Dengan perkembangan pesat kenderaan tenaga baharu di seluruh dunia, permintaan pasaran untuk bahan anod bateri litium telah meningkat dengan ketara. Menurut statistik, pada tahun 2021, lapan perusahaan anod bateri litium teratas dalam industri merancang untuk mengembangkan kapasiti pengeluaran mereka kepada hampir satu juta tan. Penggrafitan mempunyai kesan terbesar terhadap indeks dan kos bahan anod. Peralatan penggrafitan di China mempunyai pelbagai jenis, penggunaan tenaga yang tinggi, pencemaran berat dan tahap automasi yang rendah, yang mengehadkan pembangunan bahan anod grafit sehingga tahap tertentu. Ia merupakan masalah utama yang perlu diselesaikan segera dalam proses pengeluaran bahan anod.
1. Situasi semasa dan perbandingan relau grafit negatif
1.1 Relau grafitisasi negatif Atchison
Dalam jenis relau yang diubah suai berdasarkan relau grafit elektrod tradisional Aitcheson, relau asal dimuatkan dengan mangkuk pijar grafit sebagai pembawa bahan elektrod negatif (mangkuk pijar dimuatkan dengan bahan mentah elektrod negatif berkarbonat), teras relau diisi dengan bahan rintangan pemanasan, lapisan luar diisi dengan bahan penebat dan penebat dinding relau. Selepas elektrifikasi, suhu tinggi 2800 ~ 3000℃ dihasilkan terutamanya oleh pemanasan bahan perintang, dan bahan negatif dalam mangkuk pijar dipanaskan secara tidak langsung untuk mencapai dakwat batu suhu tinggi bahan negatif.
1.2. Relau grafit siri haba dalaman
Model relau merujuk kepada relau grafit bersiri yang digunakan untuk penghasilan elektrod grafit, dan beberapa mangkuk pijar elektrod (yang dimuatkan dengan bahan elektrod negatif) disambungkan secara bersiri secara membujur. Mangkuk pijar elektrod merupakan pembawa dan juga badan pemanas, dan arus melalui mangkuk pijar elektrod untuk menghasilkan suhu tinggi dan memanaskan bahan elektrod negatif dalaman secara langsung. Proses GRAPHItization tidak menggunakan bahan rintangan, memudahkan operasi proses pemuatan dan pembakaran, dan mengurangkan kehilangan penyimpanan haba bahan rintangan, menjimatkan penggunaan kuasa.
1.3 Relau grafitisasi jenis kotak grid
Aplikasi No.1 semakin meningkat dalam beberapa tahun kebelakangan ini, yang utama dipelajari ialah ciri-ciri relau grafitisasi Siri acheson dan teknologi gabungan relau grafitisasi, teras relau menggunakan pelbagai kepingan struktur kotak bahan grid plat anod, bahan ke dalam katod dalam bahan mentah, melalui semua sambungan berlubang antara lajur plat anod ditetapkan, setiap bekas, penggunaan meterai plat anod dengan bahan yang sama. Struktur lajur dan plat anod kotak bahan bersama-sama membentuk badan pemanasan. Elektrik mengalir melalui elektrod kepala relau ke dalam badan pemanasan teras relau, dan suhu tinggi yang dihasilkan secara langsung memanaskan bahan anod di dalam kotak untuk mencapai tujuan grafitisasi.
1.4 Perbandingan tiga jenis relau grafitisasi
Relau grafit siri haba dalaman adalah untuk memanaskan bahan secara langsung dengan memanaskan elektrod grafit berongga. "Haba joule" yang dihasilkan oleh arus melalui mangkuk pijar elektrod kebanyakannya digunakan untuk memanaskan bahan dan mangkuk pijar. Kelajuan pemanasannya pantas, taburan suhunya seragam, dan kecekapan habanya lebih tinggi daripada relau Atchison tradisional dengan pemanasan bahan rintangan. Relau grafit kotak grid memanfaatkan kelebihan relau grafit bersiri haba dalaman, dan menggunakan plat anod pra-bakar dengan kos yang lebih rendah sebagai badan pemanasan. Berbanding dengan relau grafit bersiri, kapasiti muatan relau grafit kotak grid adalah lebih besar, dan penggunaan kuasa per unit produk dikurangkan dengan sewajarnya.
