चीन: ब्याट्री अग्रदूतहरूको उत्पादनको लागि प्रविधिहरू? 

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको लागि चिनियाँ पूर्ववर्तीहरूको बारेमा कुरा गर्दा, धेरैले तुरुन्तै विशाल स्केल र कम मूल्यको कल्पना गर्छन्। तर यसले प्रायः बिन्दुलाई हराउँछ - वास्तविक प्राविधिक दौड टनेजको बारेमा धेरै होइन, तर कणहरूको स्थिरता, प्रक्रियाहरूको शुद्धता र एक विशिष्ट क्याथोड सामग्रीमा रेखा अनुकूलन गर्ने क्षमताको बारेमा हो। नयाँ खेलाडीहरूले गर्ने सबैभन्दा सामान्य गल्ती भनेको उपकरणहरू किनेपछि उनीहरूले प्रविधि पनि किने भन्ने सोच्नु हो। तर वास्तवमा, संश्लेषणको सूक्ष्मताहरू, पीपीएम स्तरमा अशुद्धताहरूको नियन्त्रण, सुकाउने सूक्ष्मताहरू - यो जहाँ प्रिमियम उत्पादन र दोषपूर्ण उत्पादन बीचको भिन्नता छ।

पाउडर देखि अग्रगामी सम्म: जहाँ भाला फुट्छ

आउनुहोस् एक प्रतीत हुने आधारभूत लिनुहोस् - coprecipitation विधि द्वारा निकल-कोबाल्ट-म्यांगनीज (NCM) पूर्ववर्तीको संश्लेषण। पाठ्यपुस्तकमा, सबै कुरा सरल छ: लवण र क्षार मिलाउनुहोस्, पीएच र तापमान नियन्त्रण गर्नुहोस् - तपाईंले इच्छित गोलाकार एग्लोमेरेटहरू प्राप्त गर्नुहुन्छ। वास्तवमा, हरेक चरण गल्तीहरूको लागि क्षेत्र हो। उदाहरण को लागी, समाधान को आपूर्ति को गति। यो एकरूपता पूरा गर्न स्वचालित गर्न सम्भव देखिन्छ। तर यदि तपाईंले रिएक्टरमा एकाग्रतामा स्थानीय उतार-चढावलाई ध्यानमा राख्नुहुन्न भने, विशेष गरी ठूलो मात्रामा, एकरूप क्षेत्रहरूको सट्टा तपाईंले "मिश्रित" क्षेत्रहरू पाउनुहुनेछ। साना र ठूला कणहरूबाट। त्यसोभए यो क्याथोड तहको गठनको क्रममा तपाईंलाई सताउन फिर्ता आउनेछ।

प्रायोगिक लाइनमा हाम्रो प्रारम्भिक प्रयासहरू मध्ये एक यस बिन्दुमा ठीक असफल भयो। हामीले अग्रसरको उच्च घनत्वलाई पछ्यायौं र समाधानमा धातुहरूको एकाग्रता बढायो। सामूहिक उपज बढेको छ, तर समाप्त ब्याट्रीको विशेषताहरू छैनन्। यसलाई खोल्दा, यो पत्ता लाग्यो कि धेरै तीव्र वृद्धिको कारण ठूला कणहरू भित्र गुफाहरू बनेको थियो। पछिको लिथिएशनको समयमा, लिथियमले गहिराइमा समान रूपमा प्रवेश गर्न सकेन। हामीले एकाग्रता, मिश्रण गति र रिएक्टरमा बस्ने समय बीचको सन्तुलनमा फर्कनुपर्‍यो। यो एक क्लासिक केस थियो जहाँ एक प्यारामिटर अनुकूलन गर्दा अन्य सबैलाई अन्धाधुन्ध रूपमा मार्छ।

वा धुनुहोस्। अवशिष्ट सल्फेट वा सोडियम लामो ब्याट्री जीवन चक्रको मृत्यु हो। धेरै मानिसहरू सोच्छन्: "अझ धेरै डियोनाइज्ड पानी खन्याऔं र सबै काम हुनेछ?"। तर अत्यधिक धुलाई कण सतहको अक्सिडेशनमा जान्छ, विशेष गरी उच्च निकल सामग्रीको साथ रचनाहरूको लागि। त्यसपछि तपाईले विश्लेषणमा यो अक्साइड तह फेला पार्नुहुन्छ, र यसले लिथियम आयनहरूको लागि बाधाको रूपमा काम गर्दछ। हामीले सम्पूर्ण प्रक्रिया निर्माण गर्नुपर्दछ: धुने पानीको विद्युतीय चालकता अनुगमन, अन्तिम चरणहरूमा निष्क्रिय वातावरण प्रयोग गरेर। यो "भान्सा" हो जुन प्याटेन्टमा सादा पाठमा लेखिएको छैन।

