Graphite Box For Lithium-ion Battery Anode

Tygiel grafitowy używany do produkcji akumulatorów to specjalistyczny pojemnik na rdzeń do-obróbki wysokotemperaturowej (spiekania, karbonizacji i grafityzacji) materiałów elektrody dodatniej i ujemnej w procesie przygotowania akumulatorów litowo-jonowych. Dzięki swoim właściwościom, takim jak odporność na wysoką temperaturę, wysoka przewodność cieplna, niska zawartość zanieczyszczeń i obojętność chemiczna, zapewnia stabilne-środowisko reakcji w wysokiej temperaturze dla materiałów akumulatorów, bezpośrednio wpływając na czystość, strukturę i właściwości elektrochemiczne materiałów akumulatorów.
W łańcuchu przemysłu akumulatorów litowych tygiel grafitowy jest używany głównie do:
Materiały elektrod ujemnych: karbonizacja (1000–1500 stopni) i grafityzacja (2800–3000 stopni) koksu naftowego/koksu igłowego oraz spiekanie krzemowych-węglowych materiałów kompozytowych
Materiały elektrod dodatnich: spiekanie (700 ~ 1000 stopni) i synteza materiałów prekursorowych, takich jak LFP, NCM/NCA
Oczyszczanie materiału: Usuwanie zanieczyszczeń w celu zapewnienia czystości materiałów baterii (zanieczyszczenia metaliczne mniejsze lub równe 20 ppm)

Klasyfikacja według kształtu i struktury
Tygiel cylindryczny: Tradycyjny kształt, odpowiedni do ładowania wsadowego, równomierne pole cieplne, stosowany do grafityzacji materiałów elektrod ujemnych
Tygiel/tygiel kwadratowy: konstrukcja z wieloma-szczelinami, poprawiająca wykorzystanie przestrzeni, odpowiednia do ciągłych linii produkcyjnych w piecach rolkowych, szeroko stosowana do spiekania materiałów elektrod dodatnich i ujemnych
Tygiel z pokrywką: Dobre właściwości uszczelniające, zapobiega ulatnianiu się i utlenianiu substancji lotnych, stosowany w procesach wymagających kontroli atmosfery
Tygiel dzielony: łatwy do załadunku i rozładunku materiałów, odpowiedni do przenoszenia-materiałów o dużych rozmiarach, zmniejsza pracochłonność
Tygiel pusty: dobra przepuszczalność powietrza, sprzyjająca uwalnianiu substancji lotnych, odpowiednia do procesów karbonizacji materiałów o wysokiej-lotności

Sklasyfikowane według procesu aplikacyjnego

Graphitization-specific crucible: High temperature resistant (≥3000℃), excellent thermal shock resistance (>50 razy), stosowany do materiałów elektrod ujemnych poddawanych grafityzacji w wysokiej-temperaturze powyżej 2800 stopni
Tygiel-specyficzny do karbonizacji: odporny na wysokie temperatury (1200–1500 stopni), dobra przepuszczalność powietrza, stosowany do usuwania lotnych składników z materiałów prekursorowych
Tygiel do spiekania-specyficzny: dobra odporność na utlenianie, stosowany do spiekania materiałów elektrody dodatniej w atmosferze powietrza/tlenu
Tygiel próżniowy/w atmosferze obojętnej: dobra szczelność gazowa, stosowany do przetwarzania wrażliwych materiałów w środowisku-wolnym od tlenu

Podstawowe cechy wydajności (specyficzne dla produkcji akumulatorów)

Wydajność w-wysokiej temperaturze: ograniczona tolerancja i stabilność
Maksymalna temperatura robocza: do ponad 3000 stopni w atmosferze obojętnej, znacznie przekraczająca temperaturę w przypadku tradycyjnej ceramiki (1600 stopni) i tygli metalowych (1200 stopni)
Niski współczynnik rozszerzalności cieplnej: 2.8 - 4.5 × 10⁻⁶/stopień, utrzymujący stabilność strukturalną w wysokich temperaturach i redukujący odkształcenia
Dobra stabilność termiczna: prawie brak zmian fazowych i rozkładu poniżej 1800 stopni, co zapewnia dobrą integralność strukturalną podczas-długiego użytkowania
Właściwości termiczne: Efektywne przenoszenie ciepła i jednorodność
Wysoka przewodność cieplna: 120 - 150 W/m·K, 6 - 15 razy większa niż w przypadku tygli ceramicznych (10 - 20 W/m·K), zapewniająca równomierne nagrzewanie materiału
Szybkie nagrzewanie i chłodzenie: skrócenie cykli procesów, poprawa wydajności produkcji i zmniejszenie zużycia energii
Jednorodność pola cieplnego: ograniczenie lokalnego przegrzania materiałów, uniknięcie segregacji komponentów i zwiększenie spójności materiałów baterii

