Med den raske utviklingen av nye energikjøretøyer over hele verden, har markedets etterspørsel etter litiumbatterianodematerialer økt betydelig. I følge statistikk planlegger bransjens åtte beste litiumbatterianodebedrifter i 2021 å utvide produksjonskapasiteten til nesten en million tonn. Grafitisering har størst innvirkning på indeksen og kostnadene til anodematerialer. Grafitiseringsutstyret i Kina har mange typer, høyt energiforbruk, kraftig forurensning og lav grad av automatisering, noe som begrenser utviklingen av grafittanodematerialer til en viss grad. Det er hovedproblemet som skal løses raskt i produksjonsprosessen av anodematerialer.
1. Nåværende situasjon og sammenligning av negativ grafitiseringsovn
1.1 Atchison negativ grafitiseringsovn
I den modifiserte ovnstypen basert på den tradisjonelle elektrode Aitcheson-ovnens grafitiseringsovn, er den originale ovnen lastet med grafittdigel som bærer av negativt elektrodemateriale (digelen er lastet med karbonisert negativ elektroderåmateriale), ovnskjernen er fylt med oppvarming motstandsmateriale, det ytre laget er fylt med isolasjonsmateriale og ovnsveggisolasjon. Etter elektrifisering genereres en høy temperatur på 2800 ~ 3000 ℃ hovedsakelig ved oppvarming av motstandsmaterialet, og det negative materialet i digelen varmes opp indirekte for å oppnå høytemperatur steinfarging av det negative materialet
1.2. Intern varmeserie grafitiseringsovn
Ovnsmodellen er en referanse til den serielle grafitiseringsovnen som brukes til produksjon av grafittelektroder, og flere elektrodedigler (lastet med negativt elektrodemateriale) er koblet i serie på langs. Elektrodedigelen er både en bærer og et varmelegeme, og strømmen går gjennom elektrodedigelen for å generere høy temperatur og direkte varme opp det interne negative elektrodematerialet. GRAPHItiseringsprosessen bruker ikke motstandsmateriale, noe som forenkler prosessoperasjonen ved lasting og baking, og reduserer varmelagringstapet av motstandsmateriale, noe som sparer strømforbruk
1.3 Grid box type grafitiseringsovn
No.1 applikasjonen er økende de siste årene, er det viktigste lært Series acheson grafitisering ovn og sammenkoblede teknologi egenskaper grafitisering ovn, ovn kjerne av å bruke flere stykker av anode plate rutenett materiale boks struktur, materiale inn i katoden i råmaterialet, gjennom all slisset forbindelse mellom anode plate kolonnen er fast, hver beholder, bruk av anode plate tetning med samme materiale. Søylen og anodeplaten til materialboksstrukturen utgjør sammen varmelegemet. Elektrisiteten strømmer gjennom elektroden på ovnshodet inn i varmelegemet til ovnskjernen, og den høye temperaturen som genereres direkte oppvarmer anodematerialet i boksen for å oppnå formålet med grafitisering
1.4 Sammenligning av tre grafitiseringsovnstyper
Den interne grafitiseringsovnen i varmeserien skal varme opp materialet direkte ved å varme den hule grafittelektroden. "Joule-varmen" som produseres av strømmen gjennom elektrodedigelen brukes for det meste til å varme opp materialet og digelen. Oppvarmingshastigheten er rask, temperaturfordelingen er jevn, og den termiske effektiviteten er høyere enn den tradisjonelle Atchison-ovnen med motstandsmaterialeoppvarming. Grid-box grafitiseringsovnen trekker på fordelene med intern varmeseriegrafitiseringsovn, og bruker den forhåndsbakte anodeplaten med lavere kostnad som varmelegeme. Sammenlignet med den serielle grafitiseringsovnen, er lastekapasiteten til grid-box grafitiseringsovnen større, og strømforbruket per enhetsprodukt reduseres tilsvarende.
2. Utviklingsretning for negativ grafitiseringsovn
2. 1 Optimaliser perimeterveggstrukturen
For tiden er det termiske isolasjonslaget til flere grafitiseringsovner hovedsakelig fylt med carbon black og petroleumskoks. Denne delen av isolasjonsmaterialet under produksjon av høy temperatur oksidasjon brenne, hver gang lasting ut av behovet for å erstatte eller supplere et spesielt isolasjonsmateriale, utskifting av prosessen med dårlig miljø, høy arbeidsintensitet.
Kan vurdere en er å bruke spesiell høy styrke og høy temperatur sement mur vegg stick adobe, forbedre den generelle styrken, sikre veggen i hele operasjonssyklus stabilitet i deformasjon, murstein søm forsegling på samme tid, forhindre overdreven luft Gjennom murveggen sprekker og fugespalte inn i ovnen, reduserer oksidasjonsforbrenningstapet av isolasjonsmateriale og anodematerialer;
Den andre er å installere det generelle bulk-mobilisolasjonslaget som henger utenfor ovnsveggen, for eksempel bruk av høystyrkefiberplater eller kalsiumsilikatplater, oppvarmingstrinnet spiller en effektiv forseglings- og isolasjonsrolle, det kalde trinnet er praktisk å fjerne for rask avkjøling; For det tredje settes ventilasjonskanalen i bunnen av ovnen og ovnsveggen. Ventilasjonskanalen tar i bruk den prefabrikerte gittermurstrukturen med den kvinnelige munningen av beltet, mens den støtter høytemperatursementmurverket, og tar hensyn til den tvungne ventilasjonskjølingen i den kalde fasen.