उपकरण र यसको प्रकृति

उपकरणको बारेमा बोल्दै, एकले त्यस्ता खेलाडीहरू उल्लेख गर्न असफल हुन सक्दैनचेङ्दु यिझी टेक्नोलोजी कं। 2013 मा Huaxi टेक्नोलोजी अन्तर्गत डिजाइन संस्थानको रूपमा स्थापित, 120 मिलियन युआनको दर्ता पूंजीको साथ, यो कम्पनी धेरै चिनियाँ निर्माताहरूको लागि आपूर्ति श्रृंखलामा लगातार उपस्थिति हो। तिनीहरूको वेबसाइटyzkjhx.ruदृष्टिकोणलाई राम्रोसँग प्रतिबिम्बित गर्दछ: तिनीहरू केवल रिएक्टरहरू वा ड्रायरहरू बेच्दैनन्, तर पूर्ण चक्र इन्जिनियरिङ प्रस्ताव गर्छन्। व्यवहारमा यसको अर्थ के हो? उदाहरणका लागि, मैले छलफल गरेको ती स्थानीय एकाग्रता उतार-चढ़ावलाई कम गर्न उनीहरूले अभिकर्मक आपूर्ति प्रणालीलाई पुन: डिजाइन गर्न मद्दत गर्न सक्छन्।

तर राम्रो "हार्डवेयर" को साथ पनि प्राविधिक नियमहरू कुञ्जी रहन्छन्। मलाई एउटा लाइन भएको एउटा कथा याद छ जहाँ फलामको अशुद्धता घटाउन विशेष मिश्र धातुबाट बनेका रिएक्टरहरू प्रयोग गरिन्थ्यो। तिनीहरूले सोडियम हाइड्रोक्साइड आपूर्तिकर्ता परिवर्तन नगरेसम्म सबै कुरा सही थियो। नयाँ उत्पादनले क्लोराइडको अलिकति उच्च स्तर देखाएको छ। धेरै प्रक्रियाहरूको लागि महत्त्वपूर्ण छैन, तर हाम्रो अवस्थामा यो बिस्तारै सुरु भयो, मानक विधिहरूद्वारा लगभग पत्ता लगाउन नसकिने, मिश्र धातुको त्यो धेरै सुरक्षात्मक तहलाई कोर्रोड गर्दछ। फलाम उत्पादनमा गयो। दोष केवल समाप्त कक्षहरूको परीक्षण चरणमा देखा पर्‍यो - 200 चक्र पछि क्षमतामा गिरावट। हामीले सम्पूर्ण ब्याचको लागि पूर्ववर्तीको गहन ICP-MS विश्लेषण नगरेसम्म हामीले एक हप्ताको लागि कारण खोज्यौं।

त्यसैले निष्कर्ष: उपकरण एक प्रणाली हो। तपाईले सबैभन्दा महँगो रिएक्टर किन्न सक्नुहुन्छचेङ्दु यिझी टेक्नोलोजी कं, तर यदि तपाईंको स्रोत नुन, पानी, पसलको वातावरण, र मध्यवर्ती उत्पादनको रसद पनि एकल, नियन्त्रित लूपमा निर्माण गरिएको छैन भने, लगातार गुणस्तर प्राप्त हुनेछैन। प्रायः यो यी प्रक्रियाहरूको जंक्शनहरूमा हुन्छ - संश्लेषण र धुने बीच, सुकाउने र क्याल्सिनेसन बीच - जुन गुणस्तरमा मुख्य हानि हुन्छ।

