埃爾派粉體科技

石墨負極材料研磨成型工藝

碳材料是目前鋰離子電池使用的主要負極材料,其性能影響著鋰離子電池的質量、成本和安全性。決定負極材料性能的因素不僅是原材料和工藝配方,還有高效節能的碳石墨粉碎、球化、整形和分級技術。

針對負極材料發展趨勢,尤其是提高在更細粒度下的整形效率和整形效果、以及表面包覆處理等需要,埃爾派開發了基於機械力表面修飾的批次式球化(包覆)機CUM系列,以及配套工藝。CUM系列主要用於人造石墨、天然石墨用CSM類機械粉碎整形機(內分級磨粉機)之後的後續表面整形,在長時間的低速機械力作用下,顆粒表面的形狀被進一步修復,比表面積大大降低,而粉體粒徑改變很小,成品得率較高,或者粒度範圍更窄,或者使顆粒表面得到較好的包覆成膜。

石墨負極材料的機械衝擊磨粉碎和整形

主要指標

原料:粉碎後的石墨粉末(含生焦和熟焦)
原料指標:D50:5~20um
單位產能:600-1000kg/h/臺

超微粉碎設備內置粉碎機和分級機,物料進入後,經過粉碎盤四周的錘頭反覆碰撞粉碎後,進入分級區,通過分級輪的離心分級,細粉被抽走,粗顆粒落回粉碎區繼續粉碎整形。

成套裝置主要有整形機、外置分級機、旋風集料器、脈衝除塵器和引風機等組成,整形後的多數成品分級機下部出口收集,少量微粉在脈衝除塵器收集。引風機為整套系統提供必需的負壓,系統在負壓下運行,無粉塵飛揚。

本系統在分級機入口設有三通管路,可以設計成過整形機或者直接進入分級機,視工藝需要。

生焦機械衝擊磨粉碎

主要指標

原料:石油原料焦和針狀焦(含水率<10%)
原料粒度:<5mm
成品粒度:D50:5~30μm

機體內腔為圓筒形,上部分為超微分級機,下部分為超微粉碎機。粉碎室由粉碎盤和磨塊組成,用來將物料擊碎成細粉;分級室由分級葉輪組成,能把細粉分成粒度達標品和未達標品兩種規格,達標品經出料管排出,由旋風集料器收集。未達標品沿分流環內壁回落到粉碎室,繼續粉碎直到達標為止。

粉碎盤和分級葉輪分別由各自的驅動裝置驅動,分級葉輪的轉速可調,用以調節產品粒度。螺旋喂料裝置在機體內側壁,用來把物料均勻的送入粉碎室,加料量可以通過調整轉速來實現。

成套裝置主要由加料螺旋、粉碎機、旋風集料器、脈衝除塵器和引風機等組成。經粗碎後小於5mm的原料進入超細分級磨粉碎,粉碎後的多數成品在旋風集料器收集,少量微粉在脈衝除塵器收集,乾淨的氣體經引風機排出。引風機為整套系統提供必需的負壓,系統在負壓下運行,無粉塵飛揚。

熟焦環輥磨粉碎工藝

主要指標

原料:熟焦(含水<3%)
原料粒度:<10mm
成品粒度:D50: 5~30μm
臺時產量: 0.4-0.5T/h/臺

原料通過定量進料送入磨粉系統進行超細磨粉。磨輥分為上下多層,每層磨輥在公轉和自轉過程中,產生強大的離心力,在磨輥與磨環之間產生強烈的滾磨作用。在離心力和磨輥旋轉力場的驅動下,被粉碎物料進入由磨輥和磨環組成的磨削區,在強大的擠壓壓力和磨削力的作用下被粉碎。粉碎後的物料落入卸料盤上,由上升氣流帶動沿分流環向上至分級區進行分級,合格的細粉通過分級輪進入收集系統,粗料沿分流環內壁進入破碎腔進行再粉碎。

該技術全過程採用除塵器、引風機、氣力輸送系統、磨機隔音系統的有效組合,以及對每個粉塵點的嚴格控制,採用優質過濾材料,確保粉塵的達標排放,整個生產過程清潔環保。

瀝青氣流磨粉碎工藝

主要指標

原料:瀝青
原料粒度:<5mm
成品粒度:D50: 4~6μm
臺時產量: 0.9-1T/h/臺

氣流粉碎機、除塵器、引風機組成一整套粉碎系統。壓縮空氣經過濾乾燥後,通過拉瓦爾噴嘴高速噴射入粉碎腔,在多股高壓氣流的交匯點處物料被反覆碰撞、磨擦、剪切而粉碎,粉碎後的物料在風機抽力作用下隨上升氣流運動至分級區,在高速旋轉的分級渦輪產生的強大離心力作用下,使粗細物料分離,符合粒度要求的細顆粒通過分級輪進入旋風分離器和除塵器收集,粗顆粒下降至粉碎區繼續粉碎。

