Material del ánodo de la batería de iones de litio serie cinco: método de preparación del material del ánodo de grafito

Si se compara una compañía de baterías de iones de litio con un chef, el material del electrodo negativo es un vegetal duro. Cómo hacer bien este vegetal duro es la principal responsabilidad de los ingenieros de la mayoría de las empresas de baterías de litio, y se debe considerar la calidad del vegetal duro en sí. La habilidad de los maestros vegetales es ahora, y estos maestros vegetales son los fabricantes de materiales negativos. Como último artículo de la serie de conocimientos básicos de electrodos negativos, volveré a la fuente y realizaré una exploración preliminar del proceso de producción de materiales de electrodos negativos, con la esperanza de popularizar los conocimientos básicos para la mayoría de los colegas de baterías de litio.

1. El proceso de producción de grafito artificial

La gente a menudo piensa que la fabricación de materiales de electrodos negativos es muy simple, simplemente arroje las materias primas en el horno de sinterización y eleve la temperatura para la sinterización, pero esta comprensión es muy superficial. La preparación de grafito artificial debe pasar por cuatro procesos principales de "trituración, granulación, grafitización y cribado" y muchos procesos pequeños. Los dos eslabones de granulación y grafitización tienen altas barreras técnicas, que no son sencillas. Una simple sinterización servirá. Comencemos con las materias primas del grafito artificial:

Los agregados de grafito artificial se dividen en tres categorías: serie de carbón, serie de petróleo y serie mixta de carbón y petróleo. Entre ellos, el coque de aguja a base de carbón, el coque de aguja a base de petróleo y el coque de petróleo son los más utilizados. En lo que respecta al mercado actual, el coque de aguja se usa como materia prima para electrodos negativos de gama alta, y el coque de petróleo barato se usa como materia prima para electrodos negativos de gama media y baja. El aglutinante actúa para unir las diferentes partículas.

El primero es el proceso de pretratamiento. De acuerdo con las necesidades del producto, las materias primas de grafito y asfalto se mezclan en diferentes proporciones y luego se lleva a cabo el molino de chorro. Las materias primas molidas ingresan al proceso de granulación. El proceso de granulación se divide en pirólisis y molienda de bolas. El proceso de cribado, el tamaño, la distribución y la morfología de la granulación afectarán directamente al rendimiento del material del electrodo negativo, que se ha tratado en el tema anterior y no se describirá en detalle aquí; el proceso de pirólisis es un proceso de gradiente de calentamiento y agitación, que puede ser Para el producto intermedio, el proceso de cribado de molienda de bolas es un proceso mecánico de molienda de bolas. Las partículas grandes se muelen en otras más pequeñas. En este momento, el producto entra en el proceso de grafitización, y se sinteriza a diferentes temperaturas según se requiera para obtener productos con diferentes grados de grafitización. Finalmente, se realiza la molienda de bolas. Hay muchos pequeños procesos en medio del cribado, y cada fabricante es diferente, por lo que no los repetiré aquí.

La grafitización es un tratamiento térmico a alta temperatura en el que el producto a preparar se coloca en un medio protector en un horno de grafitización y se calienta a una temperatura alta, de modo que la rejilla plana del átomo de carbono hexagonal se transforma a partir de la superposición desordenada de los dos dimensiones. espacio a la superposición ordenada del espacio tridimensional, y tiene una estructura de grafito. En el proceso, a medida que aumenta la temperatura de sinterización, los defectos de la estructura del grafito se vuelven cada vez menos y el grado de grafitización se vuelve cada vez más alto, pero en el proceso de producción real, la distribución de la temperatura suele ser desigual, lo que requiere pensar en el equipo. El método hace que la distribución de la temperatura sea más uniforme, hace que el calentamiento de todo el material sea más uniforme y mejora la pureza del producto.

2. El proceso de producción de grafito natural

Los pasos son también los cuatro procesos principales de trituración, granulación, grafitización y cribado. Debido a los defectos del grafito natural, también se deben realizar pasos como la esferoidización, la eliminación magnética y el recubrimiento de la superficie, que también es para mejorar las propiedades físicas del grafito natural. y rendimiento electroquímico.
Con el desarrollo de la tecnología, también se está realizando al mismo tiempo la producción de grafito artificial con grafito natural como materia prima. Después de todo, mi país tiene un vasto territorio y abundantes reservas naturales de grafito. Sin embargo, todavía existen problemas importantes en la actualidad, y la ruta del proceso y las tecnologías relacionadas aún se están desarrollando. entre.

3. Proceso de producción de microesferas de mesocarbono (MCMB)

Cuando los compuestos de brea se tratan térmicamente, se produce una policondensación térmica para formar esferas de mesofase anisotrópicas.

Es una partícula esférica que se puede compactar para formar un electrodo de alta densidad; tiene un área de superficie baja, lo que reduce las reacciones secundarias durante la carga y descarga; la estructura de cristal interna está dispuesta radialmente, lo que significa que hay muchas superficies expuestas en su superficie El borde del cristal de grafito, que permite que se cargue y descargue a una alta densidad de corriente, ha sido ampliamente utilizado en energía y carga rápida baterías de iones de litio.

4. Proceso de producción de otros materiales de grafito.

Carbono blando: comúnmente conocido como material de carbono fácilmente grafitado, es un material de carbono amorfo que puede grafitarse por debajo de 2000 °C, con baja cristalinidad, gran espacio entre capas, alta capacidad irreversible para la primera descarga y sin meseta de voltaje obvia. Puede pasar coque de petróleo y coque de aguja. sinterizado;

Carbón duro: comúnmente conocido como material de carbono de difícil grafitización, es difícil grafitizar a temperaturas superiores a 3000 °C. En general, los materiales de resina de carbono, el negro de acetileno y otras sustancias tienen un espacio entre capas adecuado, no tienen una expansión obvia durante la carga y descarga, y tienen un buen rendimiento de carga y descarga. , ha sido ampliamente utilizado en Japón.

Con el progreso de la tecnología de producción de electrodos negativos, algunos fabricantes pueden recubrir la superficie del grafito artificial con material de carbono blando o carbono duro, lo que no solo garantiza la alta capacidad de carga y descarga del grafito artificial, sino que también permite que el material en sí tenga una alta -Tarifa de carga y capacidad de descarga. y buen rendimiento a altas y bajas temperaturas, pero el costo será correspondientemente más alto.

Resumen: Este artículo presenta brevemente los pasos y procesos de producción de microesferas de grafito artificial, grafito natural y mesocarbono. Cada empresa tiene su propia tecnología y proceso de producción únicos. Los materiales de ánodo de rendimiento también se desarrollarán gradualmente y se producirán en masa, y toda la industria de baterías de iones de litio también progresará en consecuencia. Hasta ahora, la serie de materiales de ánodo termina aquí. Espero que la mayoría de los colegas de baterías de litio puedan dar opiniones valiosas para promover el desarrollo común de la industria.