Са брзим развојем возила на нову енергију широм света, потражња на тржишту за анодним материјалима за литијумске батерије значајно је порасла. Према статистици, у 2021. години, осам највећих предузећа за производњу литијумских батерија планира да прошири своје производне капацитете на скоро милион тона. Графитизација има највећи утицај на индекс и цену анодних материјала. Опрема за графитизацију у Кини има много врста, велику потрошњу енергије, велико загађење и низак степен аутоматизације, што донекле ограничава развој графитних анодних материјала. То је главни проблем који треба хитно решити у процесу производње анодних материјала.
1. Тренутна ситуација и поређење пећи за негативну графитизацију
1.1 Ачисонова пећ за негативну графитизацију
У модификованом типу пећи заснованом на традиционалној Аичесон пећи за графитизацију електрода, оригинална пећ је напуњена графитним лончићем као носачем материјала негативне електроде (лончић је напуњен карбонизованом сировином за негативну електроду), језгро пећи је испуњено материјалом отпорним на топлоту, спољашњи слој је испуњен изолационим материјалом, а зидови пећи су изолацијом. Након електрификације, висока температура од 2800 ~ 3000℃ се генерише углавном загревањем материјала отпорника, а негативни материјал у лончићу се индиректно загрева како би се постигло високотемпературно бојење негативног материјала.
1.2. Пећ за графитизацију са унутрашњим загревањем
Модел пећи је референца на серијску графитизациону пећ која се користи за производњу графитних електрода, а неколико електродних лончића (напуњених материјалом негативне електроде) су уздужно повезани серијски. Електродни лончић је и носач и грејно тело, а струја пролази кроз електродни лончић да би генерисала високу температуру и директно загрејала унутрашњи материјал негативне електроде. Процес графитизације не користи отпорни материјал, што поједностављује процес пуњења и печења и смањује губитак топлоте отпорног материјала, штедећи потрошњу енергије.
1.3 Пећ за графитизацију типа решеткасте кутије
Број 1 примена се повећава последњих година, главна научена је серија Ачесон пећи за графитизацију и карактеристике спојене технологије графитизационе пећи, језгро пећи користи више комада анодних плоча са решеткастом структуром кутије, материјал улази у катоду у сировину, кроз све прорезе између колоне анодне плоче је фиксиран, сваки контејнер, употреба анодне плоче са заптивањем од истог материјала. Колону и анодну плочу структуре кутије материјала заједно чини грејно тело. Електрична енергија тече кроз електроду главе пећи у грејно тело језгра пећи, а генерисана висока температура директно загрева анодни материјал у кутији да би се постигао циљ графитизације.
1.4 Поређење три типа пећи за графитизацију
Пећ за графитизацију са унутрашњим загревањем служи за директно загревање материјала загревањем шупље графитне електроде. „Џулова топлота“ коју производи струја кроз лончић електроде углавном се користи за загревање материјала и лончића. Брзина загревања је велика, расподела температуре је равномерна, а термална ефикасност је већа него код традиционалне Ачисонове пећи са отпорним загревањем материјала. Пећ за графитизацију са решеткастом кутијом користи предности серијске графитизационе пећи са унутрашњим загревањем и користи претходно печену анодну плочу са нижом ценом као грејно тело. У поређењу са серијском графитизационом пећи, капацитет оптерећења пећи за графитизацију са решеткастом кутијом је већи, а потрошња енергије по јединици производа је сходно томе смањена.
2. Правац развоја пећи за негативну графитизацију
2. 1 Оптимизујте структуру ободног зида
Тренутно, слој топлотне изолације неколико графитизационих пећи углавном је испуњен угљеничном чађи и петролним коксом. Овај део изолационог материјала се сагорева током производње на високој температури оксидацијом, сваки пут када се утовари, потребно је заменити или допунити посебним изолационим материјалом, што доводи до лошег окружења и високог интензитета рада у процесу замене.
Може се размотрити употреба посебног високочврстог и високотемпературног цементног зидарског лепка, како би се побољшала укупна чврстоћа, осигурала стабилност зида у деформацијама током целог радног циклуса, истовремено заптивање шавова цигле, спречило прекомерно продирање ваздуха кроз пукотине и спојеве у зиду од цигле у пећ, смањили губици изолационог материјала и анодних материјала услед оксидације и сагоревања;
Друго је постављање целокупног мобилног изолационог слоја који виси изван зида пећи, као што је употреба високочврстих влакнастих плоча или калцијум силикатних плоча, при чему фаза загревања игра ефикасну улогу заптивања и изолације, а хладна фаза се лако уклања ради брзог хлађења; Треће, вентилациони канал је постављен на дну пећи и зиду пећи. Вентилациони канал усваја префабриковану решеткасту циглену структуру са женским отвором траке, док истовремено подржава зидове од цемента отпорног на високе температуре и узима у обзир присилно вентилационо хлађење у хладној фази.
