ब्याट्री सामग्रीको लागि अग्रसरको उत्पादनको लागि प्रविधि

जब तिनीहरू क्याथोड सामग्रीका लागि अग्रदूतहरूको बारेमा कुरा गर्छन्, धेरै मानिसहरू तुरुन्तै संरचनाको बारेमा सोच्छन् - NCM, NCA, LFP। तर उत्पादन प्रविधि आफैंले रिएक्टरमा नुन मिसाउने मात्र होइन। यो एउटा चेन हो जहाँ प्रत्येक चरण, कच्चा मालदेखि सुकाउने सम्म, कणहरूको आकार विज्ञानलाई असर गर्छ, र त्यसैले ब्याट्रीको अन्तिम विशेषताहरू। क्रिस्टलाइजेसन र एग्लोमेरेशनको प्यारामिटरहरूलाई बेवास्ता गर्दा मात्र रसायनको शुद्धतामा ध्यान केन्द्रित गर्नु सामान्य गल्ती हो। Huaxi टेक्नोलोजीको आधारमा सिर्जना गरिएको डिजाइन इन्स्टिच्युटको रूपमा Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd. मा, हामीले 2013 देखि ठ्याक्कै त्यस्ता सूक्ष्मताहरूको सामना गरिरहेका छौं - जब सैद्धान्तिक रूपमा सही संरचनाले आवश्यक ऊर्जा घनत्व वा चक्र स्थिरता प्रदान गर्न सकेन।

कच्चा माल र पहिलो चरणहरू: जहाँ स्पष्ट दोष छ

म साधारणसँग सुरु गर्नेछु: सल्फेट, नाइट्रेट्स, हाइड्रोक्साइड्स - पूर्ववर्ती नुनको छनौट मात्र लागतमा निर्भर गर्दैन। नाइट्रेट्स, उदाहरणका लागि, वर्षा प्रतिक्रियाको छिटो गतिशास्त्र दिन्छ, तर तापक्रम र pH को कडा नियन्त्रण चाहिन्छ, अन्यथा, गोलाकार समुच्चयको सट्टा, सुईको आकारको अवक्षेपण प्राप्त हुन्छ, जसले त्यसपछि इलेक्ट्रोडको प्याकिंग घनत्वलाई मार्छ। हामी यिझी टेक्नोलोजीमा यसबाट गयौं - NCM 622 मा प्रारम्भिक परियोजनाहरू मध्ये एउटा यसमा ठ्याक्कै ठोकर खायो। प्रयोगशाला नमूनाहरू आदर्श थिए, तर पायलट लाइनमा मापन गर्दा, कणहरूले आफ्नो गोलाकारता गुमाए। यो पत्ता लाग्यो कि रिएक्टरमा समाधान खुवाउँदा समस्या स्थानीय एकाग्रता भिन्नतामा थियो - उपकरणसँग आदर्श मिश्रण सुनिश्चित गर्न समय थिएन।

र यहाँ अर्को बिन्दु हो जुन प्राय: लेखहरूमा छुटेको छ: पानीको गुणस्तर। हो, deionized पानी मानक हो। तर यसको अवशिष्ट विद्युतीय चालकता र अक्सिजन सामग्रीले संश्लेषण चरणमा म्यांगनीज वा कोबाल्ट आयनको अक्सीकरणलाई असर गर्न सक्छ। उच्च निकेल सामग्री यौगिकहरूको लागि विशेष रूपमा महत्वपूर्ण जहाँ भ्यालेन्स स्थिरता लामो चक्र जीवनको लागि महत्वपूर्ण छ। चेङ्दुको हाम्रो साइटमा, हामीले यसलाई रिएक्टरमा खुवाउनु अघि प्रवाहको अतिरिक्त डिएरेसन प्रस्तुत गर्‍यौं - यो एउटा महत्त्वपूर्ण विवरण हो, तर यसले क्यालसिनेशन पछि समाप्त पूर्ववर्तीमा लिथियम सामग्रीमा भिन्नता कम गर्न सम्भव बनायो।

