Met de snelle ontwikkeling van nieuwe energievoertuigen wereldwijd is de marktvraag naar anodematerialen voor lithiumbatterijen aanzienlijk toegenomen. Volgens statistieken zijn de acht grootste anodebedrijven in de sector van plan om in 2021 hun productiecapaciteit uit te breiden tot bijna een miljoen ton. Grafitisering heeft de grootste impact op de index en de kosten van anodematerialen. De grafitiseringsapparatuur in China heeft vele soorten, een hoog energieverbruik, zware vervuiling en een lage mate van automatisering, wat de ontwikkeling van grafietanodematerialen tot op zekere hoogte beperkt. Dit is het belangrijkste probleem dat dringend moet worden opgelost in het productieproces van anodematerialen.
1. Huidige situatie en vergelijking van een negatieve grafitiseringsoven
1.1 Atchison negatieve grafitiseringsoven
In het gemodificeerde oventype, gebaseerd op de traditionele grafitiseringsoven van de Aitcheson-oven, wordt de originele oven geladen met een grafietsmeltkroes als drager van negatief elektrodemateriaal (de smeltkroes is geladen met gecarboniseerde negatieve elektrode-grondstof), de ovenkern is gevuld met verwarming weerstandsmateriaal, de buitenlaag is gevuld met isolatiemateriaal en ovenwandisolatie. Na elektrificatie wordt een hoge temperatuur van 2800 ~ 3000 ℃ voornamelijk gegenereerd door de verwarming van het weerstandsmateriaal, en het negatieve materiaal in de smeltkroes wordt indirect verwarmd om de steeninktvorming op hoge temperatuur van het negatieve materiaal te bereiken
1.2. Grafitiseringsoven met interne warmteserie
Het ovenmodel is een verwijzing naar de seriële grafitiseringsoven die wordt gebruikt voor de productie van grafietelektroden, en verschillende elektrodekroezen (geladen met negatief elektrodemateriaal) zijn in de lengterichting in serie geschakeld. De elektrodekroes is zowel een drager als een verwarmingslichaam, en de stroom gaat door de elektrodekroes om hoge temperaturen te genereren en het interne negatieve elektrodemateriaal direct te verwarmen. Bij het GRAFItisatieproces wordt geen gebruik gemaakt van weerstandsmateriaal, wat de procesverrichting van het laden en bakken vereenvoudigt en het warmteopslagverlies van weerstandsmateriaal vermindert, waardoor het energieverbruik wordt bespaard
1.3 Grafitiseringsoven van het rasterdoostype
De nummer 1 toepassing neemt de laatste jaren toe, de belangrijkste is geleerd Serie acheson grafitiseringsoven en aaneengeschakelde technologiekenmerken van grafietoven, ovenkern van het gebruik van meerdere stukken anodeplaatroostermateriaal doosstructuur, materiaal in de kathode in de grondstof, door alle sleufverbindingen tussen de anodeplaatkolom zijn vast, elke container, het gebruik van een anodeplaatafdichting met hetzelfde materiaal. De kolom en de anodeplaat van de materiaaldoosstructuur vormen samen het verwarmingslichaam. De elektriciteit stroomt door de elektrode van de ovenkop in het verwarmingslichaam van de ovenkern, en de gegenereerde hoge temperatuur verwarmt direct het anodemateriaal in de doos om het doel van grafitisering te bereiken
1.4 Vergelijking van drie soorten grafitiseringsovens
De grafitiseringsoven met interne warmtereeks is bedoeld om het materiaal direct te verwarmen door de holle grafietelektrode te verwarmen. De “Joule-warmte” die wordt geproduceerd door de stroom door de elektrodekroes wordt meestal gebruikt om het materiaal en de kroes te verwarmen. De verwarmingssnelheid is snel, de temperatuurverdeling is uniform en het thermische rendement is hoger dan bij de traditionele Atchison-oven met weerstandsmateriaalverwarming. De rasterkastgrafietoven maakt gebruik van de voordelen van een seriële grafitiseringsoven met interne warmte en gebruikt de voorgebakken anodeplaat met lagere kosten als verwarmingslichaam. Vergeleken met de seriële grafitiseringsoven is de laadcapaciteit van de rasterkastgrafietoven groter en wordt het energieverbruik per producteenheid dienovereenkomstig verminderd
2. Ontwikkelingsrichting van een negatieve grafitiseringsoven
2. 1 Optimaliseer de omtrekmuurstructuur
Momenteel is de thermische isolatielaag van verschillende grafitiseringsovens voornamelijk gevuld met roet en petroleumcokes. Dit deel van het isolatiemateriaal tijdens de productie van oxidatie bij hoge temperaturen verbrandt, telkens wanneer de belasting uit de noodzaak komt om een speciaal isolatiemateriaal te vervangen of aan te vullen, de vervanging van het proces van een slecht milieu, hoge arbeidsintensiteit.
