Grafitiseringsproces van anodemateriaal

2025-03-26

1 grafitisering

Het grafitiseringsproces is een proces waarbij het koolstofhoudende materiaal wordt verwarmd tot 2300~3000 ℃ door optimaal gebruik te maken van weerstandshitte, zodat de amorfe koolstof met chaotische laagstructuur wordt omgevormd tot de geordende steeninkt-kristalstructuur. De energie voor de transformatie van de grafietkristalstructuur en de atomaire herschikking komt van de hoge temperatuurbehandeling. Met de stijging van de temperatuur van de behandeling neemt de afstand tussen de grafietlagen geleidelijk af, meestal tussen 0,343 nm en 0,346 nm. De verandering is significant wanneer de temperatuur 2500 ℃ bereikt, en vertraagt geleidelijk wanneer de temperatuur 3000 ℃ bereikt, totdat het hele grafitiseringsproces is voltooid. Kunstmatig grafiet anodemateriaal ondergaat een hoge temperatuurbehandeling voor grafitisering, waarbij de koolstofstructuur met succes wordt omgevormd tot een grafietstructuur en de bijbehorende functie van de lithiumbatterij-anode heeft.

2. Hoofdfurnijstype en proces van grafitisering van anodemateriaal

Momenteel omvatten de furnijstypes die worden gebruikt in het proces van grafitisering van anodemateriaal voornamelijk Acheson-grafitiseringsfurnace, interne serie-grafitiseringsfurnace, box-type grafitiseringsfurnace en continue grafitiseringsfurnace, waarvan de Acheson-grafitiseringsfurnace het meest wordt gebruikt, en een klein aantal interne serie-grafitiseringsfurnaces wordt gebruikt. Box-type grafitiseringsfurnaces en continue grafitiseringsfurnaces zijn nieuwe furnijstypes die in de afgelopen jaren zijn ontwikkeld. Box-type grafitiseringsfurnaces ontwikkelen zich snel, voornamelijk door renovatie van de Atchison-furnace en gedeeltelijke nieuwbouw. De continue grafitiseringsfurnace is nieuw gebouwd en nog in de testfase, het type en proces van de furnace zijn nog niet volledig volwassen, en het zal enige tijd duren voordat het op grote schaal wordt gebruikt.

De Atchison-furnace is ontworpen om het koolstofanodemateriaal in de enkele holte (1 holte-kruis) kruik te plaatsen, en vervolgens wordt de kruik in de grafitiseringsfurnace geladen en het weerstandsmateriaal tussen de weerstand geïnstalleerd, en de zijkanten en de bovenkant worden geladen met isolatiemateriaal om de grafitisering via elektriciteitsoverdracht te voltooien. De interne serie-grafitiseringsfurnace plaatst het koolstofanodemateriaal in de poreuze kruik (9 holte-kruik), en vervolgens wordt de kruik eind aan eind in de grafietfurnace verbonden via de serieverbinding, en de zijkanten en de bovenkant worden geladen met isolatiematerialen om grafitisering via elektriciteitsoverdracht te voltooien. De box-type grafitiseringsfurnace laadt het koolstofnegatieve materiaal rechtstreeks in de grote doos die van tevoren is uitgerust met een koolstofplaat of grafietplaat, en voegt een koolstof- of grafietafdekplaat toe als weerstand, waarbij het bovenste en beide zijden van het isolatiemateriaal in de grafitisering via elektriciteitsoverdracht worden gebracht. De continue grafitiseringsfurnace voegt continu koolstofanodemateriaal toe aan de kamer van de grafitiseringsfurnace, na hoge temperatuur grafitisering, koeling en afvoer.

3. Belangrijke technische punten in verschillende grafitiseringsovenprocessen

Het verwerkingsproces van anodematerialen is voornamelijk verdeeld in twee belangrijke schakels, granulaatvorming en grafitisering, en beide hebben hoge technische barrières. Anodematerialen kunnen door grafitisering de specifieke capaciteit van anodematerialen aanzienlijk verbeteren, de eerste effect, specifieke oppervlakte, verdichtingsdichtheid, geleidbaarheid, chemische stabiliteit, zoals prestatie-indices, dus het beheersen van goede grafitiseringstechnologie is een belangrijke benadering om de kwaliteit van de anodematerialen te waarborgen, omdat de box-type oven en continue grafitiseringsoven technologie nog niet volledig volwassen zijn. Hieronder ligt de focus op de Acheson-oven en interne serie grafitiseringsoven procespunten die geïntroduceerd moeten worden.

