Proses grafitisasi material anoda

2025-03-26

1 grafitisasi

Proses grafitisasi adalah proses di mana material berbasis karbon dipanaskan hingga 2300~3000 ℃ dengan memanfaatkan sepenuhnya panas resistansi, sehingga karbon amorf dengan struktur lapisan yang kacau diubah menjadi struktur kristal tinta batu yang teratur. Energi transformasi struktur kristal grafit dan rearrangement atom berasal dari perlakuan panas suhu tinggi. Seiring dengan peningkatan suhu perlakuan panas, jarak lapisan grafit secara bertahap berkurang, umumnya antara 0,343 nm dan 0,346 nm. Perubahan ini signifikan ketika suhu mencapai 2500 ℃, dan secara bertahap melambat ketika suhu mencapai 3000 ℃, hingga seluruh proses grafitisasi selesai. Material anoda grafit buatan melalui perlakuan suhu tinggi grafitisasi, struktur karbon berhasil diubah menjadi struktur grafit dan memiliki fungsi yang sesuai sebagai anoda baterai lithium.

2. Jenis tungku utama dan proses grafitisasi material anoda

Saat ini, jenis tungku yang digunakan dalam proses grafitisasi material anoda terutama mencakup tungku grafitisasi Acheson, tungku grafitisasi seri internal, tungku grafitisasi tipe kotak, dan tungku grafitisasi tipe kontinu, di mana yang paling umum digunakan adalah tungku grafitisasi Acheson, dan sejumlah kecil tungku grafitisasi seri internal digunakan. Tungku grafitisasi tipe kotak dan tungku grafitisasi kontinu adalah jenis tungku baru yang dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir. Tungku grafitisasi tipe kotak berkembang pesat, terutama melalui renovasi tungku Atchison dan sebagian konstruksi baru. Tungku grafitisasi kontinu adalah yang baru dibangun dan masih dalam proses pengujian, jenis dan proses tungkunya belum sepenuhnya matang, dan akan memerlukan waktu sebelum dapat digunakan secara luas.

Tungku Atchison adalah dengan memasang material anoda karbon dalam crucible lubang tunggal (crucible 1 lubang), lalu crucible tersebut dimuat ke dalam tungku grafitisasi dan material resistansi dipasang di antara resistansi, dan kedua sisi serta penutup atas dimasukkan ke dalam material isolasi untuk menyelesaikan grafitisasi melalui transmisi listrik. Tungku grafitisasi seri internal adalah dengan memasang material anoda karbon dalam crucible berpori (crucible 9 lubang), kemudian crucible tersebut dihubungkan ujung ke ujung dalam tungku grafit melalui mode sambungan seri, dan kedua sisi serta penutup atas dimasukkan ke dalam material isolasi untuk menyelesaikan grafitisasi melalui transmisi listrik. Tungku grafitisasi tipe kotak adalah dengan memuat material negatif karbon langsung ke dalam kotak besar yang telah dipasang dengan pelat karbon atau pelat grafit sebelumnya, dan menambahkan pelat penutup karbon atau grafit sebagai resistansi, bagian atas dan kedua sisi material pengawet panas dimasukkan ke dalam grafitisasi melalui transmisi listrik. Tungku grafitisasi kontinu adalah dengan terus-menerus menambahkan material anoda karbon ke dalam ruang tungku grafitisasi, setelah grafitisasi suhu tinggi pendinginan discharges.

3. Poin teknis kunci dalam proses furnace grafitisasi yang berbeda

Proses pengolahan bahan anoda terutama dibagi menjadi dua tautan kunci, granulas dan grafitisasi, dan keduanya memiliki barrier teknis yang tinggi. Bahan anoda melalui grafitisasi dapat secara signifikan meningkatkan kapasitas spesifik bahan anoda, yang merupakan efek pertama, luas permukaan spesifik, kerapatan pemadatan, konduktivitas, stabilitas kimia, seperti indeks kinerja, jadi mengendalikan dan menguasai teknologi grafitisasi yang baik adalah pendekatan penting untuk menjamin kualitas bahan anoda, karena teknologi furnace tipe kotak dan furnace grafitisasi kontinu belum sepenuhnya matang, berikut berfokus pada proses furnace Atchison dan furnace grafitisasi seri internal untuk diperkenalkan.