र त्यहाँ आपूर्तिकर्ता संग एक कथा पनि छ। सबै निकल वा कोबाल्ट सल्फेटहरू बराबर बनाइएका छैनन्। सोडियम, क्याल्सियम, म्याग्नेसियमको सामग्री - यी तत्वहरूको ट्रेस मात्रा पनि अन्तिम क्याथोड सामग्रीमा माइग्रेट गर्न सक्छ र गिरावट केन्द्रहरूको रूपमा कार्य गर्न सक्छ। तसर्थ, हाम्रो संस्थान सधैं आधारभूत धातुहरूको लागि मात्र होइन, तर अशुद्धताहरूको लागि पनि विश्लेषणको पूर्ण प्याकेजमा जोड दिन्छ। र यहाँ, रासायनिक प्रविधिहरूमा Huaxi टेक्नोलोजीको अनुभव धेरै उपयोगी छ - तिनीहरूले कच्चा मालको गहिरो शुद्धिकरणको लागि विधिहरू विकास गरेका छन्, जुन हामी विशेष परियोजनाहरूको लागि अनुकूल गर्छौं।

सेडिमेन्टेशन रिएक्टर: द आर्ट अफ एग्रीगेशन कन्ट्रोल

प्रक्रियाको मुटु सह-वर्षा रिएक्टर हो। पीएच, तापमान, र अभिकर्मक आपूर्ति गति नियन्त्रण गर्ने बारे सबैलाई थाहा छ। तर थोरै मानिसहरूले हलचल र भित्ताहरूमा टाँसिएको तलछटको समस्याको बारेमा खुलेर कुरा गर्छन्। यो उत्पादनको हानि मात्र होइन - यो रिएक्टरमा हाइड्रोडाइनामिक्समा परिवर्तन हो, जसले कणहरूको बहुविभाजनमा वृद्धि गर्दछ। हाम्रा केही परीक्षणहरूमा हामीले आसंजन कम गर्न ब्लेड सामग्री र रिएक्टर कोटिंगको साथ प्रयोग गर्नुपर्‍यो। सधैं सफल हुँदैन - टेफ्लोन कोटिंगको एउटा संस्करण अन्ततः माइक्रोफ्लेक्समा फ्याँकियो र उत्पादनलाई दूषित बनायो।

गोलाकार माध्यमिक कणहरूमा प्राथमिक nanocrystals को एकत्रीकरण सायद सबैभन्दा नाजुक बिन्दु हो। मिश्रण गति, जटिल एजेन्ट को रूप मा अमोनिया को एकाग्रता, निवास समय - सबै कुरा आपसमा जोडिएको छ। यस्तो हुन्छ कि तपाईले ठूला एग्लोमेरेटहरू तोड्नको लागि मिक्सरको गति बढाउनुहुन्छ, तर एकै समयमा तपाईले डिपोजिसनको गतिशीलतालाई गति दिनुहुन्छ, र कणहरू कम पोरोसिटीको साथ धेरै घना हुन्छन्। र यो क्यालसिनेशनको समयमा लिथियम मिश्रण संग गर्भाधान को लागी खराब छ। एक आदर्श अग्रदूत केवल एक गोला होइन, यो एक इष्टतम आन्तरिक संरचना संग एक क्षेत्र हो। केही ग्राहकहरूका लागि, हामीले एग्लोमेरेटको ग्रेडियन्ट घनत्व प्राप्त गर्नको लागि साँघुरो दायरामा pH मा चक्रीय परिवर्तनहरू भएका मोडहरू विशेष रूपमा विकास गर्‍यौं - एक denser core र लूज शेल।

अनलाइन निगरानी पनि यहाँ उल्लेख गर्न लायक छ। pH र redox सम्भावित सेन्सरहरूको स्थापना सामान्य हो। तर साँच्चै स्थिर प्रक्रियालाई कण आकारको वास्तविक-समय नियन्त्रण चाहिन्छ, जस्तै लेजर विवर्तन। यो महँगो छ, र हरेक बोट यस्तो खर्चमा जाँदैन। Yizhi टेक्नोलोजीमा, हामी हाम्रो पायलट प्लान्टमा यस्तो प्रणाली प्रयोग गर्छौं, र यसबाट प्राप्त डाटा टेक्नोलोजी डिबग गर्नको लागि सुनौलो कोष हो। तपाइँलाई अनियन्त्रित एकत्रीकरण को शुरुवात को क्षण समात्न अनुमति दिन्छ वा, विपरित, कण क्रसिंग।