2. Arah pembangunan relau grafit negatif
2. 1 Optimumkan struktur dinding perimeter
Pada masa ini, lapisan penebat haba beberapa relau grafitisasi terutamanya diisi dengan karbon hitam dan petroleum coke. Bahagian ini merupakan bahan penebat semasa penghasilan pembakaran pengoksidaan suhu tinggi, setiap kali pemuatan keluar daripada keperluan untuk menggantikan atau menambah bahan penebat khas, penggantian proses persekitaran yang buruk, intensiti buruh yang tinggi.
Boleh dipertimbangkan untuk menggunakan adobe dinding batu simen berkekuatan tinggi dan suhu tinggi khas, meningkatkan kekuatan keseluruhan, memastikan kestabilan dinding dalam keseluruhan kitaran operasi dalam ubah bentuk, pengedap jahitan bata pada masa yang sama, mencegah udara berlebihan melalui retakan dinding bata dan jurang sambungan ke dalam relau, mengurangkan kehilangan pembakaran pengoksidaan bahan penebat dan bahan anod;
Yang kedua ialah memasang lapisan penebat mudah alih pukal keseluruhan yang tergantung di luar dinding relau, seperti penggunaan papan gentian berkekuatan tinggi atau papan kalsium silikat, peringkat pemanasan memainkan peranan pengedap dan penebat yang berkesan, peringkat sejuk mudah dikeluarkan untuk penyejukan pantas; Ketiga, saluran pengudaraan ditetapkan di bahagian bawah relau dan dinding relau. Saluran pengudaraan menggunakan struktur bata kekisi pasang siap dengan mulut betina tali pinggang, sambil menyokong batu simen suhu tinggi, dan mempertimbangkan penyejukan pengudaraan paksa dalam fasa sejuk.
2. 2 Optimumkan lengkung bekalan kuasa melalui simulasi berangka
Pada masa ini, lengkung bekalan kuasa relau grafitisasi elektrod negatif dibuat mengikut pengalaman, dan proses grafitisasi diselaraskan secara manual pada bila-bila masa mengikut suhu dan keadaan relau, dan tiada piawaian seragam. Mengoptimumkan lengkung pemanasan jelas dapat mengurangkan indeks penggunaan kuasa dan memastikan operasi relau yang selamat. MODEL BERNUMERIKAL PENJELASAN jarum PERLU DIBENTUK melalui cara saintifik mengikut pelbagai keadaan sempadan dan parameter fizikal, dan hubungan antara arus, voltan, jumlah kuasa dan taburan suhu keratan rentas dalam proses grafitisasi harus dianalisis, untuk merumuskan lengkung pemanasan yang sesuai dan melaraskannya secara berterusan dalam operasi sebenar. Seperti pada peringkat awal penghantaran kuasa adalah penggunaan penghantaran kuasa tinggi, kemudian dengan cepat mengurangkan kuasa dan kemudian perlahan-lahan meningkat, kuasa dan kemudian mengurangkan kuasa sehingga akhir kuasa.
2. 3 Memanjangkan jangka hayat mangkuk pijar dan badan pemanas
Selain penggunaan kuasa, jangka hayat mangkuk pijar dan pemanas juga secara langsung menentukan kos penggrafitan negatif. Bagi mangkuk pijar grafit dan badan pemanasan grafit, sistem pengurusan pengeluaran pemuatan keluar, kawalan kadar pemanasan dan penyejukan yang munasabah, barisan pengeluaran mangkuk pijar automatik, pengukuhan pengedap untuk mencegah pengoksidaan dan langkah-langkah lain untuk meningkatkan masa kitar semula mangkuk pijar, mengurangkan kos dakwat grafit dengan berkesan. Selain langkah-langkah di atas, plat pemanasan relau penggrafitan kotak grid juga boleh digunakan sebagai bahan pemanasan anod pra-bakar, elektrod atau bahan berkarbon tetap dengan kerintangan tinggi untuk menjimatkan kos penggrafitan.
