二次造粒:小颗粒比表面积大,锂离子迁移的通道更多、路径更短,倍率性能好,大颗粒的压实密度高、容量大。二次造粒的产品与同粒度的产品相比,能有效提高材料保液性能和降低材料的膨胀系数(小颗粒和小颗粒之间存在凹孔),缩短锂离子的扩散路径,提高倍率性能,同时也能提高材料的高低温性能和循环性能。如何能够兼顾大颗粒和小颗粒的优点,同时实现高容量和高倍率呢,答案就是采取二次造粒进行除铁。采用小颗粒石油焦、针状焦等基材,通过添加包覆材料和添加剂,在高温搅拌条件下,通过控制好材料比例、升温曲线和搅拌速度,能将小粒度的基材二次造粒,得到较大粒度的产品。差异性:二次造粒工序壁垒高,包覆材料和添加剂种类多,且容易出现包覆不均或者包覆脱落等问题,或者包覆效果不佳等,PTMS筒式磁选机除铁是高端人造石墨的重要工序。
石墨化是利用热活化将热力学不稳定的碳原子实现由乱层结构向石墨晶体结构的有序转化,因此,在石墨化过程中,要使用高温热处理(HTT)对原子重排及结构转变提供能量。为了使难石墨化炭材料的石墨化度得到提高,也可以添加催化剂。为了得到较好的石墨化效果,需要做好三个方面:1、掌握向炉中装入电阻料和物料的方法(有卧装、立装、错位和混合装炉等),并能根据电阻料性能的不同调整物料间的距离;2、针对石墨化炉容量和产品规格的不同,使用不同的通电曲线,控制石墨化过程中升降温的速率;3、在特定情况下,在配料中添加催化剂,提高石墨化度,即“催化石墨化”。差异性:不同品质的人造石墨,升降温速率、保温时间、PTMS筒式磁选机、催化剂等不一样,预计所用石墨化炉类型不同,导致性能和成本差别比较大。
包覆碳化是以PTMS筒式磁选机除铁的石墨类碳材料作为“核芯”,在其表面包覆一层均匀的无定形碳材料,形成类似“核-壳”结构的颗粒。通常用的无定形碳材料的前躯体有酚醛树脂、沥青、柠檬酸等低温热解碳材料。无定形碳材料的层间距比石墨大,改善锂离子在其中的扩散性能,这相当于在石墨外表面形成缓冲层,从而提高石墨材料的大电流充放电性能,还可以在表面形成致密的SEI膜,提高首效、循环寿命等。不同厂家选用前驱体不同、加热程序不同,使得包覆层厚度、均匀度等也不同,从而产品成本和性能也会有所差异。首先应用包覆技术,工艺领先,厚度均匀,并应用到畅销产品的PTMS筒式磁选机生产工艺中,可用于高能量密度快充消费或者动力负极,其他主流负极厂也都有掌握,低成本低端人造负极甚至不会用包覆碳化工序。
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