전 세계적으로 신에너지 자동차의 급속한 발전으로 인해 리튬 배터리 음극 소재에 대한 시장 수요가 크게 증가했습니다. 통계에 따르면 2021년 업계 상위 8개 리튬 배터리 양극 기업은 생산 능력을 거의 100만 톤으로 확장할 계획입니다. 흑연화는 양극재의 지수와 비용에 가장 큰 영향을 미칩니다. 중국의 흑연화 장비는 종류가 많고 에너지 소비가 높으며 오염이 심하고 자동화 수준이 낮기 때문에 흑연 양극 재료의 개발이 어느 정도 제한됩니다. 이는 음극재 생산과정에서 시급히 해결해야 할 주요 과제이다.
1. 네거티브 흑연화로 현황 및 비교
1.1 Atchison 네가티브 흑연화로
전통적인 전극 Aitcheson 노 흑연화로를 기반으로 한 수정된 노 유형에서는 원래의 노에 음극 재료의 캐리어로 흑연 도가니가 로드되고(도가니에는 탄화된 음극 원료가 로드됨) 노 코어는 가열로 채워집니다. 저항 재료, 외층은 단열재와 노벽 단열재로 채워져 있습니다. 대전 후 주로 저항체의 가열에 의해 2800~3000℃의 고온이 발생하며, 도가니 내의 음화재료를 간접적으로 가열하여 음화재료의 고온석잉킹을 실현한다.
1.2. 내부 열 시리즈 흑연화로
용광로 모델은 흑연 전극 생산에 사용되는 직렬 흑연화로에 대한 참조이며 여러 개의 전극 도가니(음극 재료가 적재됨)가 세로 방향으로 직렬로 연결됩니다. 전극 도가니는 캐리어이자 가열체이며 전류는 전극 도가니를 통과하여 고온을 발생시키고 내부 음극 재료를 직접 가열합니다. GRAPHItization 공정은 저항재료를 사용하지 않아 Loading 및 Baking 공정작업을 단순화하고 저항재료의 축열손실을 줄여 전력소모를 절감합니다.
1.3 그리드 박스형 흑연화로
No.1 응용 프로그램은 최근 몇 년 동안 증가하고 있으며, 주로 배운 시리즈 애손 흑연화로와 흑연화로의 연결된 기술 특성, 양극판 그리드 재료 상자 구조의 여러 조각을 사용하는 노 코어, 원료의 음극에 재료를 통해 재료를 통해 배웠습니다. 양극판 기둥 사이의 모든 슬롯형 연결은 고정되어 있으며, 각 용기는 동일한 재질의 양극판 씰을 사용합니다. 재료 상자 구조의 기둥과 양극판이 함께 발열체를 구성합니다. 전기는 퍼니스 헤드의 전극을 통해 퍼니스 코어의 가열 본체로 흐르고 생성된 고온은 상자의 양극 재료를 직접 가열하여 흑연화의 목적을 달성합니다.
1.4 흑연화로 3종 비교
내부 가열 시리즈 흑연화로는 중공 흑연 전극을 가열하여 재료를 직접 가열하는 것입니다. 전극 도가니를 통과하는 전류에 의해 생성된 "줄열"은 주로 재료와 도가니를 가열하는 데 사용됩니다. 가열 속도가 빠르고, 온도 분포가 균일하며, 저항 재료 가열을 사용하는 기존 Atchison 가열로보다 열효율이 높습니다. 그리드 박스 흑연화로는 내부 가열 직렬 흑연화로의 장점을 활용하고 가열 본체로 저렴한 비용으로 미리 구운 양극판을 채택합니다. 직렬 흑연화로에 비해 그리드박스 흑연화로의 적재 용량이 더 크고 그에 따라 단위 제품당 전력 소비가 감소합니다.
2. 네거티브 흑연화로 개발방향
2. 1 주변 벽 구조 최적화
현재 여러 흑연화로의 단열층은 주로 카본 블랙과 석유 코크스로 채워져 있습니다. 고온 산화 화상을 생산하는 동안 단열재의 이 부분은 특수 단열재를 교체하거나 보충할 필요가 있을 때마다 열악한 환경, 높은 노동 강도의 공정 교체로 인해 발생합니다.
특수 고강도 및 고온 시멘트 벽돌 벽 스틱 어도비를 사용하고, 전체 강도를 향상시키고, 전체 작업 주기의 벽 변형 안정성을 보장하고, 벽돌 솔기 밀봉을 동시에 수행하고, 과도한 공기를 방지하는 것을 고려할 수 있습니다. 벽돌 벽을 통해 용광로에 균열 및 조인트 갭이 발생하여 절연재 및 양극 재료의 산화 연소 손실이 감소됩니다.
두 번째는 고강도 섬유판 또는 규산칼슘 보드를 사용하여 노 벽 외부에 매달린 전체 벌크 모바일 단열층을 설치하는 것입니다. 가열 단계는 효과적인 밀봉 및 단열 역할을 하며, 차가운 단계는 제거가 편리합니다. 급속 냉각; 셋째, 화로 바닥과 화로 벽에 환기 채널을 설정합니다. 환기 채널은 벨트의 암 입구가 있는 조립식 격자 벽돌 구조를 채택하면서 고온 시멘트 벽돌을 지지하고 냉기 강제 환기 냉각을 고려합니다.