2.4 Kawalan gas serombong dan penggunaan haba buangan
Gas serombong yang dihasilkan semasa penggrafitan terutamanya berasal daripada bahan meruap dan produk pembakaran bahan anod, pembakaran karbon permukaan, kebocoran udara dan sebagainya. Pada permulaan permulaan relau, bahan meruap dan habuk terlepas dengan banyak, persekitaran bengkel adalah lemah, kebanyakan perusahaan tidak mempunyai langkah rawatan yang berkesan, ini adalah masalah terbesar yang mempengaruhi kesihatan dan keselamatan pekerjaan pengendali dalam pengeluaran elektrod negatif. Lebih banyak usaha perlu dibuat untuk mempertimbangkan secara komprehensif pengumpulan dan pengurusan gas serombong dan habuk yang berkesan di bengkel, dan langkah pengudaraan yang munasabah perlu diambil untuk mengurangkan suhu bengkel dan memperbaiki persekitaran kerja bengkel penggrafitan.
Selepas gas serombong dapat dikumpulkan melalui serombong ke dalam ruang pembakaran campuran pembakaran, membuang kebanyakan tar dan habuk dalam gas serombong, dijangkakan suhu gas serombong dalam ruang pembakaran melebihi 800℃, dan haba buangan gas serombong dapat diperoleh semula melalui dandang stim haba buangan atau penukar haba cangkerang. Teknologi pembakaran RTO yang digunakan dalam rawatan asap asfalt karbon juga boleh digunakan sebagai rujukan, dan gas serombong asfalt dipanaskan hingga 850 ~ 900℃. Melalui pembakaran penyimpanan haba, asfalt dan komponen meruap serta hidrokarbon aromatik polisiklik lain dalam gas serombong dioksidakan dan akhirnya diuraikan menjadi CO2 dan H2O, dan kecekapan penulenan yang berkesan boleh mencapai lebih 99%. Sistem ini mempunyai operasi yang stabil dan kadar operasi yang tinggi.
2. 5 Relau grafitisasi negatif berterusan menegak
Beberapa jenis relau grafitisasi yang dinyatakan di atas merupakan struktur relau utama pengeluaran bahan anod di China, titik lazimnya ialah pengeluaran berselang-seli berkala, kecekapan haba yang rendah, pemuatan keluar terutamanya bergantung pada operasi manual, tahap automasi yang tidak tinggi. Relau grafitisasi negatif berterusan menegak yang serupa boleh dibangunkan dengan merujuk kepada model relau pengkalsinan kok petroleum dan relau aci pengkalsinan bauksit. ARC rintangan digunakan sebagai sumber haba suhu tinggi, bahan dinyahcas secara berterusan oleh graviti sendiri, dan struktur penyejukan air atau penggasan konvensional digunakan untuk menyejukkan bahan suhu tinggi di kawasan keluar, dan sistem penyampaian pneumatik serbuk digunakan untuk menyahcas dan menyalurkan bahan ke luar relau. Jenis REFURNACE boleh merealisasikan pengeluaran berterusan, kehilangan penyimpanan haba badan relau boleh diabaikan, jadi kecekapan haba bertambah baik dengan ketara, kelebihan output dan penggunaan tenaga adalah jelas, dan operasi automatik penuh boleh direalisasikan sepenuhnya. Masalah utama yang perlu diselesaikan ialah kecairan serbuk, keseragaman darjah grafitisasi, keselamatan, pemantauan suhu dan penyejukan, dan sebagainya. Adalah dipercayai bahawa dengan kejayaan pembangunan relau untuk meningkatkan pengeluaran perindustrian, ia akan mencetuskan revolusi dalam bidang grafitisasi elektrod negatif.
3 bahasa simpulan
Proses kimia grafit merupakan masalah terbesar yang dihadapi oleh pengeluar bahan anod bateri litium. Sebab asasnya ialah masih terdapat beberapa masalah dalam penggunaan kuasa, kos, perlindungan alam sekitar, tahap automasi, keselamatan dan aspek lain bagi relau grafit berkala yang digunakan secara meluas. Trend masa depan industri ini adalah ke arah pembangunan struktur relau pengeluaran berterusan pelepasan automatik sepenuhnya dan teratur, serta menyokong kemudahan proses tambahan yang matang dan boleh dipercayai. Pada masa itu, masalah grafit yang melanda perusahaan akan bertambah baik dengan ketara, dan industri ini akan memasuki tempoh pembangunan yang stabil, sekali gus meningkatkan perkembangan pesat industri berkaitan tenaga baharu.
Masa siaran: 19 Ogos 2022