正極材料および負極材料の製造

リチウムイオン電池用の無機電極材料の製造では、高温固相反応が最も一般的に使用されます。高温固相反応：固相物質を含む反応物が一定の温度で一定時間反応し、さまざまな元素間の相互拡散により化学反応を起こし、一定の温度で最も安定な化合物を生成するプロセスを指します。固体-固体反応、固体-気体反応、固体-液体反応を含みます。

ゾルゲル法、共沈法、水熱法、ソルボサーマル法を用いた場合でも、通常は固相反応や高温での固相焼結が必要となる。これは、リチウムイオン電池の動作原理では、電極材料が Li+ の挿入と除去を繰り返すことができるため、格子構造が十分に安定している必要があり、そのためには活物質の結晶性が高く、結晶構造が規則的である必要があるためです。 。これは低温条件下では実現が困難なため、現在実際に使用されているリチウムイオン電池の電極材料は基本的に高温での固相反応によって得られます。

正極材料処理生産ラインには、主に混合システム、焼結システム、粉砕システム、水洗システム（高ニッケルのみ）、包装システム、粉末搬送システム、インテリジェント制御システムが含まれます。

リチウムイオン電池用の正極材料の製造に湿式混合プロセスが使用される場合、乾燥の問題が頻繁に発生します。湿式混合プロセスで使用される溶媒が異なると、乾燥プロセスや装置も異なります。現在、湿式混合プロセスで使用される溶媒は主に 2 種類あります。非水溶媒、つまりエタノール、アセトンなどの有機溶媒です。水溶剤。リチウムイオン電池の正極材料を湿式混合するための乾燥装置には、主に真空回転乾燥機、真空レーキ乾燥機、スプレー乾燥機、真空ベルト乾燥機が含まれます。

リチウムイオン電池用正極材料の工業生産では通常、高温固相焼結合成プロセスが採用されており、その中核となる重要な設備は焼結炉です。リチウムイオン電池正極材料製造用の原料は均一に混合・乾燥された後、焼結炉に投入され、その後、炉から搬出されて粉砕・分級工程に入ります。正極材料の製造では、温度制御温度、温度均一性、雰囲気制御と均一性、連続性、生産能力、エネルギー消費量、キルンの自動化度などの技術的および経済的指標が非常に重要です。現在、正極材料の製造に使用される主な焼結装置は、プッシャーキルン、ローラーキルン、ベルジャー炉です。

◼ ローラーキルンは連続加熱焼結を行う中型トンネルキルンです。

◼ 炉の雰囲気に応じて、プッシャーキルンと同様に、ローラーキルンもエアキルンと雰囲気キルンに分けられます。

• エアキルン：主にマンガン酸リチウム材料、コバルト酸リチウム材料、三元材料などの酸化性雰囲気を必要とする材料の焼結に使用されます。
• 大気キルン: 主に NCA 三元材料、リン酸鉄リチウム (LFP) 材料、黒鉛アノード材料、および大気 (N2 または O2 など) ガス保護を必要とするその他の焼結材料に使用されます。

◼ ローラーキルンは転がり摩擦方式を採用しているため、キルンの長さは推進力の影響を受けません。理論的には無限大になる可能性があります。キルンキャビティ構造の特徴は、製品を焼成するときのより良い一貫性、そして大きなキルンキャビティ構造は、炉内の空気の流れの動き、製品の排水とゴムの排出をより促進します。本格的な大量生産を実現するためのプッシャーキルンに代わる好ましい設備です。

◼ 現在、リチウムイオン電池のコバルト酸化リチウム、三元系、マンガン酸リチウムおよびその他の正極材料はエアローラーキルンで焼結され、リン酸鉄リチウムは窒素で保護されたローラーキルンで焼結され、NCAはローラーで焼結されています。酸素で守られた窯。