Parametry klucza wyboru

Czystość materiału: preferowanym materiałem anodowym jest izostatyczny tygiel grafitowy-o wysokiej czystości, o zawartości węgla większej lub równej 99,99% i zawartości popiołu mniejszej lub równej 10 ppm.
Temperatura procesu: Do procesu grafityfikacji należy dobrać tygiel na poziomie 3000 stopni. Do procesu kalcynacji można wybrać tygiel na poziomie 2000 stopni.
Środowisko atmosferyczne: W przypadku atmosfery utleniającej należy wybrać tygiel z powłoką przeciwutleniającą. W przypadku środowiska próżniowego należy wybrać tygiel o dobrej szczelności i pokrywę.
Specyfikacje rozmiarów: W oparciu o typ pieca (piec Achison, piec szeregowy wewnętrzny, piec z przenośnikiem rolkowym) i wydajność produkcyjną, wybierz odpowiednie rozmiary. Zaleca się, aby tygiel był wielokomorowy-w celu poprawy wydajności.
Okres użytkowania: w przypadku-produkcji na dużą skalę należy preferować produkty o okresie użytkowania większym lub równym 80 razy, aby zmniejszyć częstotliwość wymian i koszty.

Uwagi dotyczące użytkowania

Procedura podgrzewania wstępnego: W przypadku nowych tygli wymagany jest etapowy proces ogrzewania (temperatura pokojowa → 300 stopni / 1 godzina → 800 stopni / 2 godziny → temperatura robocza / 1 godzina), aby zapobiec parowaniu wilgoci i powodowaniu pęknięć.
Równomierne obciążenie: Unikaj nadmiernego obciążenia w jednym obszarze, co może prowadzić do nierównomiernego nagrzewania. W przypadku materiałów na elektrody ujemne obciążenie należy dostosować w zależności od zawartości substancji lotnych, aby zapobiec rozpryskom.
Kontrola atmosfery: Proces grafityzacji wymaga utrzymywania ściśle obojętnej atmosfery, aby zapobiec utlenianiu grafitu i zanieczyszczeniu materiału.
Zarządzanie chłodzeniem: Nie schładzaj szybko. Aby przedłużyć żywotność, należy zastosować chłodzenie pieca lub powolne chłodzenie.
Konserwacja: Po użyciu natychmiast oczyścić wszelkie pozostałe materiały. Regularnie sprawdzaj powierzchnię pod kątem pęknięć. W przypadku wykrycia jakichkolwiek problemów należy niezwłocznie wymienić komponenty.

Poprawa kierunku

Ultra-wysoka czystość: zawartość zanieczyszczeń wzrasta w kierunku ** mniejszej lub równej 5 ppm lub nawet mniejszej lub równej 1 ppm**, spełniając ekstremalne wymagania czystości stawiane akumulatorom-energetycznym-o dużej gęstości do materiałów.
Zwiększona odporność na utlenianie: Opracowywanie nowych powłok (takich jak powłoki kompozytowe SiC, BN), wydłużających żywotność w atmosferach utleniających do ** Większego lub równego 200 razy**
Lekka konstrukcja: Optymalizacja konstrukcji, zmniejszenie masy przy zachowaniu wytrzymałości, poprawa wydajności cieplnej i ładowności
Inteligentne monitorowanie: integracja czujników temperatury i systemów monitorowania naprężeń,-monitorowanie stanu tygla w czasie rzeczywistym, zapobieganie uszkodzeniom i wypadkom

Kierunki rozwoju aplikacji

Materiały-na baterie półprzewodnikowe: dostosuj się do wymagań-spiekania w wysokiej temperaturze dla elektrolitów-w stanie stałym i materiałów elektrod, opracuj specjalne tygle grafitowe, które wytrzymują wyższe temperatury (3500 stopni)
Baterie sodowe-jonowe: spełniają-wymagania przetwarzania w wysokiej temperaturze materiałów na baterie-sodowo-jonowe (takich jak węgiel twardy, fosforan sodowo-wanadowy), poszerzają zakres zastosowań
Recykling: Utworzenie systemu recyklingu tygli grafitowych, osiągnięcie recyklingu poprzez oczyszczanie i ponowne przetwarzanie, zmniejszenie emisji dwutlenku węgla i kosztów