Kan overwegen om speciale hoge sterkte en hoge temperatuur cement metselwerk muurstick adobe te gebruiken, de algehele sterkte te verbeteren, de muur in de hele werkingscyclus stabiliteit bij vervorming te garanderen, tegelijkertijd baksteennaadafdichting, overmatige luchtdoorstroming door de bakstenen muur te voorkomen scheuren en voegopeningen in de oven verminderen het oxidatieverlies van isolatiemateriaal en anodematerialen;
De tweede is het installeren van de algehele bulk mobiele isolatielaag die buiten de ovenwand hangt, zoals het gebruik van zeer sterke vezelplaat of calciumsilicaatplaat. De verwarmingsfase speelt een effectieve afdichtings- en isolatierol, de koude fase is gemakkelijk te verwijderen voor snelle afkoeling; Ten derde wordt het ventilatiekanaal in de bodem van de oven en in de ovenwand geplaatst. Het ventilatiekanaal neemt de geprefabriceerde roostersteenstructuur over met de vrouwelijke monding van de riem, terwijl het het cementmetselwerk op hoge temperatuur ondersteunt en rekening houdt met de geforceerde ventilatiekoeling in de koude fase.
2. 2 Optimaliseer de voedingscurve door numerieke simulatie
Momenteel wordt de stroomtoevoercurve van de grafitiseringsoven met negatieve elektrode gemaakt op basis van de ervaring, en wordt het grafitiseringsproces op elk moment handmatig aangepast op basis van de temperatuur en ovenconditie, en er is geen uniforme standaard. Het optimaliseren van de verwarmingscurve kan uiteraard de energieverbruiksindex verlagen en de veilige werking van de oven garanderen. Het NUMERIEKE MODEL VAN de naalduitlijning MOET met wetenschappelijke middelen worden VASTGESTELD volgens verschillende randvoorwaarden en fysieke parameters, en de relatie tussen de stroom, spanning, totaal vermogen en de temperatuurverdeling van de dwarsdoorsnede in het grafietisatieproces moet worden geanalyseerd, zodat om de juiste stooklijn te formuleren en deze tijdens de daadwerkelijke werking voortdurend aan te passen. Zoals in de vroege fase van krachtoverbrenging is het gebruik van hoge krachtoverbrenging, dan snel het vermogen verminderen en dan langzaam stijgen, vermogen en dan het vermogen verminderen tot het einde van het vermogen
2. 3 Verleng de levensduur van de smeltkroes en het verwarmingslichaam
Naast het energieverbruik bepaalt de levensduur van de smeltkroes en de verwarmer ook rechtstreeks de kosten van negatieve grafitisering. Voor grafietsmeltkroezen en grafietverwarmingslichamen, het productiebeheersysteem voor het laden, redelijke controle van de verwarmings- en koelsnelheid, automatische smeltkroesproductielijn, versterking van de afdichting om oxidatie te voorkomen en andere maatregelen om de recyclingtijden van de smeltkroes te verlengen, waardoor de kosten van grafiet effectief worden verlaagd inkten. Naast de bovenstaande maatregelen kan de verwarmingsplaat van een grafitiseringsoven met roosterbox ook worden gebruikt als verwarmingsmateriaal van voorgebakken anode, elektrode of vast koolstofhoudend materiaal met hoge weerstand om de grafitiseringskosten te besparen.