*以上數據是從以前的生產實踐中獲得的,實際產量因不同製造商的材料質量要求而異。可以定製更大的設備。

天然鱗片石墨製備二次負極材料

原料: ≤100目細鱗片結構,含碳量在 90-95%以上的天然石墨
工藝:粉碎—球化—提純—整形分級—包覆—碳化—解聚—篩分—成品

原料通過CSM710型專用磨粉機進行超細粉碎,將原料粒徑粉碎至粒徑D50:21-23μm的微粉,便於下一流程工序做球形化處理;

通過CSM510型配置FW280型高效分級機串聯流程將顆粒製備成粒徑D50:19-20μm的球化石墨顆粒,通過氣流輸送,進入CSM410型配置FW280型高效分級機串聯流程將粒徑變成D50:16-17μm土豆形石墨顆粒;

做好形狀的半成品通過化學提純工序,將石墨顆粒含碳量提純至99.95%-99.99%,然後根據客戶要求進行粒徑再次整形和分級,通過專用包覆機和其他溶劑有效包覆,到石墨化爐進行高溫碳化,然後通過解聚機解聚和篩分,最後檢驗包裝。

人造石墨(生焦類)製備鋰電負極粉碎整形工藝

原料通過超細粉碎機粉碎後成為粒徑6~18um(D50)的粉體,然後進入整形分級系統,顆粒在這裡被逐漸整形成類球形,粒徑滿足具體的指標要求(D10,D50,D90和振實密度等)。同樣,系統中配置了超微分級機,可以及時的將整形後產生的超微顆粒分離出去。

關鍵設備及工藝

石墨粉碎整形系統

CSM-V內分級式粉碎機
(立式)

經典的內分級式粉碎機,用途廣泛,性價比比較高。下部為超微粉碎機,上部為超微分級機。

物料由螺旋加料機加到粉碎盤的外緣,被粉碎盤圓周上的磨塊帶動獲得一定的加速度,在粉碎盤和齒圈組成的粉碎區內相互碰撞粉碎後,在上升氣流的帶動下進入分級區,合格細粉經分級輪排出,較粗顆粒沿分流環內部回落至粉碎區繼續粉碎。

CSM-WH連續式整形系統

成套系統由整形機、分級機、旋風集料器、除塵器和引風機組成。待整形物料由加料系統均勻的加入整形機,經過整形機的整形後,進入外分級機,外分級機負責剔除細粉。整形機的主機滿足D50指標要求,整形機的內置分級機滿足D90指標要求,外分級機滿足D10指標要求。

該系統共三個出口,外分級機下來的是粗顆粒,旋風集料器下來的是成品,除塵器下來的是微粉。

CSM-WH內分級式粉碎機(臥式加高型)

側重於整形的機型,分級腔加高,重新設計了流場。
特點:
A、磨塊分佈在粉碎盤的二邊佈置,確保每一顆顆粒都經過整形區;
B、獨立的分級腔,使上升氣流和粗顆粒返回氣流不再相互衝突;
C、內部無流速小於6m/s的區域,避免了積料現象。

CUM-P棒銷磨解聚系統

成套系統由棒銷磨、二級分級機、除塵器和引風機組成。待解聚物料由加料系統均勻的加入棒銷磨,經過棒銷磨的多層棒銷充分解聚後,進入分級區,第一級分級負責剔除出大顆粒,滿足D90指標要求,大顆粒可以返回棒銷磨繼續解聚;第二級分級負責剔除細粉,滿足D10指標要求。棒銷磨滿足滿足D50指標要求。

該系統共三個出口,第一級分級下來的是粗顆粒,第二級分級下來的是成品,除塵器下來的是微粉。

棒銷磨工作原理

側重於負極材料造粒後團聚體打散。
工作原理:當物料經加料裝置送入粉碎腔後,在轉盤高速旋轉作用下,物料也跟隨加速旋轉,同時在離心力作用下向外周方向運動。在此過程中,物料在轉盤與靜盤上的銷棒之間發生強烈碰撞而被粉碎,並且越往外粉碎程度越劇烈。由於轉盤和靜盤各有3層銷棒圈,所以物料的粉碎作用較為充分,使得出料細度較細、粒徑均勻。