आवश्यकताहरूको विकास: NCM 523 बाट उच्च-निकेल यौगिकहरू

पहिले, NCM 523 वा 622 को प्रभुत्वको समयमा, अग्रगामीका लागि आवश्यकताहरू अधिक उदार थिए। अब, NCM 811, NCA, र अझ ९०% निकेल भएको सामग्रीमा संक्रमण भएपछि, सबै कुरा कडा परिमाणको आदेश भएको छ। उच्च-निकेल यौगिकहरू अवशिष्ट नमीको लागि अत्यन्तै संवेदनशील हुन्छन्। पानीको निशानहरूले पनि सतहमा प्रतिक्रिया ट्रिगर गर्न सक्छ जसले समाप्त ब्याट्रीमा ग्यासहरू निस्कन्छ। तसर्थ, सुकाउने र त्यसपछिको भण्डारण महत्वपूर्ण चरणहरू भएका छन्।

हामीले भ्याकुम सुकाउने मोडहरू चयन गर्न धेरै समय बितायौं। तापमान धेरै उच्च छ - सतह ओक्सीकरण सुरु हुन्छ र लिथियमको हानि लिथिएसन चरणमा हुन्छ। धेरै कम छ र तपाईले माध्यमिक कण भित्र न्यानोक्रिस्टलहरू बीचको माइक्रोपोरहरूबाट सोखिएको पानी हटाउन सक्षम हुनुहुने छैन। यो निकास ग्यास को ओस बिन्दु को नियन्त्रण संग एक बहु-चरण मोड परिचय गर्न आवश्यक थियो। यो एउटा केस हो जहाँ टेक्नोलोजी साधारण क्याबिनेट ड्रायरहरू भन्दा धेरै टाढा गएको छ।

अर्को बिन्दु morphology छ। उच्च उर्जाका लागि केवल घना क्षेत्रहरू मात्र होइन, तर प्रायः छिद्रपूर्ण वा खोक्रो संरचनाहरू चाहिन्छ जसले साइकल चलाउँदा भोल्युमेट्रिक परिवर्तनहरूको लागि राम्रो क्षतिपूर्ति दिन्छ। यस्तो संरचनालाई नियन्त्रित रूपमा प्राप्त गर्नु आफैमा एउटा कला हो। यहाँ, समाधानमा additives र विशेष मिश्रण मोडले भूमिका खेल्छ, रिएक्टरमा निश्चित हाइड्रोडायनामिक अवस्थाहरू सिर्जना गर्दछ। केही चिनियाँ प्रयोगशालाहरूले उत्कृष्ट नमूनाहरू प्रदर्शन गर्छन्, तर 10 क्यूबिक मिटरको औद्योगिक रिएक्टरमा यसलाई दोहोर्याउनु एकदम फरक स्तरको जटिलताको कार्य हो।

गुणस्तर नियन्त्रण: विश्वास नगर्नुहोस्, जाँच गर्नुहोस्

यस उद्योगमा, पागल नियन्त्रण सामान्य हो। अग्रसरको प्रत्येक ब्याच चरणको लागि मानक XRD र आकारविज्ञानको लागि SEM मात्र होइन। विशिष्ट सतह क्षेत्रको लागि BET, लेजर विवर्तन विश्लेषकको साथ कण आकारको विश्लेषण (र तिनीहरू D50 मा मात्र होइन, तर सम्पूर्ण वितरण, विशेष गरी "पुच्छर" पनि हेर्छन्), स्टोइचियोमेट्री र अशुद्धताहरूको लागि ICP आवश्यक छ। मुख्य अशुद्धता - फलाम, सोडियम, क्याल्सियम, जस्ता - एकाइको स्तर वा पीपीएमको दशौं भागमा हुनुपर्छ।

तर यो पर्याप्त छैन। सबैभन्दा खुलासा परीक्षण "सिक्का सेल" प्रकारको परीक्षण कक्षहरूको उत्पादन हो। र तिनीहरूको पूर्ण साइकल। केवल इलेक्ट्रोकेमिकल परीक्षणहरूले सबै प्राविधिक सूक्ष्मताहरूको वास्तविक प्रभाव देखाउनेछ: डिस्चार्ज दर, समयसँगै क्षमताको हानि, र प्रतिबाधा। यो भयो कि पूर्ववर्ती सबै भौतिक र रासायनिक मापदण्डहरूमा आदर्श थियो, तर सेलले उच्च डिस्चार्जहरूमा असामान्य रूपमा उच्च भोल्टेज ड्रप देखायो। कारण कणहरूको सतहमा सबैभन्दा पातलो अमोर्फस तहमा हुन सक्छ, जुन SEM मा देखिँदैन। यसलाई उच्च-रिजोल्युसन TEM वा XPS जस्ता विधिहरूद्वारा मात्र पत्ता लगाउन सकिन्छ, तर यो गहिरो डिब्रीफिङको लागि हो।

