Graphite Box For Lithium-ion Battery Anode

Графитовый тигель, используемый при производстве аккумуляторов, представляет собой специализированный контейнер для-высокотемпературной обработки (спекания, карбонизации и графитизации) материалов положительных и отрицательных электродов в процессе подготовки литий-ионных аккумуляторов. Благодаря своим характеристикам устойчивости к высоким температурам, высокой теплопроводности, низкому содержанию примесей и химической инертности он обеспечивает стабильную высокотемпературную реакционную среду для материалов аккумуляторов, напрямую влияя на чистоту, структуру и электрохимические характеристики материалов аккумуляторов.
В цепочке производства литиевых батарей графитовый тигель в основном используется для:
Материалы отрицательных электродов: карбонизация (1000–1500 градусов) и графитизация (2800–3000 градусов) нефтяного кокса/игольчатого кокса, а также спекание кремний-углеродных композитных материалов.
Материалы положительных электродов: спекание (700~1000 градусов) и синтез материалов-прекурсоров, таких как LFP, NCM/NCA.
Очистка материала: удаление примесей для обеспечения чистоты материалов батареи (примеси металлов менее или равны 20 ppm).

Классифицируются по форме и строению.
Цилиндрический тигель: традиционная форма, подходит для периодической загрузки, однородное тепловое поле, используется для графитации материалов отрицательных электродов.
Квадратный тигель / тигель: конструкция с несколькими-пазами, улучшает использование пространства, подходит для непрерывных производственных линий роликовых печей, широко используется при спекании материалов положительных и отрицательных электродов.
Тигель с крышкой: хорошие герметизирующие свойства, предотвращает утечку и окисление летучих веществ, используется в процессах, требующих контроля атмосферы.
Разъемный тигель: легко загружать и выгружать материалы, подходит для работы с материалами-больших размеров, снижает трудоемкость.
Полый тигель: хорошая воздухопроницаемость, способствует выделению летучих веществ, подходит для процессов карбонизации материалов с высоким-высоким содержанием летучих веществ.

Классификация по процессу применения

Graphitization-specific crucible: High temperature resistant (≥3000℃), excellent thermal shock resistance (>50 раз), используется для материалов отрицательных электродов, подвергающихся высоко-графитизации при температуре выше 2800 градусов.
Тигель, предназначенный для карбонизации-: устойчив к высоким температурам (1200–1500 градусов), имеет хорошую воздухопроницаемость, используется для удаления летучих компонентов из исходных материалов.
Специальный тигель для спекания-: хорошая стойкость к окислению, используется для спекания материалов положительных электродов в атмосфере воздуха/кислорода.
Тигель с вакуумом/инертной атмосферой: хорошая газонепроницаемость, используется для обработки чувствительных материалов в среде,-бескислородной.

Основные характеристики производительности (специально для производства аккумуляторов)

Работа при высоких-температурах: ограничения устойчивости и устойчивости
Максимальная рабочая температура: до более 3000 градусов в инертной атмосфере, что намного превышает температуру традиционных керамических (1600 градусов) и металлических тиглей (1200 градусов).
Низкий коэффициент теплового расширения: 2.8 - 4.5 × 10⁻⁶/градус, обеспечивающий стабильность конструкции при высоких температурах и уменьшающий деформацию.
Хорошая термическая стабильность: практически отсутствует фазовый переход или разложение при температуре ниже 1800 градусов, что обеспечивает хорошую структурную целостность при длительном-использовании.
Термические свойства: эффективная теплопередача и однородность.
Высокая теплопроводность: 120 - 150 Вт/м·К, что в 6 - 15 раз выше, чем у керамических тиглей (10 - 20 Вт/м·К), что обеспечивает равномерный нагрев материала.
Быстрый нагрев и охлаждение: сокращение технологических циклов, повышение эффективности производства и снижение энергопотребления.
Однородность теплового поля: снижение локального перегрева материалов, предотвращение сегрегации компонентов и повышение однородности материалов аккумуляторов.

Ключевые параметры выбора

Чистота материала. Предпочтительным выбором в качестве материала анода является тигель изостатического графита высокой-чистоты с содержанием углерода более или равным 99,99 % и зольностью менее или равным 10 ppm.
Температура процесса: для процесса графитификации следует выбрать тигель с температурой 3000 градусов. Для процесса прокаливания можно выбрать тигель с температурой 2000 градусов.
Атмосфера: Для окислительной атмосферы следует выбирать тигель с антиоксидантным покрытием. Для вакуумной среды следует выбирать тигель с хорошей герметичностью и крышкой.
Спецификации размеров: выберите подходящие размеры в зависимости от типа печи (печь Ачисона, печь с внутренним серийным приводом, печь с рольгангом конвейера) и производственной мощности. Для повышения эффективности рекомендуется иметь тигель с несколькими-отсеками.
Срок службы. При крупномасштабном-производстве следует отдавать предпочтение изделиям со сроком службы более 80 раз, чтобы снизить частоту замены и затраты.

Примечания по использованию

Процедура предварительного нагрева: Для новых тиглей требуется поэтапный процесс нагрева (комнатная температура → 300 градусов/1 час → 800 градусов/2 часа → рабочая температура/1 час), чтобы предотвратить испарение влаги и образование трещин.
Равномерная загрузка: избегайте чрезмерной загрузки в одной области, это может привести к неравномерному нагреву. Для материалов отрицательных электродов загрузку следует регулировать в соответствии с содержанием летучих веществ, чтобы предотвратить разбрызгивание.
Контроль атмосферы. Процесс графитации требует поддержания строгой инертной атмосферы для предотвращения окисления графита и загрязнения материала.
Управление охлаждением: Не охлаждайте быстро. Используйте охлаждение печи или медленное охлаждение, чтобы продлить срок службы.
Техническое обслуживание: После использования немедленно очистите все оставшиеся материалы. Регулярно осматривайте поверхность на наличие трещин. При обнаружении каких-либо проблем незамедлительно замените компоненты.

Улучшение направления

Сверх-высокая чистота: содержание примесей приближается к ** менее или равному 5 ppm или даже менее или равному 1 ppm**, что соответствует высочайшим требованиям к чистоте материалов, предъявляемым к батареям с высокой-энергией-плотностью.
Повышенная стойкость к окислению: разработка новых покрытий (таких как композитные покрытия SiC, BN), увеличение срока службы в окислительной атмосфере до ** более или равного 200 раз**
Легкая конструкция: оптимизация конструкции, снижение веса при сохранении прочности, повышение теплового КПД и грузоподъемности.
Интеллектуальный мониторинг: интеграция датчиков температуры и систем мониторинга нагрузки, мониторинг состояния тигля-в режиме реального времени, предотвращение повреждений и несчастных случаев.

Направления расширения приложения

Материалы твердотельных-батарейных батарей: адаптируйтесь к требованиям высоко-спекания твердотельных-электролитов и электродных материалов, разрабатывайте специальные графитовые тигли, способные выдерживать более высокие температуры (3500 градусов).
Натриево-ионные-ионные аккумуляторы. Соответствуют требованиям к высоко-обработке материалов ионно-натриевых аккумуляторов-(таких как твердый углерод, фосфат натрия-ванадия), расширяют области применения.
Переработка: создать систему переработки отходов графитового тигля, обеспечить переработку путем очистки и переработки, сократить выбросы углерода и затраты.