Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien Reihe fünf – Herstellungsverfahren für Anodenmaterial aus Graphit

Wenn ein Lithium-Ionen-Batterieunternehmen mit einem Koch verglichen wird, ist das Material der negativen Elektrode ein hartes Gemüse. Wie man dieses harte Gemüse gut macht, liegt in der Hauptverantwortung der Ingenieure der meisten Hersteller von Lithiumbatterien, und die Qualität des harten Gemüses selbst muss berücksichtigt werden. Die Fähigkeit der Gemüsemeister ist jetzt, und diese Gemüsemeister sind die Negativmaterialhersteller. Als letzter Artikel in der Reihe Grundwissen zu negativen Elektroden werde ich zur Quelle zurückkehren und eine vorläufige Erkundung des Herstellungsprozesses von Materialien für negative Elektroden durchführen, in der Hoffnung, das Grundwissen für die Mehrheit der Lithium-Batterie-Kollegen bekannt zu machen.

1. Der Herstellungsprozess von künstlichem Graphit Die

Leute denken oft, dass die Herstellung von negativen Elektrodenmaterialien sehr einfach ist, man wirft einfach die Rohstoffe in den Sinterofen und erhöht die Temperatur zum Sintern, aber dieses Verständnis ist sehr oberflächlich. Die Herstellung von künstlichem Graphit muss vier Hauptprozesse "Zerkleinern, Granulieren, Graphitisieren und Sieben" und viele kleine Prozesse durchlaufen. Die beiden Verknüpfungen Granulierung und Graphitisierung haben hohe technische Barrieren, die nicht einfach sind. Ein einfaches Sintern reicht aus. Beginnen wir mit den Rohstoffen des künstlichen Graphits:

Die Aggregate aus künstlichem Graphit werden in drei Kategorien eingeteilt: Kohleserien, Petroleumserien und Kohle- und Petroleummischserien. Unter ihnen werden Nadelkoks auf Kohlebasis, Nadelkoks auf Erdölbasis und Petrolkoks am häufigsten verwendet. Was den aktuellen Markt betrifft, wird Nadelkoks als Rohmaterial für hochwertige negative Elektroden verwendet, und billiger Petrolkoks wird als Rohmaterial für mittlere und niedrige negative Elektroden verwendet. Das Bindemittel dient dazu, die verschiedenen Partikel aneinander zu binden.

Der erste ist der Vorbehandlungsprozess. Entsprechend den Anforderungen des Produkts werden die Graphitrohstoffe und der Asphalt in unterschiedlichen Anteilen gemischt, und dann wird die Strahlmühle durchgeführt. Die gemahlenen Rohstoffe gelangen in den Granulationsprozess. Der Granulationsprozess wird in Pyrolyse und Kugelmahlen unterteilt. Screening-Prozess, die Größe, Verteilung und Morphologie der Körnung wirken sich direkt auf die Leistung des negativen Elektrodenmaterials aus, das im vorherigen Thema behandelt wurde und hier nicht im Detail beschrieben wird; Der Pyrolyseprozess ist ein Prozess des Gradientenheizens und Rührens, der zum Zwischenprodukt werden kann. Der Kugelmühlen-Siebprozess ist ein mechanischer Kugelmühlenprozess. Große Partikel werden in kleinere zermahlen. Zu diesem Zeitpunkt tritt das Produkt in den Graphitisierungsprozess ein, und wird je nach Bedarf bei unterschiedlichen Temperaturen gesintert, um Produkte mit unterschiedlichen Graphitisierungsgraden zu erhalten. Schließlich wird Kugelmahlen durchgeführt. Es gibt viele kleine Prozesse in der Mitte des Screenings, und jeder Hersteller ist anders, daher werde ich sie hier nicht wiederholen.

Die Graphitisierung ist eine Hochtemperatur-Wärmebehandlung, bei der das herzustellende Produkt in einem Schutzmedium in einem Graphitisierungsofen platziert und auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, so dass das hexagonale Kohlenstoffatom-Ebenengitter aus der ungeordneten Überlappung des zweidimensionalen umgewandelt wird Raum zur geordneten Überlagerung des dreidimensionalen Raumes und hat eine Graphitstruktur. Dabei werden mit steigender Sintertemperatur die Defekte der Graphitstruktur immer weniger und der Graphitisierungsgrad immer höher, aber im eigentlichen Herstellungsprozess ist die Temperaturverteilung oft ungleichmäßig, was ein Nachdenken erfordert Ausrüstung. Das Verfahren macht die Temperaturverteilung gleichmäßiger, macht die Erwärmung des gesamten Materials gleichmäßiger und verbessert die Reinheit des Produkts.