3.1 Laden van de Acheson-oven en interne serie oven (kruiken)

3.1.1 Volatielen samenstelling tijdens het laden van de oven

Wanneer de temperatuur in de grafitiseringsoven stijgt tot 200~1.000 ℃, zullen er grote hoeveelheden volatielen uit de negatieve elektrode in de oven worden afgevoerd. Als de volatielen niet op tijd kunnen worden afgevoerd, kan dit leiden tot de ophoping van volatielen, wat kan resulteren in een veiligheidsongeluk van de spuitoven. Wanneer er grote hoeveelheden volatielen ontsnappen, is de verbranding van volatielen niet voldoende, wat een grote hoeveelheid zwarte rook zal produceren, resulterend in milieuvervuiling of milieuproblemen. Daarom moeten de volgende punten in acht worden genomen bij het laden van de oven:

(1) Bij het installeren van de negatieve elektrodeoven is het noodzakelijk om een redelijke samenstelling uit te voeren op basis van het niveau van de volatieleninhoud om overmatige concentratie en concentratie van delen met hoge volatielen in het proces van stroomoverdracht te vermijden;

(2) Geschikte luchtgaten moeten op de bovenkant van het isolatiemateriaal worden geplaatst om een effectieve ontsnapping te waarborgen;

(3) Bij het ontwerpen van de stroomcurve moet er rekening mee worden gehouden dat de curve op een geschikte manier moet worden vertraagd in de geconcentreerde afvoerstadium van volatielen, zodat volatielen langzaam kunnen worden afgevoerd en volledig kunnen worden verbrand;

(4) Redelijke selectie van hulpstoffen, zorg voor de samenstelling van de hulpdeeltjesgrootte, verminder de hoeveelheid 0~1 mm poeder in de hulpstoffen, die doorgaans minder dan 10% bedraagt.

3.1.2 Ovenweerstand moet uniform zijn bij het laden

Wanneer de negatieve elektrode en het weerstandsmateriaal niet gelijkmatig in de oven zijn verdeeld, zal de stroom vloeien van de plaats met lage weerstand, en zal het fenomeen van biasstroom optreden, wat de grafitiseringseffect van de hele negatieve elektrode in de oven beïnvloedt. Daarom moeten de volgende punten in acht worden genomen bij het laden van de oven:

(1) Bij het laden van de oven moet het weerstandsmateriaal van de kop van de ovenkamer naar de staart van de lange lijn van de ovenkamer worden afgevoerd om concentratie van kleine of grote deeltjes te vermijden;

(2) de oude en nieuwe kruik in dezelfde oven moeten ook redelijk worden samengesteld, taboe op nieuwe kruik met een laag, de oude kruik met een laag fenomeen;

(3) Vermijd dat het weerstandsmateriaal in contact komt met het zijwandmateriaal.

3.2 Achesonoven en interne serieoven stroomvoorziening

3.2.1 Basis voor de formulering van de stroomcurve van anodemateriaal tijdens stroomoverdracht

Volgens de verschillende kwaliteitsvereisten van het kathodemateriaal kan het worden onderverdeeld in laagtemperatuurmateriaal (2 800 ℃), mediumtemperatuurmateriaal (2 950 ℃), hoogtemperatuurmateriaal (3 000 ℃), maar het grafitiseringsproces voor hoogtemperatuurbehandeling ligt doorgaans tussen 2 250 ℃ en 3 000 ℃. Om ervoor te zorgen dat alle posities in de oven de vereiste temperatuur bereiken, is het noodzakelijk om gedurende een bepaalde tijd in het hoogtemperatuurproces te blijven. Om de uniformiteit van de temperatuur in de oven te waarborgen, moet er meestal, afhankelijk van het type oven, verschillende tijdsduur worden aangehouden; doorgaans wordt de hoge temperatuur gedurende 6~30 uur aangehouden. In het proces van stroomoverdracht om de terugslag van de ovenweerstand te voorkomen, moet er 3~6 uur worden aangehouden. De specifieke situatie moet worden onderzocht en geformuleerd op basis van de volgende technische punten.

