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负极材料碳化过程中“跑料”现象如何避免？

文章出处：洛阳西格玛智能电阻炉人气：0 发表时间：2024-03-15

在锂电池负极材料的预碳化过程中，"跑料"现象指的是负极材料粉体随着碳化烟气流失的现象，这会导致产量减少和生产成本增加。为了避免"跑料"现象，可以采取以下措施：

改进设备设计：使用外热式回转窑作为碳化设备，这种设计可以有效地减少物料的损失。在进料口和出料口的设计上，确保进料口高于出料口，形成一定的倾斜角度，有利于物料的顺利流动和收集。

优化工艺参数：通过精确控制预碳化处理的温度和时间，可以减少挥发分的产生和物料的过度碳化。例如，将负极原料生焦在回转窑中加热至900-1200℃，处理时间为45-120分钟，可以有效控制碳化过程。

加强密封和回收系统：在碳化炉的烟气排放系统中安装高效的除尘设备和回收系统，可以捕捉和回收挥发分和细粉，减少物料的损失.

使用合适的加热源：采用热风炉和高温循环风机作为加热源，可以提供均匀的热量，减少局部过热导致的"跑料"现象。

改进进料和出料系统：确保进料和出料系统的设计能够防止物料在转移过程中的损失。例如，使用密封的进料缓冲仓和出料旋转阀，可以有效地控制物料的流动。

加强工艺监控：通过实时监控碳化过程中的温度、压力和气氛等参数，可以及时发现并调整可能导致"跑料"的工艺偏差。

通过上述措施的综合应用，可以有效地避免负极材料碳化过程中的"跑料"现象，提高生产效率和产品质量，降低生产成本。

传统的负极材料碳化工艺设备使用的是辊道窑，其具体过程首先将需要碳化的负极材料原料装入小方匣钵，再将小方匣钵放置在进窑辊道上，辊道以每小时几厘米的行进速度带动小方匣钵慢速行进，小方匣钵内负极材料在辊道窑炉内完成高温碳化，最后经过冷却段后输出，把小方匣钵内的负极材料吸出进行装包。辊道窑加热方式为燃气或者电加热，同时在窑炉内需要通入氮气进行保护，避免空气中氧气进入小方匣钵内氧化负极材料。这种传统的工艺需要使用专用的辊道炉，此窑炉造价高，小方匣钵易高温损坏且装填负极材料产量受限。此外，经过反应釜包覆后的人造石墨负极材料挥发分一般超过8%，若使用传统的辊道窑进行碳化，不仅存在碳化过程中挥发分难以处理的问题，还会存在“跑料”(即负极材料粉体随着碳化烟气溜走)现象，影响产量并增加生产成本。

锂电池负极材料的预碳化方法，通过将平均粒径为10.1-28.6um的负极原料生焦在回转窑中加热至900-1200℃进行预碳化处理，预碳化处理的时间为45-120分钟。采用回转窑进行负极材料预碳化，所用的回转窑为连续转动设备，原料平均粒径为微米级，窑内粉料极易扬尘，如不采取除尘措施将会降低产品的收率，且粉料与挥发分气体接触后容易堵塞设备和管路。同时，负极材料在高温预碳化过程产生的焦油挥发分气体难以得到处理和回收，系统的能量利用效率低，能耗高。

针对现有负极材料碳化工艺存在装填料操作繁琐、装料量少、效率低，且碳化过程中负极材料易发生“跑料”造成损失，碳化系统能量利用效率低，能耗高的不足，负极材料碳化用系统及碳化工艺能够有效克服上述问题，解决了传统负极材料辊道窑碳化过程中挥发分难以处理的问题，进一步提高负极材料碳化产能，且资源利用率高，能耗低。

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