2. Der Herstellungsprozess von Naturgraphit

Die Schritte sind auch die vier Hauptprozesse Zerkleinern, Granulieren, Graphitisieren und Sieben. Aufgrund der Mängel von natürlichem Graphit müssen auch Schritte wie Sphäroidisierung, magnetische Entfernung und Oberflächenbeschichtung durchgeführt werden, was auch die physikalischen Eigenschaften von natürlichem Graphit verbessern soll. und elektrochemische Leistung.
Mit der Entwicklung der Technologie wird gleichzeitig auch die Herstellung von künstlichem Graphit mit natürlichem Graphit als Rohstoff durchgeführt. Schließlich verfügt mein Land über ein riesiges Territorium und reichlich natürliche Graphitreserven. Derzeit gibt es jedoch noch große Probleme, und der Verfahrensweg und die damit verbundenen Technologien befinden sich noch in der Entwicklung. unter.

3. Herstellungsverfahren von Mesokohlenstoff-Mikrokügelchen (MCMB)

Wenn die Pechverbindungen wärmebehandelt werden, findet eine thermische Polykondensation statt, um anisotrope Mesophasenkügelchen zu bilden.

Es ist ein kugelförmiges Teilchen, das dicht gepackt werden kann, um eine Elektrode mit hoher Dichte zu bilden; hat eine geringe Oberfläche, die Nebenreaktionen während des Ladens und Entladens reduziert; Die innere Kristallstruktur ist radial angeordnet, was bedeutet, dass es viele freiliegende Oberflächen auf seiner Oberfläche gibt. Der Rand des Graphitkristalls, der das Laden und Entladen bei hoher Stromdichte ermöglicht, wurde in großem Umfang für Leistungs- und Schnellladungen verwendet Lithium-Ionen-Batterien.

4. Herstellungsverfahren für andere Graphitmaterialien

Weicher Kohlenstoff: Allgemein bekannt als leicht graphitierbares Kohlenstoffmaterial, ist es ein amorphes Kohlenstoffmaterial, das unter 2000 °C graphitisiert werden kann, mit geringer Kristallinität, großem Zwischenschichtabstand, hoher irreversibler Kapazität für die erste Entladung und ohne offensichtliches Spannungsplateau. Es kann Petrolkoks und Nadelkoks passieren. gesintert;

Harter Kohlenstoff: Allgemein bekannt als schwer zu graphitisierendes Kohlenstoffmaterial, ist es bei Temperaturen über 3000 °C schwierig zu graphitisieren. Im Allgemeinen haben Harzkohlenstoffmaterialien, Acetylenruß und andere Substanzen einen geeigneten Zwischenschichtabstand, keine offensichtliche Ausdehnung während des Ladens und Entladens und eine gute Lade- und Entladeleistung. , ist in Japan weit verbreitet.

Mit dem Fortschritt der Produktionstechnologie für negative Elektroden können einige Hersteller die Oberfläche von künstlichem Graphit mit weichem Kohlenstoff- oder hartem Kohlenstoffmaterial beschichten, was nicht nur die hohe Kapazität von künstlichem Graphit zum Laden und Entladen gewährleistet, sondern auch dem Material selbst ermöglicht, hoch zu sein -Rate Lade- und Entladekapazität. und gute Leistung bei hohen und niedrigen Temperaturen, aber die Kosten werden entsprechend höher sein.

Zusammenfassung: Dieser Artikel stellt kurz die Produktionsschritte und -prozesse von künstlichem Graphit, natürlichem Graphit und Mikrokugeln aus Mesokohlenstoff vor. Jedes Unternehmen hat seine eigene einzigartige Technologie und seinen eigenen Produktionsprozess. Leistungsanodenmaterialien werden ebenfalls schrittweise entwickelt und in Serie produziert, und auch die gesamte Lithium-Ionen-Batterieindustrie wird sich entsprechend weiterentwickeln. Bisher endet hier die Reihe der Anodenmaterialien. Ich hoffe, dass die Mehrheit der Lithium-Batterie-Kollegen wertvolle Meinungen abgeben kann, um die gemeinsame Entwicklung der Branche voranzutreiben.