Guia completa de S&L per a assecadors i mescladors per a materials catòdics de bateries de ions de liti

En el nostre article anterior, vam aprofundir en els equips associats amb els materials ànòdics per a bateries de ions de liti. Avui, centrem el nostre atenció en els equips essencials utilitzats en la producció de materials càtodics, un component crucial de les bateries de ions de liti que alimenten els vehicles de nova energia.

Materials catòdics: el cor de les bateries d'ions de liti

Els materials catòdics tenen un paper fonamental en les bateries de liti-ió, ja que formen el nucli de la font d'energia per als vehicles de nova energia. Hi ha principalment tres tipus de materials catòdics: fosfat de liti-ferro (LFP), manganat de liti (LMO) i bateries de liti ternàries.

L'LFP, com a material de càtode, compta amb diversos avantatges, com ara una llarga vida útil, un excel·lent rendiment de seguretat i uns costos de fabricació relativament baixos. Tanmateix, té l'inconvenient d'una menor densitat d'energia. Les bateries de liti ternàries, en canvi, estan compostes per una proporció específica de níquel-cobalt-alumini (NCA) o níquel-cobalt-manganès (NCM). Gràcies a la seva alta densitat d'energia, s'han convertit en l'opció preferida per a la majoria dels vehicles de nova energia, amb aproximadament el 60% dels cotxes equipats amb elles. A finals del 2018, la densitat d'energia de les cel·les monolítiques xineses havia arribat als 265 Wh/kg. El 2019, CATL va llançar les bateries de liti ternàries 811, aconseguint una impressionant densitat d'energia de fins a 304 Wh/kg. Aquesta alta densitat d'energia ha permès als vehicles elèctrics convencionals aconseguir un quilometratge de més de 400 km, i alguns models poden arribar fins a 500 km, alleujant eficaçment l'ansietat per l'autonomia dels usuaris de vehicles elèctrics.

La cadena de la indústria de materials catòdics

La part superior de la cadena de la indústria de materials catòdics consisteix en matèries primeres minerals com el liti, el cobalt i el níquel, juntament amb altres minerals relacionats. Aquestes matèries primeres es combinen amb agents conductors i aglutinants per produir precursors. Mitjançant un procés de síntesi específic, aquests precursors es transformen en materials catòdics adequats per a diverses aplicacions. A continuació es mostra un diagrama estructural detallat que il·lustra tota la cadena de la indústria de materials catòdics.

Mètodes generals de preparació

Síntesi en fase sòlida

Aquest mètode normalment implica moldre i barrejar sals de liti com el carbonat de liti amb compostos de cobalt o níquel. Posteriorment, la barreja passa a l'etapa de reacció de sinterització. Tot i que és relativament senzill i les matèries primeres són fàcilment accessibles, cosa que el va fer popular en el desenvolupament inicial de les bateries de liti, té certes limitacions. Aquestes inclouen una capacitat limitada, una uniformitat i estabilitat deficients de la barreja i una qualitat inconsistent entre lots.

Mètode complex

En aquest mètode, s'utilitzen complexos orgànics per preparar precursors complexos que contenen ions de liti, cobalt o vanadi, seguits de reaccions de sinterització. Els avantatges d'aquest mètode són un millor efecte de mescla, una uniformitat i estabilitat millorades i una capacitat més alta en comparació amb el mètode de fase sòlida.

Mètode sol-gel

Originari del mètode de preparació de partícules ultrafines desenvolupat a la dècada de 1970, el mètode Sol-gel s'utilitza per produir materials de càtode. A més dels beneficis del mètode complex, millora significativament la capacitança dels materials d'elèctrode preparats. Com a resultat, ha experimentat un ràpid desenvolupament tant a nivell nacional com internacional.

Mètode d'intercanvi iònic

El LiMnO2 preparat mitjançant el mètode d'intercanvi iònic presenta una capacitat de descàrrega reversible de 270 mA•h/g, cosa que el converteix en una nova àrea d'interès per a la recerca a causa del seu rendiment estable d'elèctrode i la seva alta capacitat. Tanmateix, la seva implementació pràctica actualment és un repte a causa dels passos que requereixen molt de temps i energia, com ara la recristal·lització i l'evaporació.

