カソード材料
リチウムイオン電池用無機電極材料の製造において、最も一般的に利用されているのは高温固相反応です。高温固相反応とは、固相物質を含む反応物が一定温度で一定時間反応し、様々な元素間の相互拡散を介して化学反応を起こし、特定の温度で最も安定した化合物を生成するプロセスを指します。これには、固体-固体反応、固体-気体反応、固体-液体反応が含まれます。
ゾルゲル法、共沈法、水熱法、ソルボサーマル法を用いる場合でも、通常は高温での固相反応または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上、電極材料がリチウム（Li+）の挿入と脱離を繰り返し行えることが求められるため、格子構造が十分な安定性を持つ必要があるためである。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ことが求められる。これは低温条件下では実現が困難であるため、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、基本的に高温固相反応によって得られている。
カソード材料加工生産ラインには、主に混合システム、焼結システム、粉砕システム、水洗浄システム（高ニッケルのみ）、包装システム、粉体搬送システム、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正極材料の製造において湿式混合プロセスを用いる場合、乾燥の問題がしばしば発生します。湿式混合プロセスで使用する溶媒の種類によって、乾燥プロセスと乾燥装置も異なります。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。1つは非水溶媒、つまりエタノールやアセトンなどの有機溶媒です。もう1つは水溶媒です。リチウムイオン電池正極材料の湿式混合に使用される乾燥装置には、主に真空ロータリー乾燥機、真空レーキ乾燥機、スプレー乾燥機、真空ベルト乾燥機などがあります。
リチウムイオン電池用正極材料の工業生産では、通常、高温固体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窯である。リチウムイオン電池正極材料の製造原料は均一に混合・乾燥された後、窯に投入されて焼結され、その後、窯から取り出されて粉砕・分級工程に送られる。正極材料の生産においては、窯の温度制御温度、温度均一性、雰囲気制御・均一性、連続性、生産能力、エネルギー消費量、自動化度などの技術・経済指標が極めて重要である。現在、正極材料の生産に用いられる主な焼結設備は、プッシャー窯、ローラー窯、ベルジャー炉である。
◼ローラー窯は、連続加熱・焼結を行う中型トンネル窯です。
◼ ローラー窯もプッシャー窯と同様に、炉内の雰囲気によって空気窯と雰囲気窯に分けられます。
- 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、三元系材料などの酸化雰囲気を必要とする材料の焼結に使用されます。
- 雰囲気窯：主にNCA三元材料、リン酸鉄リチウム（LFP）材料、グラファイト陽極材料、および雰囲気（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。
◼ローラー窯は転がり摩擦方式を採用しているため、窯の長さは推進力の影響を受けず、理論上は無限大にすることができます。窯洞構造の特徴は、焼成時の製品の均一性を向上させることです。また、大きな窯洞構造は、炉内の空気の流れをスムーズにし、製品の排水とゴムの排出を促進します。ローラー窯は、プッシャー窯に代わる設備として最適であり、真の大規模生産を実現します。
◼ 現在、リチウムイオン電池の正極材料であるコバルト酸リチウム、三元系、マンガン酸リチウムなどは空気ローラー窯で焼結されており、リン酸鉄リチウムは窒素保護ローラー窯で焼結されており、NCAは酸素保護ローラー窯で焼結されている。
負極材料
人造黒鉛の基本的な工程フローの主なステップは、前処理、熱分解、ボール研磨、黒鉛化（つまり、熱処理により、元々無秩序だった炭素原子が整然と配列する、重要な技術的リンク）、混合、コーティング、混合選別、計量、包装、倉庫保管などです。すべての操作は細かく複雑です。
◼ 造粒は熱分解プロセスとボールミル選別プロセスに分けられます。
熱分解プロセスでは、中間物質1を反応器に入れ、反応器内の空気をN2で置き換え、反応器を密閉し、温度曲線に従って通電加熱し、200〜300℃で1〜3時間撹拌し、その後400〜500℃まで加熱を続け、撹拌して粒径10〜20mmの物質を得、温度を下げて排出し、中間物質2を得る。熱分解プロセスには、垂直反応器と連続造粒装置の2種類の装置があり、どちらも原理は同じです。どちらも一定の温度曲線下で撹拌または移動することで、反応器内の物質の組成と物理的および化学的性質を変化させます。違いは、垂直釜は熱釜と冷釜の組み合わせモードであることです。釜内の物質成分は、熱釜内の温度曲線に従って撹拌することで変化します。完成後は冷却釜に入れて冷却し、高温の釜に供給することができます。連続造粒装置は連続運転を実現し、低消費電力で高生産性を実現します。
◼ 炭化と黒鉛化は不可欠な要素です。炭化炉は中低温で材料を炭化します。炭化炉の温度は1600℃まで達し、炭化のニーズを満たします。高精度のインテリジェント温度制御装置と自動PLC監視システムにより、炭化プロセスで生成されるデータを正確に制御します。
黒鉛化炉は、水平高温、下排出、垂直などがあり、黒鉛を黒鉛ホットゾーン（炭素を含む環境）に置いて焼結および製錬し、この間の温度は3200℃に達することがあります。
◼ コーティング
中間材料4は自動搬送システムを介してサイロに搬送され、マニピュレータによって自動的にプロメチウムボックスに充填されます。自動搬送システムは、プロメチウムボックスをコーティング用の連続反応炉（ローラーキルン）に搬送します。中間材料5（窒素雰囲気下で、一定の温度上昇曲線に従って8～10時間、1150℃まで加熱します。加熱工程は、電気加熱方式で、間接加熱です。加熱により、グラファイト粒子表面の高品質アスファルトが熱分解炭素コーティングに変化します。加熱工程中に、高品質アスファルト中の樹脂が凝縮し、結晶形態が変化します（非晶質状態から結晶状態へ変化）。天然球状グラファイト粒子の表面に整列した微結晶炭素層が形成され、最終的に「コアシェル」構造を持つコーティングされたグラファイト状材料が得られます。