निस्पंदन, धुने, सुकाउने: अदृश्य गुणस्तर हानि

रिएक्टर पछि - यो देखिन्छ, मेकानिक्स। तर छैन। निस्पंदन र धुलाई सल्फेट वा नाइट्रेट आयनहरू, साथै अमोनिया हटाउने हो। यदि कुल्ला प्रभावकारी छैन भने, क्याल्सिनेसनको समयमा अवशिष्ट सल्फेटहरूले सल्फर अक्साइडहरू उत्पादन गर्नेछ, जसले लिथियमसँग प्रतिक्रिया गरेर कणहरूको सतहमा लिथियम सल्फेटहरू बनाउन सक्छ - एक क्षमता हत्यारा। हामीले पानी बचाउन फ्लश साइकल छोटो पार्ने प्रयास गर्दा हामीले यो सामना गर्‍यौं। बचत ब्याकफायर भयो - क्याथोड निर्माण भएपछि अग्रसर ब्याचले उच्च प्रतिबाधा देखायो। हामीले फिल्टरेट चालकताको नियन्त्रणको साथ बहु-चरण काउन्टरकरेन्ट धुनेमा फर्कनुपर्‍यो।

सुकाउने अर्को महत्वपूर्ण चरण हो। स्प्रे सुकाउने मानक हो। तर सुख्खा टावरको इनलेट र आउटलेटको तापक्रमले अवशिष्ट आर्द्रता मात्र होइन, पहिले नै सुकेका कणहरूको जमघटको डिग्री पनि निर्धारण गर्दछ। धेरै उच्च तापक्रम - कणहरू सिन्टर हुन्छन्, कडा गाँठहरू बनाउँछन् जुन त्यसपछि टुट्दैनन्। धेरै कम - पाउडर हाइग्रोस्कोपिक छ र भण्डारण को समयमा नमी प्राप्त गर्दछ। हामीले एनसीए पूर्ववर्तीका लागि शासन चयन गर्न लामो समय खर्च गर्यौं ताकि समूहको ढीला संरचना जोगाउन सकियोस्। एटोमाइजरमा निलम्बन आपूर्ति गर्ने विधि पनि महत्त्वपूर्ण छ - नोजलहरू बन्द गर्दा विभिन्न आकारका थोपाहरू निम्त्याउँछ र फलस्वरूप, कण आकारहरूको विस्तृत वितरणमा।

मध्यवर्ती उत्पादनको भण्डारण छुट्टै छलफलको लागि विषय हो। अग्रसर हाइग्रोस्कोपिक हो, विशेष गरी निकल युक्त। डबल पोलीथीन लाइनर र एक निष्क्रिय वातावरणको साथ ठूला झोलाहरूमा प्याकेजिङ एक आवश्यकता हो, विलासिता होइन। त्यहाँ एउटा साझेदार उद्यममा एउटा मामला थियो जहाँ झोलाहरू गुणस्तरहीन गोदाममा भण्डार गरिएको थियो। एक महिना पछि, पाउडरको आर्द्रता सामग्री 0.5% ले बढ्यो, जसले क्लम्पिंग र अर्को चरणमा लिथियम युक्त अभिकर्मक संग मिश्रणको एकरूपता संग समस्या निम्त्यायो।

क्याल्सिनेसन र त्यसपछिको परिवर्तनहरू

पूर्ववर्ती आफैं अझै क्याथोड सामग्री होइन। यो एक मिश्रित हाइड्रोक्साइड वा कार्बोनेट हो। मुख्य चरण लिथियम नुन (प्रायः Li2CO3 वा LiOH) संग ठोस चरण प्रतिक्रिया हो। यहाँ पूर्ववर्तीको उत्पादन प्रविधिले यो कति राम्रो थियो भनेर देखाउँछ। कण आकार वा अवशिष्ट अशुद्धतामा विषमताले अपूर्ण लिथिएशन वा स्थानीय ओभरहेटिंग निम्त्याउँछ। ओवन, वायुमण्डल (अक्सिजन वा हावा), तापमान प्रोफाइल सबै महत्त्वपूर्ण छन्।