Procés de producció

El següent gràfic mostra un procés de producció típic per a materials catòdics. S&L juga un paper vital proporcionant equips de mescla per a la fase prèvia a la primera sinterització, mescladors per lots diferencials per al producte acabat i fins i tot assecadors de paletes durant la producció de materials catòdics amb alt contingut de níquel.

Selecció d'equips

Mescladora d'arada - Sèrie LDH

El mesclador d'arada és una opció indispensable per barrejar materials de bateries de liti, especialment precursors ternaris. Consta d'un cos cilíndric, un agitador d'arada, un conjunt de picadora, un sistema d'accionament i una vàlvula de descàrrega. Amb l'ajuda de picadores d'alta velocitat que trenquen els grumolls, el material experimenta un moviment de convecció centrífuga durant la barreja d'alta velocitat, aconseguint una excel·lent homogeneïtat de barreja en un curt període.

Avantatges:

Alta eficiència: un temps de barreja curt garanteix una major productivitat.

Fàcil manteniment: Convenient per a la neteja i el manteniment.

Disseny especialitzat: Chopper d'alta velocitat adaptat per a aplicacions de bateries de liti.

Aïllament: Arades ceràmiques resistents al desgast o recobriment de carbur de tungstè per separar els materials de la bateria de liti dels ions metàl·lics.

Durabilitat: Recipient resistent al desgast amb un revestiment ceràmic a l'interior del cos del mesclador per a un major aïllament.

Segellat: Segells especials per a l'eix principal i els picadors dissenyats específicament per a la indústria de les bateries de liti.

Personalització: Opcions de vàlvules de descàrrega personalitzades disponibles per a la indústria de bateries de liti.

Assecador de pales d'arada - Sèrie LPH

El procés d'assecat és crucial en la producció de productes amb alt contingut de níquel. En afegir una camisa calefactor, un disseny de buit i un filtre de pols al mesclador original, el material humit pot formar una barreja de convecció al llarg de la paret del cilindre, garantint un escalfament uniforme dins d'un període de temps específic. El cos del mesclador està fet de material de titani resistent al desgast, que també és resistent a la corrosió, garantint la qualitat del producte. També es pot equipar amb un filtre de retrocés madur.

Mesclador de cinta - sèrie WLDH

El mesclador de cinta horitzontal s'utilitza àmpliament per minimitzar les diferències de mescla per lots en el producte final. Composta per un cos especial en forma d'U, elements de mescla de cinta, un sistema d'accionament i una vàlvula de descàrrega, la cinta exterior empeny els materials des dels dos extrems cap al centre, mentre que la cinta interior mou els materials des del mig cap als dos extrems. Això crea un moviment de convecció que garanteix una homogeneïtat de mescla perfecta.

Avantatges:

Barreja suau: Barreja suau per evitar danys a les propietats físiques del material.

Opcions estructurals: Múltiples opcions per a l'estructura del cos del mesclador, incloent-hi formes en forma d'U, de gota i de cilindre.

Aïllament d'ions: Cintes dobles amb recobriment de carbur de tungstè per aïllar els materials de la bateria de liti dels ions metàl·lics.

Prevenció de fuites: Segellat especial de l'eix principal dissenyat per evitar fuites de material.

Casos d'usuari

Des del 2018, S&L Group ha estat en estreta col·laboració amb SHANSHAN Technology, subministrant contínuament equips tant per a materials d'ànode com de càtode, incloent-hi el reactor GBF, el mesclador de cinta horitzontal WLDH i el mesclador d'arada LDH. A través d'aquesta associació, S&L ha desenvolupat un conjunt complet de solucions de mescla per a càtodes de bateries de liti, com ara el revestiment ceràmic del cos del mesclador, el recobriment de carbur de tungstè de l'agitador, el segell mecànic de l'eix principal i el disseny professional del sistema d'accionament.

Mirant cap al futur

Després d'anys servint a líders de la indústria com Umicore, LG, SK, Ronbay, Shanshan, Changyuan LICO i altres en la indústria de les bateries de liti amb equips de mescla d'alta qualitat i eficients, S&L ha superat amb èxit nombrosos reptes. Com a resultat, ha adquirit un coneixement profund de la tecnologia bàsica i les característiques dels materials implicats en la producció de matèries primeres per a bateries de liti, posicionant-se per a un èxit continu en el mercat en evolució de les bateries de liti.