2.4 Rookgasbeheersing en benutting van restwarmte
Het rookgas dat tijdens de grafitisering wordt gegenereerd, is voornamelijk afkomstig van vluchtige stoffen en verbrandingsproducten van anodematerialen, koolstofverbranding aan het oppervlak, luchtlekkage enzovoort. Aan het begin van het opstarten van de oven ontsnappen een groot aantal vluchtige stoffen en stof, de werkplaatsomgeving is slecht, de meeste bedrijven beschikken niet over effectieve behandelingsmaatregelen, dit is het grootste probleem dat de gezondheid en veiligheid op het werk van operators in de productie van negatieve elektroden beïnvloedt. Er moeten meer inspanningen worden geleverd om de effectieve opvang en het beheer van rookgassen en stof in de werkplaats uitvoerig te overwegen, en er moeten redelijke ventilatiemaatregelen worden genomen om de werkplaatstemperatuur te verlagen en de werkomgeving van de grafitisatiewerkplaats te verbeteren.
Nadat het rookgas via het rookkanaal in de gemengde verbranding van de verbrandingskamer kan worden verzameld, verwijdert u het grootste deel van het teer en stof in het rookgas. Verwacht wordt dat de temperatuur van het rookgas in de verbrandingskamer hoger is dan 800 ℃, en de restwarmte van het rookgas kan worden teruggewonnen via de restwarmte-stoomketel of mantelwarmtewisselaar. De RTO-verbrandingstechnologie die wordt gebruikt bij de behandeling van koolstofasfaltrook kan ook als referentie worden gebruikt en het asfaltrookgas wordt verwarmd tot 850 ~ 900 ℃. Door verbranding door warmteopslag worden het asfalt, de vluchtige componenten en andere polycyclische aromatische koolwaterstoffen in het rookgas geoxideerd en uiteindelijk ontleed in CO2 en H2O, en kan de effectieve zuiveringsefficiëntie meer dan 99% bereiken. Het systeem heeft een stabiele werking en een hoge werkingssnelheid.
2. 5 Verticale continue negatieve grafitiseringsoven
De bovengenoemde verschillende soorten grafitiseringsovens zijn de belangrijkste ovenstructuur van de productie van anodemateriaal in China, het gemeenschappelijke punt is periodieke intermitterende productie, laag thermisch rendement, laden is voornamelijk afhankelijk van handmatige bediening, de mate van automatisering is niet hoog. Een soortgelijke verticale continue negatieve grafitiseringsoven kan worden ontwikkeld door te verwijzen naar het model van de calcineringsoven voor aardoliecokes en de bauxietcalcineringsschachtoven. De weerstands-ARC wordt gebruikt als warmtebron op hoge temperatuur, het materiaal wordt continu afgevoerd door zijn eigen zwaartekracht, en de conventionele waterkoeling of vergassing-koelstructuur wordt gebruikt om het materiaal op hoge temperatuur in het uitlaatgebied te koelen, en het pneumatische transportsysteem voor poeder wordt gebruikt om het materiaal buiten de oven af te voeren en aan te voeren. Het type OVEN kan een continue productie realiseren, het warmteopslagverlies van het ovenlichaam kan worden genegeerd, zodat de thermische efficiëntie aanzienlijk wordt verbeterd, de voordelen op het gebied van output en energieverbruik duidelijk zijn en de volledig automatische werking volledig kan worden gerealiseerd. De belangrijkste problemen die moeten worden opgelost zijn de vloeibaarheid van poeder, de uniformiteit van de grafitiseringsgraad, veiligheid, temperatuurbewaking en koeling, enz. Er wordt aangenomen dat met de succesvolle ontwikkeling van de oven om de industriële productie op te schalen, dit een revolutie in de wereld zal veroorzaken. het gebied van de grafitisering van negatieve elektrodes.
3 de knooptaal
Het grafietchemische proces is het grootste probleem waarmee fabrikanten van anodemateriaal voor lithiumbatterijen kampen. De fundamentele reden is dat er nog steeds enkele problemen zijn op het gebied van energieverbruik, kosten, milieubescherming, automatiseringsgraad, veiligheid en andere aspecten van de veelgebruikte periodieke grafitiseringsoven. De toekomstige trend van de industrie is de ontwikkeling van een volledig geautomatiseerde en georganiseerde ovenstructuur met continue emissieproductie, en het ondersteunen van volwassen en betrouwbare hulpprocesfaciliteiten. Tegen die tijd zullen de grafitiseringsproblemen waar bedrijven mee kampen aanzienlijk zijn verbeterd en zal de industrie een periode van stabiele ontwikkeling ingaan, wat de snelle ontwikkeling van nieuwe energiegerelateerde industrieën zal stimuleren.
Posttijd: 19 augustus 2022