सकारात्मक और नकारात्मक सामग्रियों का विनिर्माण

लिथियम आयन बैटरी के लिए अकार्बनिक इलेक्ट्रोड सामग्री की तैयारी में, उच्च तापमान ठोस अवस्था प्रतिक्रिया सबसे अधिक इस्तेमाल की जाती है। उच्च तापमान ठोस-चरण प्रतिक्रिया: उस प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिसमें ठोस-चरण पदार्थों सहित अभिकारक एक निश्चित तापमान पर समय की अवधि के लिए प्रतिक्रिया करते हैं और विभिन्न तत्वों के बीच आपसी प्रसार के माध्यम से रासायनिक प्रतिक्रियाएं उत्पन्न करते हैं ताकि एक निश्चित तापमान पर सबसे स्थिर यौगिकों का उत्पादन किया जा सके, जिसमें ठोस-ठोस प्रतिक्रिया, ठोस-गैस प्रतिक्रिया और ठोस-तरल प्रतिक्रिया शामिल है।

भले ही सोल-जेल विधि, सह-अवक्षेपण विधि, हाइड्रोथर्मल विधि और सोल्वोथर्मल विधि का उपयोग किया जाता है, उच्च तापमान पर ठोस-चरण प्रतिक्रिया या ठोस-चरण सिंटरिंग आमतौर पर आवश्यक है। ऐसा इसलिए है क्योंकि लिथियम-आयन बैटरी के कार्य सिद्धांत के लिए आवश्यक है कि इसकी इलेक्ट्रोड सामग्री बार-बार li + को सम्मिलित और निकाल सके, इसलिए इसकी जाली संरचना में पर्याप्त स्थिरता होनी चाहिए, जिसके लिए आवश्यक है कि सक्रिय सामग्रियों की क्रिस्टलीयता उच्च होनी चाहिए और क्रिस्टल संरचना नियमित होनी चाहिए। कम तापमान की स्थिति में इसे प्राप्त करना मुश्किल है, इसलिए वर्तमान में वास्तव में उपयोग की जाने वाली लिथियम-आयन बैटरी की इलेक्ट्रोड सामग्री मूल रूप से उच्च तापमान ठोस-अवस्था प्रतिक्रिया के माध्यम से प्राप्त की जाती है।

कैथोड सामग्री प्रसंस्करण उत्पादन लाइन में मुख्य रूप से मिश्रण प्रणाली, सिंटरिंग प्रणाली, क्रशिंग सिस्टम, जल धुलाई प्रणाली (केवल उच्च निकल), पैकेजिंग प्रणाली, पाउडर संदेश प्रणाली और बुद्धिमान नियंत्रण प्रणाली शामिल हैं।

लिथियम-आयन बैटरी के लिए कैथोड सामग्री के उत्पादन में जब गीली मिश्रण प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है, तो सुखाने की समस्या अक्सर सामने आती है। गीली मिश्रण प्रक्रिया में उपयोग किए जाने वाले विभिन्न सॉल्वैंट्स अलग-अलग सुखाने की प्रक्रिया और उपकरणों को जन्म देंगे। वर्तमान में, गीली मिश्रण प्रक्रिया में मुख्य रूप से दो प्रकार के सॉल्वैंट्स का उपयोग किया जाता है: गैर-जलीय सॉल्वैंट्स, अर्थात् कार्बनिक सॉल्वैंट्स जैसे इथेनॉल, एसीटोन, आदि; जल विलायक। लिथियम-आयन बैटरी कैथोड सामग्री के गीले मिश्रण के लिए सुखाने वाले उपकरण में मुख्य रूप से शामिल हैं: वैक्यूम रोटरी ड्रायर, वैक्यूम रेक ड्रायर, स्प्रे ड्रायर, वैक्यूम बेल्ट ड्रायर।

लिथियम-आयन बैटरी के लिए कैथोड सामग्री का औद्योगिक उत्पादन आमतौर पर उच्च तापमान ठोस-अवस्था सिंटरिंग संश्लेषण प्रक्रिया को अपनाता है, और इसका मुख्य और प्रमुख उपकरण सिंटरिंग भट्ठा है। लिथियम-आयन बैटरी कैथोड सामग्री के उत्पादन के लिए कच्चे माल को समान रूप से मिश्रित और सुखाया जाता है, फिर सिंटरिंग के लिए भट्ठे में लोड किया जाता है, और फिर भट्ठे से उतारकर कुचलने और वर्गीकरण प्रक्रिया में डाल दिया जाता है। कैथोड सामग्री के उत्पादन के लिए, तापमान नियंत्रण तापमान, तापमान एकरूपता, वातावरण नियंत्रण और एकरूपता, निरंतरता, उत्पादन क्षमता, ऊर्जा खपत और भट्ठे की स्वचालन डिग्री जैसे तकनीकी और आर्थिक संकेतक बहुत महत्वपूर्ण हैं। वर्तमान में, कैथोड सामग्री के उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले मुख्य सिंटरिंग उपकरण पुशर भट्ठा, रोलर भट्ठा और बेल जार भट्टी हैं।

◼ रोलर भट्ठा एक मध्यम आकार का सुरंग भट्ठा है जिसमें निरंतर हीटिंग और सिंटरिंग होती है।

◼ भट्ठी के वातावरण के अनुसार, पुशर भट्ठे की तरह, रोलर भट्ठे को भी वायु भट्ठा और वायुमंडल भट्ठे में विभाजित किया जाता है।

• वायु भट्ठी: मुख्य रूप से ऑक्सीकरण वातावरण की आवश्यकता वाले सिन्टरिंग सामग्रियों के लिए उपयोग किया जाता है, जैसे लिथियम मैंगनेट सामग्री, लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड सामग्री, टर्नरी सामग्री, आदि;
• वायुमंडल भट्ठा: मुख्य रूप से एनसीए टर्नरी सामग्री, लिथियम आयरन फॉस्फेट (एलएफपी) सामग्री, ग्रेफाइट एनोड सामग्री और अन्य सिंटरिंग सामग्री के लिए उपयोग किया जाता है, जिन्हें वायुमंडल (जैसे एन 2 या ओ 2) गैस संरक्षण की आवश्यकता होती है।

◼ रोलर भट्ठा रोलिंग घर्षण प्रक्रिया को अपनाता है, इसलिए भट्ठे की लंबाई प्रणोदन बल से प्रभावित नहीं होगी। सैद्धांतिक रूप से, यह अनंत हो सकता है। भट्ठा गुहा संरचना की विशेषताएं, उत्पादों को फायर करते समय बेहतर स्थिरता, और बड़ी भट्ठा गुहा संरचना भट्ठी में वायु प्रवाह की गति और उत्पादों के जल निकासी और रबर निर्वहन के लिए अधिक अनुकूल है। यह वास्तव में बड़े पैमाने पर उत्पादन का एहसास करने के लिए पुशर भट्ठा को बदलने के लिए पसंदीदा उपकरण है।

वर्तमान में, लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड, टर्नरी, लिथियम मैंगनेट और लिथियम-आयन बैटरी के अन्य कैथोड सामग्रियों को एक एयर रोलर भट्ठा में सिंटर किया जाता है, जबकि लिथियम आयरन फॉस्फेट को नाइट्रोजन द्वारा संरक्षित रोलर भट्ठा में सिंटर किया जाता है, और एनसीए को ऑक्सीजन द्वारा संरक्षित रोलर भट्ठा में सिंटर किया जाता है।