负极材料石墨化技术是将炭质材料转化为石墨晶质结构的过程。以下是关于负极材料石墨化技术的详细介绍:
一、石墨化过程
石墨化过程是利用电阻热将炭质材料加热到2300~3000℃,使无定形乱层结构的炭转化成有序的石墨晶质结构。随着热处理温度的提高,石墨层间距逐渐变小,一般在0.343~0.346nm之间。当温度达到2500℃时,变化显著;到3000℃时,变化逐渐缓慢,直至完成整个石墨化过程。
二、石墨化炉型
目前负极材料石墨化过程采用的炉型主要有四种:
1. 艾奇逊石墨化炉:使用最为普遍,将炭质负极材料装在单孔坩埚(https://baike.baidu.com/item/%E5%9D%A9%E5%9F%9A/764005)内,再将坩埚装入石墨化炉内并间装电阻料作电阻,两侧和上盖装入保温料后通过送电完成石墨化。
2. 内串石墨化炉:将炭质负极材料装在多孔坩埚内(如9孔坩埚),通过串接方式首尾相连装入石墨炉内,两侧和上盖装入保温料后送电完成石墨化。与艾奇逊炉的主要区别是产品加热直接通过电极本身,不需电阻材料发热。
3. 箱式石墨化炉:近几年开发的新型炉型,将炭质负极材料直接装入事先用炭板或石墨板安装好的大箱体内,再加上炭质或石墨质盖板作为电阻,上部和两侧装入保温料后送电完成石墨化。
4. 连续石墨化炉:也是新型炉型,将炭质负极材料连续加入石墨化炉腔体内,经过高温石墨化后冷却排出,实现了生产的连续性。
三、技术要点
1. 装炉:负极材料的装炉方式对其石墨化效果有重要影响。需按照挥发分含量高低进行合理搭配,避免送电过程中高挥发分部分过度集中和集中逸出。同时,要保证炉内负极、电阻料分布均匀,避免偏流现象。
2. 送电:送电过程中需制定合适的功率曲线,以保证炉内各个位置都达到所要求的温度。功率曲线的制定需根据炉芯、负极材料、电阻料、坩埚(https://baike.baidu.com/item/%E5%9D%A9%E5%9F%9A/764005)、装炉量等不同因素进行选取。
3. 冷却出炉:负极材料在石墨化冷却过程中不能采取浇水强行冷却的方式,需采取自然冷却。同时,需控制好出炉时间,过早或过晚取出坩埚都可能导致负极材料氧化,影响产品质量。出炉时还需打掉坩埚表层形成的硬壳料。
四、应用领域与发展趋势
负极材料石墨化技术主要应用于锂电池负极材料的生产。随着新能源产业的快速发展,对锂电池负极材料的需求不断增加,负极材料石墨化技术也在不断发展。未来,连续石墨化炉有望成为主流炉型,因为其具有工序简单、生产周期短、热量利用率高、能耗降低、污染物少等优点。同时,降低能耗、提高产品质量和生产效率将是负极材料石墨化技术的重要发展方向。
综上所述,负极材料石墨化技术是一项重要的工艺技术,在锂电池负极材料的生产中发挥着重要作用。随着技术的不断进步和新能源产业的快速发展,负极材料石墨化技术将迎来更加广阔的发展前景。
一、石墨化过程
石墨化过程是利用电阻热将炭质材料加热到2300~3000℃,使无定形乱层结构的炭转化成有序的石墨晶质结构。随着热处理温度的提高,石墨层间距逐渐变小,一般在0.343~0.346nm之间。当温度达到2500℃时,变化显著;到3000℃时,变化逐渐缓慢,直至完成整个石墨化过程。
二、石墨化炉型
目前负极材料石墨化过程采用的炉型主要有四种:
1. 艾奇逊石墨化炉:使用最为普遍,将炭质负极材料装在单孔坩埚(https://baike.baidu.com/item/%E5%9D%A9%E5%9F%9A/764005)内,再将坩埚装入石墨化炉内并间装电阻料作电阻,两侧和上盖装入保温料后通过送电完成石墨化。
2. 内串石墨化炉:将炭质负极材料装在多孔坩埚内(如9孔坩埚),通过串接方式首尾相连装入石墨炉内,两侧和上盖装入保温料后送电完成石墨化。与艾奇逊炉的主要区别是产品加热直接通过电极本身,不需电阻材料发热。
3. 箱式石墨化炉:近几年开发的新型炉型,将炭质负极材料直接装入事先用炭板或石墨板安装好的大箱体内,再加上炭质或石墨质盖板作为电阻,上部和两侧装入保温料后送电完成石墨化。
4. 连续石墨化炉:也是新型炉型,将炭质负极材料连续加入石墨化炉腔体内,经过高温石墨化后冷却排出,实现了生产的连续性。
三、技术要点
1. 装炉:负极材料的装炉方式对其石墨化效果有重要影响。需按照挥发分含量高低进行合理搭配,避免送电过程中高挥发分部分过度集中和集中逸出。同时,要保证炉内负极、电阻料分布均匀,避免偏流现象。
2. 送电:送电过程中需制定合适的功率曲线,以保证炉内各个位置都达到所要求的温度。功率曲线的制定需根据炉芯、负极材料、电阻料、坩埚(https://baike.baidu.com/item/%E5%9D%A9%E5%9F%9A/764005)、装炉量等不同因素进行选取。
3. 冷却出炉:负极材料在石墨化冷却过程中不能采取浇水强行冷却的方式,需采取自然冷却。同时,需控制好出炉时间,过早或过晚取出坩埚都可能导致负极材料氧化,影响产品质量。出炉时还需打掉坩埚表层形成的硬壳料。
四、应用领域与发展趋势
负极材料石墨化技术主要应用于锂电池负极材料的生产。随着新能源产业的快速发展,对锂电池负极材料的需求不断增加,负极材料石墨化技术也在不断发展。未来,连续石墨化炉有望成为主流炉型,因为其具有工序简单、生产周期短、热量利用率高、能耗降低、污染物少等优点。同时,降低能耗、提高产品质量和生产效率将是负极材料石墨化技术的重要发展方向。
综上所述,负极材料石墨化技术是一项重要的工艺技术,在锂电池负极材料的生产中发挥着重要作用。随着技术的不断进步和新能源产业的快速发展,负极材料石墨化技术将迎来更加广阔的发展前景。