3.1 Memuat furnace Acheson dan furnace seri dalam (krusible)

3.1.1 Kolokasi volatiles selama pemuatan furnace

Ketika suhu dalam furnace grafitisasi naik hingga 200~1.000 ℃, sejumlah besar volatiles akan dikeluarkan dari elektroda negatif di dalam furnace. Jika volatiles tidak dapat dikeluarkan tepat waktu, itu dapat menyebabkan akumulasi volatiles, yang akan menyebabkan kecelakaan keselamatan dari furnace penyemprotan. Ketika sejumlah besar volatiles melarikan diri, pembakaran volatiles tidak cukup, akan menghasilkan sejumlah besar asap hitam, mengakibatkan pencemaran lingkungan atau kecelakaan lingkungan. Oleh karena itu, perhatian berikut harus diberikan saat memuat furnace:

(1) Saat memasang furnace elektroda negatif, perlu dilakukan kolokasi yang wajar berdasarkan tingkat kandungan volatiles untuk menghindari konsentrasi berlebihan dan konsentrasi bagian volatiles tinggi dalam proses transmisi daya;

(2) Lubang udara yang sesuai harus diatur di bagian atas bahan isolasi untuk berfungsi sebagai pelarian yang efektif;

(3) Saat merancang kurva pasokan daya, perlu mempertimbangkan dengan penuh untuk memperlambat kurva dengan tepat pada tahap pelepasan terpusat volatiles, sehingga volatiles dapat dikeluarkan perlahan dan terbakar dengan sempurna;

(4) Pemilihan bahan tambahan yang wajar, memastikan komposisi ukuran partikel tambahan, mengurangi jumlah bubuk 0~1 mm dalam bahan tambahan, umumnya menyusun kurang dari 10%.

3.1.2 Resistansi furnace harus seragam saat memuat

Ketika elektroda negatif dan bahan resistansi tidak terdistribusi merata di dalam furnace, arus akan mengalir dari tempat dengan resistansi rendah, dan fenomena arus bias akan terjadi, mempengaruhi efek grafitisasi dari seluruh elektroda negatif furnace. Oleh karena itu, perhatian berikut perlu diberikan saat memuat furnace:

(1) Saat memuat furnace, bahan resistansi harus dikeluarkan dari kepala ruang furnace ke ekor garis panjang ruang furnace untuk menghindari konsentrasi partikel kecil atau besar;

(2) krusible lama dan baru yang dimasukkan ke dalam furnace yang sama juga perlu dikolokasikan secara wajar, menghindari fenomena krusible baru dengan satu lapisan, krusible lama dengan satu lapisan;

(3) Hindari material tahanan yang terpapar ke bahan dinding samping.

3.2 Pemasok daya furnace Acheson dan furnace seri internal

3.2.1 Dasar untuk perumusan kurva daya material anoda selama transmisi daya

Menurut persyaratan kualitas yang berbeda dari bahan katoda, dapat dibagi menjadi material suhu rendah (2.800 ℃), material suhu sedang (2.950 ℃), material suhu tinggi (3.000 ℃), tetapi proses perlakuan suhu tinggi grafitisasi umumnya berada di antara 2.250 ℃ dan 3.000 ℃, untuk membuat semua posisi dalam furnace mencapai suhu yang diperlukan, perlu untuk menjaga dalam proses suhu tinggi selama periode waktu tertentu. Untuk memastikan keseragaman suhu di dalam furnace, biasanya karena jenis furnace yang berbeda, perlu menjaga waktu yang berbeda, umumnya suhu tinggi dijaga selama 6~30 jam, dalam proses transmisi daya untuk mencegah rebound tahanan furnace perlu dijaga selama 3~6 jam. Situasi spesifik perlu dieksplorasi dan dirumuskan berdasarkan poin teknis berikut.

