锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解液四大材料组成。
负极材料占锂电池成本的 6%~10%。
目前市场上的负极材料大多采用人造石墨和天然石墨。
人造石墨的骨料分为煤系、石油系以及煤和石油混合系三大类。
一般情况下,高比容量的负极采用针状焦作为原材料,普通比容量的负极采用石油焦作为原料。
沥青作为粘结剂。
人造石墨是将骨料和粘结剂进行破碎、造粒、石墨化、筛分而制成,生产工序大致如下:(1)预处理根据产品的不同,将石墨原料与沥青按不同比例混合,混合比例为100:(5~20),物料通过真空上料机转入料斗,然后由料斗放入空气流磨中进行气流磨粉,将5~10mm粒径的原辅料磨至5-10微米。
气流磨粉后采用旋风收尘器收集所需粒径物料,收尘率约为80%,尾气由滤芯过滤器过滤后排放,除尘效率大于99%。
滤芯材质为孔隙小于0.2微米的滤布,可将0.2微米以上的粉尘全部拦截。
风机控制整个系统呈负压状态。
(2)造粒造粒分为热解工序和球磨筛选工序。
热解工序:将中间物料1投入反应釜中,用N2将反应釜内空气置换干净,反应釜密闭,在2.5Kg的压力条件下,按照温度曲线进行电加热,于200~300℃搅拌1-3h,而后继续加热至400-500℃,搅拌得到粒径在10-20mm的物料,降温出料,即中间物料2。
反应釜中挥发气由风机抽出,经冷凝罐冷凝,液态以焦油状凝结,气态废气由风机引出,经活性炭过滤后排空。
球磨筛分工序:真空进料,将中间物料2输送至球磨机进行机械球磨,10~20mm物料磨制成6~10微米粒径的物料。
球磨制得的粉料经管道输送至筛分机进行筛分,筛下物用自动打包计量装置进行计量包装,得到中间物料3。
筛上物由管道真空输送返回球磨机再次球磨。
球磨和筛分全部密闭进行,物料采用真空输送,气料通过空气喷吹震打分离,气料分离后的含尘废气通过滤芯过滤器过滤后车间排放。
(3)外协石墨化石墨化工序采用外协加工的形式处理,将中间物料3就近委托碳素厂进行石墨化加工。
(4)球磨筛分石墨化后的物料通过真空输送到球磨机,进行物理混合、球磨,使用270目的分子筛进行筛分,筛下物进行检验、计量、包装入库。
筛上物进一步球磨达到粒径要求后在进行筛分。