Դրական և բացասական նյութերի արտադրություն

Լիթիում-իոնային մարտկոցների համար անօրգանական էլեկտրոդային նյութերի պատրաստման մեջ ամենատարածվածը բարձր ջերմաստիճանի պինդ մարմնի ռեակցիան է: Բարձր ջերմաստիճանի պինդ ֆազային ռեակցիա. վերաբերում է այն գործընթացին, որի ընթացքում ռեակտիվ նյութերը, ներառյալ պինդ ֆազային նյութերը, որոշակի ժամանակահատվածում ռեակցիայի մեջ են մտնում որոշակի ջերմաստիճանում և տարբեր տարրերի միջև փոխադարձ դիֆուզիայի միջոցով առաջացնում են քիմիական ռեակցիաներ՝ որոշակի ջերմաստիճանում ստանալով ամենակայուն միացությունները, ներառյալ պինդ-պինդ ռեակցիան, պինդ-գազային ռեակցիան և պինդ-հեղուկ ռեակցիան:

Նույնիսկ եթե օգտագործվում են սոլ-գել մեթոդը, համատեղ նստեցման մեթոդը, հիդրոթերմալ մեթոդը և սոլվոթերմալ մեթոդը, սովորաբար անհրաժեշտ է պինդ փուլային ռեակցիա կամ պինդ փուլային սինտերացում բարձր ջերմաստիճանում: Դա պայմանավորված է նրանով, որ լիթիում-իոնային մարտկոցի աշխատանքային սկզբունքը պահանջում է, որ դրա էլեկտրոդային նյութը կարողանա բազմիցս ներմուծել և հեռացնել li+, ուստի դրա ցանցային կառուցվածքը պետք է ունենա բավարար կայունություն, ինչը պահանջում է, որ ակտիվ նյութերի բյուրեղությունը լինի բարձր, իսկ բյուրեղային կառուցվածքը՝ կանոնավոր: Սա դժվար է իրականացնել ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում, ուստի ներկայումս օգտագործվող լիթիում-իոնային մարտկոցների էլեկտրոդային նյութերը հիմնականում ստացվում են բարձր ջերմաստիճանային պինդ վիճակում ռեակցիայի միջոցով:

Կաթոդային նյութերի վերամշակման արտադրական գիծը հիմնականում ներառում է խառնման համակարգ, սինտերացման համակարգ, մանրացման համակարգ, ջրով լվացման համակարգ (միայն բարձր նիկելի պարունակությամբ), փաթեթավորման համակարգ, փոշու փոխադրման համակարգ և ինտելեկտուալ կառավարման համակարգ:

Երբ լիթիում-իոնային մարտկոցների կաթոդային նյութերի արտադրության մեջ օգտագործվում է խոնավ խառնման գործընթաց, հաճախ առաջանում են չորացման խնդիրներ: Թաց խառնման գործընթացում օգտագործվող տարբեր լուծիչները հանգեցնում են տարբեր չորացման գործընթացների և սարքավորումների: Ներկայումս խոնավ խառնման գործընթացում օգտագործվում են հիմնականում երկու տեսակի լուծիչներ՝ ոչ ջրային լուծիչներ, մասնավորապես՝ օրգանական լուծիչներ, ինչպիսիք են էթանոլը, ացետոնը և այլն, և ջրային լուծիչ: Լիթիում-իոնային մարտկոցների կաթոդային նյութերի խոնավ խառնման չորացման սարքավորումները հիմնականում ներառում են՝ վակուումային պտտվող չորանոց, վակուումային չորանոց, ցողիչ չորանոց, վակուումային գոտիով չորանոց:

Լիթիում-իոնային մարտկոցների կաթոդային նյութերի արդյունաբերական արտադրությունը սովորաբար իրականացվում է բարձր ջերմաստիճանի պինդ վիճակում սինթերացման սինթեզի գործընթացով, որի միջուկը և հիմնական սարքավորումները սինթերացման վառարանն են: Լիթիում-իոնային մարտկոցների կաթոդային նյութերի արտադրության համար հումքը միատարր խառնվում և չորացվում է, այնուհետև բեռնվում վառարան՝ սինթերացման համար, ապա վառարանից բեռնաթափվում է մանրացման և դասակարգման գործընթացի համար: Կաթոդային նյութերի արտադրության համար շատ կարևոր են տեխնիկական և տնտեսական ցուցանիշները, ինչպիսիք են ջերմաստիճանի կառավարման ջերմաստիճանը, ջերմաստիճանի միատարրությունը, մթնոլորտի կառավարումը և միատարրությունը, անընդհատությունը, արտադրական հզորությունը, էներգիայի սպառումը և վառարանի ավտոմատացման աստիճանը: Ներկայումս կաթոդային նյութերի արտադրության մեջ օգտագործվող հիմնական սինթերացման սարքավորումներն են մղիչ վառարանը, գլանաձև վառարանը և զանգակային տարայի վառարանը:

◼ Գլանաձև վառարանը միջին չափի թունելային վառարան է՝ անընդհատ տաքացմամբ և սինտերացմամբ։

◼ Վառարանի մթնոլորտի համաձայն, ինչպես հրող վառարանը, գլանաձև վառարանը նույնպես բաժանվում է օդային և մթնոլորտային վառարանների։

• Օդային վառարան. հիմնականում օգտագործվում է օքսիդացնող մթնոլորտ պահանջող նյութերի սինտերացման համար, ինչպիսիք են լիթիումի մանգանատային նյութերը, լիթիումի կոբալտի օքսիդային նյութերը, եռակի նյութերը և այլն։
• Մթնոլորտային վառարան. հիմնականում օգտագործվում է NCA եռակի նյութերի, լիթիում-երկաթի ֆոսֆատի (LFP) նյութերի, գրաֆիտային անոդային նյութերի և այլ սինթերային նյութերի համար, որոնք պահանջում են մթնոլորտային (օրինակ՝ N2 կամ O2) գազային պաշտպանություն:

◼ Գլանաձև վառարանն օգտագործում է գլանաձև շփման գործընթաց, ուստի վառարանի երկարությունը չի ազդվի շարժիչ ուժից: Տեսականորեն այն կարող է անսահման լինել: Վառարանի խոռոչի կառուցվածքի բնութագրերը, արտադրանքի այրման ժամանակ ավելի լավ հետևողականությունը և վառարանի մեծ խոռոչի կառուցվածքն ավելի նպաստավոր են վառարանում օդի հոսքի շարժման, արտադրանքի ջրահեռացման և ռետինե արտանետման համար: Այն նախընտրելի սարքավորում է հրող վառարանը փոխարինելու համար՝ իրականում մեծածավալ արտադրություն իրականացնելու համար:

◼ Ներկայումս լիթիում-իոնային մարտկոցների լիթիում-կոբալտի օքսիդը, եռակի, լիթիում-մանգանատը և այլ կաթոդային նյութերը սինթեզվում են օդային գլանաձև վառարանում, մինչդեռ լիթիում-երկաթի ֆոսֆատը սինթեզվում է ազոտով պաշտպանված գլանաձև վառարանում, իսկ NCA-ն սինթեզվում է թթվածնով պաշտպանված գլանաձև վառարանում։