2. 2 수치 시뮬레이션을 통한 전원 공급 곡선 최적화
현재 음극 흑연화로의 전원 공급 곡선은 경험에 따라 작성되며 흑연화 공정은 온도 및 노 조건에 따라 언제든지 수동으로 조정되며 통일된 표준은 없습니다. 가열 곡선을 최적화하면 전력 소비 지수를 분명히 줄이고 퍼니스의 안전한 작동을 보장할 수 있습니다. 바늘 정렬의 수치 모델은 다양한 경계 조건과 물리적 매개변수에 따라 과학적 수단으로 확립되어야 하며, 그래프트화 과정에서 전류, 전압, 총 전력 및 단면의 온도 분포 간의 관계를 분석해야 합니다. 적절한 가열 곡선을 공식화하고 실제 작동에서 지속적으로 조정합니다. 예를 들어 전력 전송의 초기 단계에서는 고전력 전송을 사용하고 전력을 빠르게 줄인 다음 천천히 상승하고 전력을 공급한 다음 전력이 끝날 때까지 전력을 줄입니다.
2. 3 도가니 및 가열 본체의 수명 연장
전력 소비 외에도 도가니와 히터의 수명도 음의 흑연화 비용을 직접적으로 결정합니다. 흑연 도가니 및 흑연 가열 본체의 경우 적재 생산 관리 시스템, 가열 및 냉각 속도의 합리적인 제어, 자동 도가니 생산 라인, 산화 방지를 위한 밀봉 강화 및 도가니 재활용 시간을 늘리기 위한 기타 조치를 통해 흑연 비용을 효과적으로 절감합니다. 잉크. 위의 조치 외에도 그리드 박스 흑연화로의 가열판을 미리 구운 양극, 전극 또는 저항률이 높은 고정 탄소질 재료의 가열 재료로 사용하여 흑연화 비용을 절약할 수 있습니다.
2.4 연소가스 제어 및 폐열 활용
흑연화 과정에서 발생하는 배가스는 주로 양극 재료의 휘발성 물질 및 연소 생성물, 표면 탄소 연소, 공기 누출 등에서 발생합니다. 로 가동 초기에는 휘발성 물질과 먼지가 많이 빠져나가고 작업장 환경이 열악하며 대부분의 기업에는 효과적인 처리 방법이 없습니다. 이는 음극 생산 작업자의 직업 건강과 안전에 영향을 미치는 가장 큰 문제입니다. 작업장 내 배가스와 먼지의 효과적인 수집 및 관리를 종합적으로 고려하기 위해 더 많은 노력을 기울여야 하며, 작업장 온도를 낮추고 흑연화 작업장의 작업 환경을 개선하기 위한 합리적인 환기 조치를 취해야 합니다.
연도 가스가 연도를 통해 연소실 혼합 연소로 수집된 후 연도 가스에 있는 대부분의 타르와 먼지를 제거하면 연소실의 연도 가스 온도가 800℃ 이상이 될 것으로 예상됩니다. 배가스의 폐열은 폐열 증기 보일러 또는 쉘 열교환기를 통해 회수될 수 있습니다. 탄소아스팔트 연기처리에 사용되는 RTO 소각기술도 참고자료로 활용될 수 있으며, 아스팔트 배가스는 850~900℃로 가열된다. 축열 연소를 통해 연도 가스의 아스팔트 및 휘발성 성분과 기타 다환 방향족 탄화수소가 산화되어 최종적으로 CO2 및 H2O로 분해되며 효과적인 정화 효율은 99% 이상에 도달할 수 있습니다. 시스템은 안정적인 작동과 높은 작동률을 가지고 있습니다.
2. 5 수직형 연속 네거티브 흑연화로
위에서 언급한 여러 종류의 흑연화로는 중국 양극재 생산의 주요 노 구조이며 공통점은 주기적인 간헐적 생산, 낮은 열효율, 로딩이 주로 수동 작업에 의존하고 자동화 정도가 높지 않다는 것입니다. 석유 코크스 소성로 및 보크사이트 소성 용광로의 모델을 참조하여 유사한 수직형 연속 네거티브 흑연화로를 개발할 수 있습니다. 저항 ARC IS를 고온 열원으로 사용하고, 물질은 자체 중력에 의해 연속적으로 배출되며, 배출구 부분의 고온 물질을 냉각시키기 위해 기존의 수냉식 또는 가스화 냉각 구조를 사용하며, 분말 공압 이송 시스템 로 외부로 재료를 배출하고 공급하는 데 사용됩니다. FURNACE 유형은 지속적인 생산을 실현할 수 있으며, 노체의 열 저장 손실을 무시할 수 있으므로 열 효율이 크게 향상되고 출력 및 에너지 소비 이점이 뚜렷하며 완전 자동 작동이 실현될 수 있습니다. 해결해야 할 주요 문제는 분말의 유동성, 흑연화도의 균일성, 안전성, 온도 모니터링 및 냉각 등입니다. 산업 생산 규모에 맞는 용광로의 성공적인 개발로 산업에 혁명을 일으킬 것으로 믿어집니다. 음극 흑연화 분야.
3 매듭 언어
흑연 화학 공정은 리튬 배터리 양극재 제조업체를 괴롭히는 가장 큰 문제입니다. 근본적인 이유는 널리 사용되는 주기 흑연화로의 전력 소비, 비용, 환경 보호, 자동화 정도, 안전 및 기타 측면에 여전히 몇 가지 문제가 있다는 것입니다. 업계의 미래 추세는 완전 자동화되고 조직화된 배출 연속 생산로 구조를 개발하고 성숙하고 신뢰할 수 있는 보조 공정 시설을 지원하는 것입니다. 그때가 되면 기업을 괴롭히는 흑연화 문제가 크게 개선되고 산업은 안정적인 발전 시기에 진입하여 신에너지 관련 산업의 급속한 발전을 촉진할 것입니다.
게시 시간: 2022년 8월 19일