2. 2 Optimaliser strømforsyningskurven ved numerisk simulering
For tiden er strømforsyningskurven til grafitiseringsovnen med negativ elektrode laget i henhold til erfaringen, og grafitiseringsprosessen justeres manuelt til enhver tid i henhold til temperaturen og ovnstilstanden, og det er ingen enhetlig standard. Optimalisering av varmekurven kan åpenbart redusere strømforbruksindeksen og sikre sikker drift av ovnen. Den NUMERISKE MODELLEN FOR nåljustering BØR ETABLERES med vitenskapelige midler i henhold til ulike grenseforhold og fysiske parametere, og forholdet mellom strøm, spenning, total effekt og temperaturfordelingen til tverrsnittet i grafHItiseringsprosessen bør analyseres, slik at å formulere passende varmekurve og kontinuerlig justere den i selve driften. Slik som i det tidlige stadiet av kraftoverføring er bruken av høy kraftoverføring, deretter raskt redusere kraften og deretter sakte stige, kraft og deretter redusere kraften til slutten av kraften
2. 3 Forleng levetiden til digel og varmelegeme
I tillegg til strømforbruket, bestemmer levetiden til smeltedigel og varmeapparat direkte kostnadene for negativ grafitisering. For grafittdigel og grafittvarmelegeme, produksjonsstyringssystemet for utlasting, rimelig kontroll av oppvarmings- og kjølehastighet, automatisk digelproduksjonslinje, styrking av forsegling for å forhindre oksidasjon og andre tiltak for å øke resirkuleringstidene for digelen, effektivt redusere kostnadene for grafitt blekk. I tillegg til de ovennevnte tiltakene, kan varmeplaten til grafitiseringsovnen i gitterboksen også brukes som oppvarmingsmateriale av forbakte anode, elektrode eller fast karbonholdig materiale med høy resistivitet for å spare grafitiseringskostnadene.
2.4 Røykgasskontroll og spillvarmeutnyttelse
Røykgassen som genereres under grafitisering kommer hovedsakelig fra flyktige stoffer og forbrenningsprodukter av anodematerialer, overflatekarbonforbrenning, luftlekkasje og så videre. Ved begynnelsen av oppstart av ovnen slipper flyktige stoffer og støv ut et stort antall, verkstedmiljøet er dårlig, de fleste bedrifter har ikke effektive behandlingstiltak, dette er det største problemet som påvirker arbeidshelsen og sikkerheten til operatører i produksjon av negative elektroder. Mer innsats bør gjøres for å helhetlig vurdere effektiv oppsamling og håndtering av røykgass og støv i verkstedet, og rimelige ventilasjonstiltak bør iverksettes for å redusere verkstedtemperaturen og forbedre arbeidsmiljøet til grafittverkstedet.
Etter at røykgassen kan samles opp gjennom røykrøret inn i forbrenningskammerets blandede forbrenning, fjern mesteparten av tjæren og støvet i røykgassen, det forventes at temperaturen på røykgassen i forbrenningskammeret er over 800 ℃, og spillvarmen fra røykgassen kan gjenvinnes gjennom spillvarmedampkjelen eller skallvarmeveksleren. RTO-forbrenningsteknologien som brukes i behandling av karbonasfaltrøyk kan også brukes som referanse, og asfaltrøykgassen varmes opp til 850 ~ 900 ℃. Gjennom varmelagringsforbrenning blir asfalten og flyktige komponenter og andre polysykliske aromatiske hydrokarboner i røykgassen oksidert og til slutt spaltet til CO2 og H2O, og den effektive renseeffektiviteten kan nå over 99 %. Systemet har stabil drift og høy driftshastighet.
2. 5 Vertikal kontinuerlig negativ grafitiseringsovn
De ovennevnte flere typene grafitiseringsovner er hovedovnsstrukturen for anodematerialproduksjon i Kina, fellespunktet er periodisk intermitterende produksjon, lav termisk effektivitet, utlasting er hovedsakelig avhengig av manuell drift, graden av automatisering er ikke høy. En lignende vertikal kontinuerlig negativ grafitiseringsovn kan utvikles ved å referere til modellen for petroleumskokskalsineringsovn og bauxittkalsineringsakselovn. Motstanden ARC brukes som høytemperaturvarmekilde, materialet slippes kontinuerlig ut av sin egen tyngdekraft, og den konvensjonelle vannkjølings- eller gassifiseringskjølestrukturen brukes til å avkjøle høytemperaturmaterialet i utløpsområdet, og det pneumatiske pulvertransportsystemet brukes til å tømme og mate materialet utenfor ovnen. OVN-typen kan realisere kontinuerlig produksjon, varmelagringstapet til ovnskroppen kan ignoreres, slik at den termiske effektiviteten er betydelig forbedret, ytelsen og energiforbruksfordelene er åpenbare, og den fullautomatiske driften kan realiseres fullt ut. Hovedproblemene som skal løses er flytende pulver, ensartet grafitiseringsgrad, sikkerhet, temperaturovervåking og kjøling, etc. Det antas at med den vellykkede utviklingen av ovnen for å skalere industriell produksjon, vil den sette i gang en revolusjon innen feltet for grafitisering av negativ elektrode.
3 knutespråket
Grafittkjemisk prosess er det største problemet som plager produsenter av litiumbatterianodematerialer. Den grunnleggende årsaken er at det fortsatt er noen problemer med strømforbruk, kostnader, miljøvern, automatiseringsgrad, sikkerhet og andre aspekter ved den mye brukte periodiske grafitiseringsovnen. Den fremtidige trenden til industrien går mot utvikling av helautomatiserte og organiserte utslippskontinuerlige produksjonsovnsstrukturer, og støtte modne og pålitelige hjelpeprosessanlegg. På den tiden vil grafitiseringsproblemene som plager bedrifter bli betydelig forbedret, og industrien vil gå inn i en periode med stabil utvikling, noe som øker den raske utviklingen av nye energirelaterte næringer
Innleggstid: 19. august 2022