2. 2 Оптимизујте криву напајања нумеричком симулацијом
Тренутно се крива напајања пећи за графитизацију негативне електроде израђује према искуству, а процес графитизације се подешава ручно у било ком тренутку у складу са температуром и стањем пећи, и не постоји јединствени стандард. Оптимизација криве грејања очигледно може смањити индекс потрошње енергије и осигурати безбедан рад пећи. НУМЕРИЧКИ МОДЕЛ поравнања игле ТРЕБА УСПОСТАВЉАТИ научним средствима према различитим граничним условима и физичким параметрима, а однос између струје, напона, укупне снаге и расподеле температуре попречног пресека у процесу графитизације треба анализирати, како би се формулисала одговарајућа крива грејања и континуирано је прилагођавала у стварном раду. На пример, у раној фази преноса снаге користи се пренос велике снаге, затим брзо смањује снагу, а затим полако повећава, па снага, па смањује снагу до краја преноса.
2. 3 Продужите век трајања лончића и грејног тела
Поред потрошње енергије, век трајања лонца и грејача такође директно одређује трошкове негативне графитизације. За графитни лонец и графитно грејно тело, систем управљања производњом и утоваром, разумна контрола брзине загревања и хлађења, аутоматска производна линија лонца, јачање заптивања ради спречавања оксидације и друге мере за повећање времена рециклаже лонца, ефикасно смањују трошкове графитног бојења. Поред горе наведених мера, грејна плоча пећи за графитизацију са решеткастом кутијом може се користити и као грејни материјал претходно печене аноде, електроде или фиксног угљеничног материјала са високом отпорношћу како би се уштедели трошкови графитизације.
2.4 Контрола димних гасова и коришћење отпадне топлоте
Димни гасови који настају током графитизације углавном потичу од испарљивих материја и производа сагоревања анодних материјала, сагоревања површинског угљеника, цурења ваздуха и тако даље. На почетку покретања пећи, испарљиве материје и прашина излазе у великој количини, радно окружење у радионици је лоше, већина предузећа нема ефикасне мере третмана, што је највећи проблем који утиче на здравље и безбедност оператера у производњи негативних електрода. Треба уложити више напора да се свеобухватно размотри ефикасно сакупљање и управљање димним гасом и прашином у радионици, а треба предузети и разумне мере вентилације како би се смањила температура у радионици и побољшало радно окружење у радионици за графитизацију.
Након што се димни гас може сакупити кроз димњак у комору за сагоревање са мешовитим сагоревањем, уклонити већину катрана и прашине у димном гасу, очекује се да је температура димног гаса у комори за сагоревање изнад 800℃, а отпадна топлота димног гаса може се рекуперисати путем котла на отпадну топлоту или измењивача топлоте омотача. RTO технологија спаљивања која се користи у третману дима од угљеничног асфалта такође може послужити као референца, а димни гас асфалта се загрева на 850 ~ 900℃. Сагоревањем са акумулацијом топлоте, асфалт и испарљиве компоненте и други полициклични ароматични угљоводоници у димном гасу се оксидују и коначно разлажу на CO2 и H2O, а ефикасност пречишћавања може достићи преко 99%. Систем има стабилан рад и високу брзину рада.
2. 5 Вертикална континуирана пећ за негативну графитизацију
Горе поменутих неколико врста пећи за графитизацију су главна структура пећи за производњу анодног материјала у Кини. Заједничка карактеристика је периодична испрекидана производња, ниска термичка ефикасност, истовар се углавном ослања на ручни рад, а степен аутоматизације није висок. Слична вертикална континуирана негативна пећ за графитизацију може се развити позивајући се на модел пећи за калцинацију нафтног кокса и шахтне пећи за калцинацију боксита. Отпорни лук се користи као извор топлоте високе температуре, материјал се континуирано испушта сопственом гравитацијом, а конвенционално водено хлађење или структура за гасификацију се користи за хлађење материјала високе температуре у излазном подручју, док се систем пнеуматског транспорта праха користи за испуштање и довод материјала ван пећи. Тип ПЕЋИ може остварити континуирану производњу, губитак складиштења топлоте тела пећи може се занемарити, тако да се термичка ефикасност значајно побољшава, предности у излазу и потрошњи енергије су очигледне, а потпуно аутоматски рад се може остварити. Главни проблеми које треба решити су флуидност праха, уједначеност степена графитизације, безбедност, праћење температуре и хлађење итд. Верује се да ће успешан развој пећи за индустријску производњу у великим размерама покренути револуцију у области графитизације негативних електрода.
3 језик чворова
Хемијски процес графита је највећи проблем који мучи произвођаче анодних материјала за литијумске батерије. Основни разлог је тај што и даље постоје неки проблеми у потрошњи енергије, трошковима, заштити животне средине, степену аутоматизације, безбедности и другим аспектима широко коришћене периодичне пећи за графитизацију. Будући тренд индустрије је ка развоју потпуно аутоматизоване и организоване структуре пећи за континуирану производњу емисија, као и подржавању зрелих и поузданих помоћних процесних постројења. У то време, проблеми графитизације који муче предузећа биће значајно побољшани, а индустрија ће ући у период стабилног развоја, подстичући брзи развој нових индустрија везаних за енергију.
Време објаве: 19. август 2022.