हाम्रा परियोजनाहरूमा, हामी प्रायः ऊर्जा बचत गर्न क्याल्सिनेसन तापक्रम घटाउने अनुरोधहरू सामना गर्छौं। तर घना, कम-पोरोसिटी पूर्ववर्ती कणहरूको लागि आक्रामक निक्षेप अवस्थाहरूमा प्राप्त गरिएको, यसले काम नगर्न सक्छ - लिथियमलाई कण कोरमा फैलाउन समय हुँदैन। परिणाम ग्रेन्युलको केन्द्रमा लिथियमको कमी भएको सामग्री हो। तसर्थ, कहिलेकाहीँ यो तापमान कम नगर्ने सिफारिस गर्न आवश्यक छ, तर थप उपयुक्त आकारविज्ञान प्राप्त गर्नको लागि निक्षेप प्रक्रियालाई परिमार्जन गर्नुहोस्। यो व्यवस्थित काम हो।

क्याल्सिनेसन पछि, क्रसिङ, वर्गीकरण, र कहिलेकाहीं कोटिंग। र यहाँ फेरि पूर्ववर्ती उत्पादन चरणमा पेश गरिएका दोषहरू देखा पर्छन्। यदि त्यहाँ सुकाइसकेपछि कडा सिन्टेड एग्लोमेरेटहरू थिए भने, तिनीहरू क्याल्सिनेशन पछि उही कडा गाँठहरूमा परिणत हुनेछन्, र तिनीहरूलाई इच्छित अंशमा समान रूपमा कुच्न अत्यन्त गाह्रो हुनेछ। कोटिंग को लागी एल्युमिनियम अक्साइड संग मिश्रण पनि असमान हुनेछ। सबै कुरा चेनको सुरुवातबाट सुरु हुन्छ।

अन्तिम विचारहरू: किन परियोजना दृष्टिकोणले फरक पार्छ

त्यसोभए, अग्रगामी उत्पादनको लागि प्रविधि व्यञ्जनहरूको सेट होइन। यो रसायन विज्ञान, तरल गतिशीलता, गर्मी र मास स्थानान्तरण र सामग्री विज्ञान बीचको सम्बन्धको बुझाइ हो। कुनै पनि चरणमा त्रुटि अन्तिम उत्पादनलाई सताउनको लागि फिर्ता आउनेछ, र प्रायः यसको कारण यो भएको ठाउँ बाहेक अन्य ठाउँमा खोजिन्छ। त्यसैले चेंग्दु यिझी टेक्नोलोजी कं, लिमिटेड हामी एक डिजाइन संस्थानको रूपमा काम गर्छौं - हामी कच्चा पदार्थको छनोटदेखि समाप्त क्याथोड सामग्रीको परीक्षणसम्म सम्पूर्ण चेन ट्रेस गर्न सक्छौं र समस्याको मूल कारण पत्ता लगाउन सक्छौं।

हाम्रो 120 मिलियन युआनको पूँजी र Huaxi टेक्नोलोजीको आधारले हामीलाई सैद्धान्तिक रूपमा मात्र होइन, वास्तविक उपकरणहरूमा परीक्षणहरू सञ्चालन गर्न पाइलट स्केलसम्म अनुमति दिन्छ। यो अमूल्य छ। तपाईले दर्जनौं लेखहरू पढ्न सक्नुहुन्छ, तर मात्र जब तपाईले देख्नुहुन्छ कि रिएक्टरमा निलम्बनको रंग कसरी परिवर्तन हुन्छ जब खुराक असफल हुन्छ, वा तपाईले पाउडरको दुई ब्याचको प्रवाह क्षमतामा भिन्नता महसुस गर्नुहुन्छ जुन विभिन्न रेखाहरूबाट आएको थियो - तब मात्र उही व्यावसायिक प्रवृत्ति देखा पर्दछ।

अब नयाँ रचनाहरू - उच्च-निकेल NCM, कोबाल्ट-मुक्त सामग्रीहरू वरिपरि धेरै हल्ला छ। तर तिनीहरूको लागि आधार अझै पनि उस्तै छ - एक उच्च गुणस्तर, पुन: उत्पादन योग्य, माइक्रो-नियन्त्रित अग्रदूत। यसको उत्पादन प्रविधिको गहिरो अध्ययन बिना, ऊर्जा घनत्व र स्थायित्व बारे सबै महत्वाकांक्षी कथनहरू कागजमा रहनेछन्। र हाम्रो अनुभव, हामीले उल्लेख गरेका असफलताहरू सहित, यसको उत्तम पुष्टि हो। काम जारी छ, र मुख्य आविष्कारहरू प्रायः साना, गैर-स्पष्ट कमजोरीहरूलाई सच्याउनमा निहित हुन्छन्।