(1) Pilih kurva pemanasan yang berbeda berdasarkan inti furnace, material anoda, material tahanan, crucible, jumlah muatan furnace, dll.;

(2) Kurva berbeda harus dipilih berdasarkan bahan yang mudah menguap dari material anoda dan material tahanan dalam furnace. Jika bahan mudah menguap tinggi, kurva pemanasan yang lebih lambat harus dipilih; jika tidak, yang lebih cepat harus dipilih;

(3) Ketika kandungan abu dari material anoda dan material tahanan dalam furnace tinggi atau material anoda relatif sulit untuk grafitisasi, waktu transmisi daya harus diperpanjang sesuai kebutuhan.

3.2.2 Proses transmisi daya material anoda untuk mencegah kecelakaan penyuntikan furnace

Karena material anoda adalah material berbentuk bubuk, kandungan volatil tinggi dan sulit untuk dibuang, mudah menghasilkan busur dan kecelakaan furnace yang disebabkan oleh kandungan volatil yang tinggi, proses operasional spesifik harus memperhatikan hal-hal berikut:

(1) Ketika material anoda dipasang di furnace Acheson, material tahanan harus dipanaskan untuk menghindari busur yang disebabkan oleh material tahanan yang terangkat antara crucible selama transmisi daya;

(2) Perubahan perpindahan material negatif dari furnace seri dalam terutama dikurangi dalam proses transmisi daya. Oleh karena itu, ketika material negatif dipasang dalam furnace, langkah silinder hidraulik harus dihitung untuk memastikan ada langkah dan tekanan yang cukup dalam proses transmisi daya, sehingga menghindari kecelakaan furnace akibat kehilangan tekanan;

(3) Partikel kasar dan material dengan volatil rendah harus dipilih untuk kedua jenis furnace;

(4) Dalam proses transmisi daya, perhatikan dengan seksama apakah ada pemanasan lokal di dalam furnace;

(5) Dalam proses transmisi daya, perlu memperhatikan dengan cermat apakah ada fenomena kebakaran silang pada atap furnace dan dinding furnace;

(6) Dalam proses transmisi daya, perlu memperhatikan dengan seksama apakah ada suara gemuruh rendah di dalam tungku;

(7) Penting untuk memberikan perhatian yang besar apakah ada fluktuasi arus yang besar dalam proses transmisi tenaga.

Jika fenomena (4)-(7) terjadi dalam proses transmisi daya, aliran listrik harus diputuskan tepat waktu untuk menghindari terjadinya kecelakaan penyuntikan tungku.

3.3 Pendinginan dan Pengeringan

(1) Dalam proses pendinginan grafitisasi, bahan anoda tidak dapat dipaksa untuk mendingin dengan cara penyiraman, tetapi dapat didinginkan secara alami dengan menangkap bahan lapis demi lapis menggunakan ember pengambil atau perangkat hisap.

(2) Bahan anoda dari crucible sekitar 150 ℃ adalah yang terbaik, penghilangan crucible lebih awal, karena suhu yang tinggi, menyebabkan oksidasi bahan anoda, area permukaan spesifik meningkat, juga akan menyebabkan meningkatnya biaya kerusakan oksidasi crucible. Mengeluarkan crucible terlambat juga akan membuat bahan bubuk katoda teroksidasi, area permukaan spesifik meningkat, siklus produksi menjadi lebih lama dan biaya meningkat.

(3) Di bawah suhu tinggi grafitisasi pada 3000 ℃, semua elemen kecuali elemen C diuapkan dan dibuang. Namun, masih akan ada sejumlah kecil kotoran dalam proses pendinginan yang teradsorpsi di permukaan katoda, permukaan crucible akan membentuk lapisan cangkang keras yang kasar, bahan abu tinggi, bahan mudah menguap tinggi membentuk lebih banyak material cangkang keras. Pemilihan eksipien dengan abu rendah dan mudah menguap rendah didasarkan pada alasan ini.

(4) Material cangkang keras dalam indeks dan perbedaan kinerja bahan anoda yang memenuhi syarat sangat besar, jadi saat mengambil keluar crucible, perlu untuk memecahkan material cangkang keras setebal 1~5 mm terlebih dahulu untuk penyimpanan dan penyimpanan terpisah, material yang memenuhi syarat dengan permukaan halus biasanya dikumpulkan, dimasukkan ke dalam kantong ton untuk penyimpanan dan pengiriman kepada pelanggan.