工序,筛上物(粒径大于40μm的被碳化的杂质)外售综合利用。
16、除磁解聚、筛分后的物料经负压气力输送系统输送至缓存料仓,通过重力作用经密闭管道进入除磁机内进行除磁。磁性元素包括Fe、Co、Ni、Zn等元素。磁性物质的存在会严重恶化锂离子电池的循环性能和安全性能。本工序通过电磁场将物料中的磁性物质吸出,确保材料中的磁性物质在5ppm以下。
17、包装筛分后物料输送至包装机进行自动包装,袋装负极材料成品库暂存后外卖。每台包装机自带集气罩和布袋除尘器,包装后储存于仓库。
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