Série de matériaux d'anode de batterie lithium-ion cinq - méthode de préparation du matériau d'anode en graphite

Si une entreprise de batterie lithium-ion est comparée à un chef, le matériau d'électrode négative est un légume dur. Comment bien fabriquer ce légume dur est la principale responsabilité des ingénieurs de la majorité des fabricants de batteries au lithium, et la qualité du légume dur lui-même doit être prise en compte. La capacité des maîtres maraîchers est maintenant, et ces maîtres maraîchers sont les fabricants de matériaux négatifs. En tant que dernier article de la série des connaissances de base des électrodes négatives, je vais remonter à la source et mener une exploration préliminaire du processus de production des matériaux d'électrodes négatives, dans l'espoir de vulgariser les connaissances de base pour la majorité des collègues de la batterie au lithium.

1. Le processus de production de graphite artificiel

Les gens pensent souvent que la fabrication de matériaux d'électrodes négatives est très simple, il suffit de jeter les matières premières dans le four de frittage et d'augmenter la température pour le frittage, mais cette compréhension est très superficielle. La préparation du graphite artificiel doit passer par quatre processus majeurs de "concassage, granulation, graphitisation et criblage" et de nombreux petits processus. Les deux maillons de la granulation et de la graphitisation présentent des barrières techniques élevées, qui ne sont pas simples. Un simple frittage fera l'affaire. Commençons par les matières premières du graphite artificiel :

Les agrégats de graphite artificiel sont divisés en trois catégories : série charbon, série pétrole et série mixte charbon et pétrole. Parmi eux, le coke en aiguilles à base de charbon, le coke en aiguilles à base de pétrole et le coke de pétrole sont les plus largement utilisés. En ce qui concerne le marché actuel, le coke d'aiguille est utilisé comme matière première pour les électrodes négatives haut de gamme, et le coke de pétrole bon marché est utilisé comme matière première pour les électrodes négatives moyennes et bas de gamme. Le liant agit pour lier les différentes particules entre elles.

Le premier est le processus de prétraitement. Selon les besoins du produit, les matières premières en graphite et l'asphalte sont mélangées dans des proportions différentes, puis le broyeur à jet est réalisé. Les matières premières broyées entrent dans le processus de granulation. Le processus de granulation est divisé en pyrolyse et broyage à boulets. Le processus de criblage, la taille, la distribution et la morphologie de la granulation affecteront directement les performances du matériau d'électrode négative, qui ont été traitées dans le sujet précédent et ne seront pas décrites en détail ici ; le processus de pyrolyse est un processus de chauffage et d'agitation par gradient, qui peut être Pour le produit intermédiaire, le processus de criblage par broyage à billes est un processus de broyage à billes mécanique. Les grosses particules sont broyées en plus petites. A ce moment, le produit entre dans le processus de graphitisation, et est fritté à différentes températures selon les besoins pour obtenir des produits avec différents degrés de graphitisation. Enfin, un broyage à billes est effectué. Il existe de nombreux petits processus au milieu du criblage, et chaque fabricant est différent, donc je ne les répéterai pas ici.

La graphitisation est un traitement thermique à haute température dans lequel le produit à préparer est placé dans un milieu protecteur dans un four de graphitisation et chauffé à haute température, de sorte que la grille plane de l'atome de carbone hexagonal est transformée à partir du chevauchement désordonné du bidimensionnel l'espace au chevauchement ordonné de l'espace tridimensionnel, et a une structure de graphite. Dans le processus, à mesure que la température de frittage augmente, les défauts de la structure du graphite deviennent de moins en moins nombreux et le degré de graphitisation devient de plus en plus élevé, mais dans le processus de production proprement dit, la répartition de la température est souvent inégale, ce qui nécessite une réflexion sur le équipement. Le procédé rend la distribution de température plus uniforme, rend le chauffage de l'ensemble du matériau plus uniforme et améliore la pureté du produit.

2. Le processus de production du graphite naturel

Les étapes sont également les quatre principaux processus de concassage, granulation, graphitisation et criblage. En raison des défauts du graphite naturel, des étapes telles que la sphéroïdisation, l'élimination magnétique et le revêtement de surface doivent également être effectuées, ce qui améliore également les propriétés physiques du graphite naturel. et les performances électrochimiques.
Avec le développement de la technologie, la production de graphite artificiel avec du graphite naturel comme matière première est également réalisée en même temps. Après tout, mon pays possède un vaste territoire et d'abondantes réserves de graphite naturel. Cependant, il existe encore des problèmes majeurs à l'heure actuelle, et la voie du processus et les technologies associées sont encore en développement. parmi.

3. Procédé de production de microsphères de mésocarbone (MCMB)

Lorsque les composés de brai sont traités thermiquement, une polycondensation thermique se produit pour former des sphères de mésophase anisotrope.

C'est une particule sphérique qui peut être étroitement emballée pour former une électrode à haute densité ; a une faible surface, ce qui réduit les réactions secondaires lors de la charge et de la décharge ; la structure cristalline interne est disposée radialement, ce qui signifie qu'il y a de nombreuses surfaces exposées sur sa surface Le bord du cristal de graphite, qui lui permet d'être chargé et déchargé à une densité de courant élevée, a été largement utilisé dans l'alimentation et la charge rapide batteries lithium-ion.

4. Processus de production d'autres matériaux en graphite

Carbone mou : communément appelé matériau en carbone facilement graphitable, il s'agit d'un matériau en carbone amorphe qui peut être graphitisé en dessous de 2000 °C, avec une faible cristallinité, un grand espacement entre les couches, une capacité irréversible élevée pour la première décharge et aucun plateau de tension évident. Il peut laisser passer le coke de pétrole et le coke d'aiguille. fritté;

Carbone dur : communément appelé matériau carboné difficile à graphitiser, il est difficile à graphitiser à des températures supérieures à 3000 °C. Généralement, les matériaux de résine de carbone, le noir d'acétylène et d'autres substances ont un espacement intercouche approprié, aucune expansion évidente pendant la charge et la décharge, et ont de bonnes performances de charge et de décharge. , a été largement utilisé au Japon.

Avec les progrès de la technologie de production d'électrodes négatives, certains fabricants peuvent revêtir la surface du graphite artificiel avec du carbone mou ou du carbone dur, ce qui garantit non seulement la capacité élevée du graphite artificiel pour la charge et la décharge, mais permet également au matériau lui-même d'avoir une haute - taux de charge et capacité de décharge. et de bonnes performances à haute et basse température, mais le coût sera proportionnellement plus élevé.

Résumé : Cet article présente brièvement les étapes et les processus de production des microsphères de graphite artificiel, de graphite naturel et de mésocarbone. Chaque entreprise a sa propre technologie et son propre processus de production. Les matériaux d'anode performants seront également progressivement développés et produits en série, et l'ensemble de l'industrie des batteries lithium-ion progressera également en conséquence. Jusqu'à présent, la série de matériaux d'anode se termine ici. J'espère que la majorité des collègues de la batterie au lithium pourront donner des avis précieux pour promouvoir le développement commun de l'industrie.