(1) Selecteer verschillende verwarmingscurves op basis van de ovenkern, anodemateriaal, weerstandsmateriaal, smeltkroes, ovenbelasting, enz.;

(2) Verschillende curves moeten worden geselecteerd op basis van de vluchtige stoffen van anodematerialen en weerstandsmaterialen in de oven. Als de vluchtige stoffen hoog zijn, moet een langzamere verwarmingscurve worden geselecteerd; anders moet een snellere worden gekozen;

(3) Wanneer het asgehalte van het anodemateriaal en het weerstandsmateriaal in de oven hoog is of het anodemateriaal relatief moeilijk te grafitiseren is, moet de tijd voor stroomoverdracht dienovereenkomstig worden verlengd.

3.2.2 Stroomoverdrachtproces van anodemateriaal om oveninjectie-ongelukken te voorkomen

Omdat het anodemateriaal poederachtig is, is het vluchtige gehalte hoog en moeilijk af te voeren, wat gemakkelijk leidt tot een boog en hoge vluchtige stoffen die door de ovenongelukken worden veroorzaakt, moet de specifieke operatieprocedure aandacht besteden aan de volgende zaken:

(1) Wanneer het anodemateriaal in de Achesonoven wordt geïnstalleerd, moet het weerstandsmateriaal worden opgestuwd om de boog te vermijden die wordt veroorzaakt door het zwevende weerstandsmateriaal tussen de smeltkroes tijdens de stroomoverdracht;

(2) De verplaatsingsverandering van het negatieve materiaal van de interne serieoven wordt voornamelijk verminderd in het proces van stroomoverdracht. Daarom moet, wanneer het negatieve materiaal in de oven wordt geïnstalleerd, de slag van de hydraulische cilinder worden berekend om ervoor te zorgen dat er een slag en voldoende druk is in het proces van stroomoverdracht, om de boogspuitovenongeluk te voorkomen die wordt veroorzaakt door drukverlies;

(3) Grofkorrelige en laagvluchtige materialen moeten voor beide ovensoorten worden geselecteerd;

(4) In het proces van stroomoverdracht moet nauwlettend worden gelet op of er lokale verwarming in de oven is;

(5) In het proces van stroomoverdracht is het noodzakelijk om nauwlettend te letten op of de ovenbovenkant en de ovenwand een kruisvuurfenomeen vertonen;

(6) Bij het proces van krachttransmissie is het noodzakelijk om goed op te letten of er een laag gebrom in de oven is;

(7) Het is noodzakelijk om goed op te letten of er een grote fluctuatie van stroom is tijdens het proces van energieoverdracht.

Als het (4)-(7) fenomeen optreedt tijdens het proces van energieoverdracht, moet de stroom op tijd worden afgesloten om het optreden van een oveninjectie-ongeluk te voorkomen.

3.3 Koelen en bakken

(1) In het proces van grafitizatiekoeling kan het anodemateriaal niet geforceerd worden gekoeld door te besproeien, maar kan het natuurlijk worden gekoeld door het materiaal laag voor laag met een grijper of zuigapparaat vast te pakken.

(2) Anodemateriaal in de smeltkroes bij ongeveer 150 ℃ is het beste, vroegtijdig verwijderen van de smeltkroes, vanwege de hoge temperatuur, leidt tot oxidatie van het anodemateriaal, de specifieke oppervlakte vergroot, wat ook zal leiden tot verhoogde kosten door oxidatieschade aan de smeltkroes. Te laat de smeltkroes eruit halen zal ook het kathodepoeder materiaal oxideren, de specifieke oppervlakte vergroot, de productiecyclus wordt langer en de kosten stijgen.

(3) Onder hoge temperatuur van grafitizatie bij 3000 ℃ worden alle elementen behalve element C verdampt en afgevoerd. Er zullen echter nog steeds een kleine hoeveelheid onzuiverheden in het koelproces op het oppervlak van de kathode worden geadsorbeerd, het oppervlak van de smeltkroes zal een laag ruwe harde schaal vormen, hoge as, hoge vluchtige materialen vormen meer hard schaalmateriaal. De keuze voor laag as en laag vluchtige hulpstoffen is om deze reden.

(4) Harde schaalmaterialen vertonen een groot verschil in index en gekwalificeerde prestaties van anodemateriaal, dus bij het verwijderen van de smeltkroes is het noodzakelijk om vooraf 1~5 mm dikke harde schaalmaterialen af te kloppen voor opslag en apart op te slaan, het gekwalificeerde materiaal met een glad oppervlak wordt normaal verzameld, in de tonzak voor opslag geplaatst en aan klanten geleverd.