钠离子电池的规模化应用,硬碳负极是决定性因素之一。相较于石墨负极,硬碳具有层间距大、缺陷位点多等特性,可高效存储钠离子。然而,其量产仍存在三大核心挑战:
(1) 前驱体处理复杂:生物质原料需经历破碎、酸洗、碳化等多道工序,设备兼容性差;
(2) 一致性要求严苛:不同产地原料灰分差异大,碳化工艺需动态调整以控制孔道分布;
(3) 设备依赖进口:研磨与烧结设备长期被日德企业垄断,制约国产硬碳降本。
行业数据显示,2023年国内硬碳负极产能不足,进口依赖度超量。突破设备与工艺瓶颈,成为实现“钠电自由”的关键。
精准干燥工艺,优化粉体形貌与纯度
江苏龙鑫的高纯超细电池材料专用离心气流喷雾干燥机,在硬碳前驱体干燥过程中实现了对粉体形貌和纯度的准确调控:
(1) 球形化与致密化控制:通过二流体喷嘴设计,将料液雾化成微小雾滴,配合干燥塔内风速与温度梯度优化,使粉体自然收缩成球形,球形度高,振实密度提升,有效提高了电池的能量密度。
(2) 高纯度保障与连续生产:全封闭管路设计避免了外界杂质污染,产品纯度提升;同时支持长时间不间断连续化生产,产能较传统工艺提升,干燥时间仅需很短的时间,避免了物料高温氧化。
(3) 环保与节能:配备三级废气处理系统,粉尘排放远低于国标,余热回收系统将热能利用率提升,实现了绿色生产与节能降耗。
智能化包覆热解,提升材料电化学性能
龙鑫智能的连续式气氛回转焙烧炉为硬碳材料的包覆与热解提供了精准的环境控制:
(1) 多段式温控与气氛保护:具备三段式加热分区,炉内温度偏差低,支持氮气、氩气等保护气氛,确保包覆层均匀热解,形成稳定SEI膜,使硬碳负极的首周库仑效率提升。
(2) 规模化生产适配与安全保障:连续进料出料设计使产能较间歇式炉窑提升,智能化控温系统支持多配方存储,换型时间短;全密封炉体配合氮气吹扫,氧含量低,杜绝了粉尘爆炸风险。
(3) 低碳工艺:采用节能型加热元件与尾气处理系统,碳排放降低,符合环保要求,助力客户构建绿色供应链。
全流程智能化产线,保障批次一致性与生产效率
龙鑫智能将研磨、干燥、焙烧等单设备整合为智能化产线,通过工业互联网平台实现了全流程数字化升级:
(1) 工艺参数闭环控制与柔性生产:通过PLC智能系统联动调节各环节参数,建立工艺数据库,支持快速切换产品配方,换型时间缩短,可兼容多类型前驱体,支持从小试到量产的产能爬坡。
(2) 全流程追溯与优化:搭载在线监测仪表实时反馈生产数据,通过AI算法优化工艺参数,良率提升;设备运行状态远程监控,预警响应时间短,保障了生产的稳定性和连续性。
(3) 数据驱动与降本增效:基于机器学习算法分析历史生产数据,自动推荐优良的工艺参数,良率提升;同时根据峰谷电价自动调整产能,综合能耗降低,显著降低生产成本。
环保与可持续发展,助力绿色产业链构建
在环保方面,龙鑫智能的解决方案实现了硬碳生产过程中的废弃物高效处理与资源循环利用:
(1) 废水与废气处理:前处理废水经“中和沉淀-厌氧发酵-膜处理”工艺,COD大幅降低且回用率高;热解尾气经多重处理后,有害成分去除率,排放符合严苛要求。
(2) 固废循环利用:研磨介质废料等固体废弃物经处理后可综合利用,利用率高,减少了对环境的负担,符合“双碳”目标下的绿色生产要求。
通过上述全链解决方案,龙鑫智能有效解决了硬碳负极生产中的前驱体处理、工艺参数控制、设备复杂性及环保等核心问题,助力客户实现了材料性能提升(如比容量提升、首周库仑效率提升)、生产成本降低和生产效率跃升,为钠离子电池材料行业的高质量、可持续发展提供了强有力的支撑。