तसर्थ, कार्यशालामा सधैं इलेक्ट्रोड र कक्षहरूको उत्पादनको लागि सानो पायलट लाइन छ। यो झ्याल हो? उत्पादन को वास्तविक व्यवहार मा। यस्तो प्रतिक्रिया बिना, तपाईं अन्धाधुन्ध काम गर्नुहुन्छ। तपाईले वर्षौंमा पाउडरको कमजोरता सुधार गर्न सक्नुहुन्छ, तर यसले ब्याट्री विशेषताहरूमा कुनै प्रभाव पार्दैन, किनभने "अडचन" फरक ठाउँमा थियो।

भविष्यलाई हेर्दै: अब के छ?

अब सबैजना उच्च-निकेल यौगिकहरूको बारेमा भावुक छन्, तर नयाँ चुनौतीहरू क्षितिजमा पहिले नै देखिने छन्। उदाहरणका लागि, LMFP (लिथियम म्यांगनीज आइरन फस्फेट) वा उच्च म्यांगनीज जस्ता कोबाल्ट-मुक्त सामग्री। तिनीहरूसँग पूर्ववर्तीहरूको संश्लेषणको लागि पूर्ण रूपमा फरक रसायन छ। यदि NCM को लागि यो हाइड्रोक्साइड वा कार्बोनेट को coprecipitation थियो, तब फस्फेट को लागी यो फरक प्रक्रिया थियो। वा बढ्दो लोकप्रिय ठोस-राज्य ब्याट्रीहरू - तिनीहरूलाई ठोस इलेक्ट्रोलाइटसँग राम्रो सम्पर्कको लागि विशेष सतह परिमार्जनको साथ अग्रगामीहरू आवश्यक पर्दछ।

अर्को दिशा गहिरो प्रशोधन हो। रिसाइक्लिंग टेक्नोलोजीहरू जसले स्क्र्याप ब्याट्रीहरूबाट सीधा तयार-निर्मित पूर्ववर्ती प्राप्त गर्न सम्भव बनाउँदछ, व्यक्तिगत नुनमा विभाजनको चरणलाई बाइपास गर्दै। यो अझै महँगो र गाह्रो छ, तर ESG आवश्यकताहरूको दबाब मात्र बढ्नेछ। चिनियाँ कम्पनीहरू, इन्जिनियरिङ केन्द्रहरू जस्ताचेङ्दु यिझी टेक्नोलोजी कं, पहिले नै सक्रिय रूपमा यस दिशामा अनुसन्धान र विकास सञ्चालन गर्दै छन्। तिनीहरूको स्रोतमाyzkjhx.ruतपाईंले पुनरुत्थानको लागि पायलट बिरुवाहरूको बारेमा जानकारी पाउन सक्नुहुन्छ।

त्यसोभए, अनौपचारिक रूपमा संक्षेपमा, म भन्न चाहन्छु: चीनमा पूर्ववर्ती उत्पादनको लागि प्रविधि जमेको कुत्तेमा होइन। यो एक जीवित, द्रुत रूपमा विकसित प्रक्रिया हो, जहाँ विशाल कारखानाहरूको बाह्य छाप पछि विवरणहरूमा टाइटानिक कार्य लुकाइएको छ। पम्प खुराक शुद्धता देखि इलेक्ट्रोकेमिकल परीक्षण डाटा व्याख्या को लागी। यहाँ सफलता सबैभन्दा ठूलो रिएक्टर द्वारा होइन, तर सबै चरणहरूमा सयौं प्यारामिटरहरू बीचको सम्बन्धको गहिराइले निर्धारण गरिन्छ। र यो ठ्याक्कै यो "फोहोर", प्रयोगशालाहरूमा र प्रयोगात्मक लाइनहरूमा अप्रत्याशित काम हो जसले चीनलाई यस खण्डमा नेतृत्व कायम राख्न अनुमति दिन्छ, निरन्तर बार उठाउँदै।