කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය
ලිතියම් අයන බැටරි සඳහා අකාබනික ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය සකස් කිරීමේදී, ඉහළ උෂ්ණත්ව ඝන අවස්ථා ප්‍රතික්‍රියාව බහුලව භාවිතා වේ. ඉහළ උෂ්ණත්ව ඝන-අදියර ප්‍රතික්‍රියාව: ඝන-අදියර ද්‍රව්‍ය ඇතුළු ප්‍රතික්‍රියාකාරක යම් උෂ්ණත්වයකදී යම් කාලයක් සඳහා ප්‍රතික්‍රියා කර විවිධ මූලද්‍රව්‍ය අතර අන්‍යෝන්‍ය විසරණය හරහා රසායනික ප්‍රතික්‍රියා නිපදවන ක්‍රියාවලියට යොමු වේ, එමඟින් ඝන-ඝන ප්‍රතික්‍රියාව, ඝන-වායු ප්‍රතික්‍රියාව සහ ඝන-ද්‍රව ප්‍රතික්‍රියාව ඇතුළුව නිශ්චිත උෂ්ණත්වයකදී වඩාත්ම ස්ථායී සංයෝග නිපදවයි.
සොල්-ජෙල් ක්‍රමය, සම-වර්ෂාපතන ක්‍රමය, ජල තාප ක්‍රමය සහ ද්‍රාව්‍ය තාප ක්‍රමය භාවිතා කළත්, සාමාන්‍යයෙන් ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී ඝන-අදියර ප්‍රතික්‍රියාව හෝ ඝන-අදියර සින්ටර් කිරීම අවශ්‍ය වේ. මෙයට හේතුව ලිතියම්-අයන බැටරියේ ක්‍රියාකාරී මූලධර්මයට එහි ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය නැවත නැවතත් li+ ඇතුළු කර ඉවත් කළ හැකි වීමයි, එබැවින් එහි දැලිස් ව්‍යුහයට ප්‍රමාණවත් ස්ථායිතාවයක් තිබිය යුතු අතර, ඒ සඳහා ක්‍රියාකාරී ද්‍රව්‍යවල ස්ඵටිකතාව ඉහළ විය යුතු අතර ස්ඵටික ව්‍යුහය නිතිපතා විය යුතුය. අඩු උෂ්ණත්ව තත්ත්වයන් යටතේ මෙය සාක්ෂාත් කර ගැනීම දුෂ්කර ය, එබැවින් වර්තමානයේ ඇත්ත වශයෙන්ම භාවිතා කරන ලිතියම්-අයන බැටරිවල ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය මූලික වශයෙන් ඉහළ උෂ්ණත්ව ඝන-තත්ව ප්‍රතික්‍රියාව හරහා ලබා ගනී.
කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය සැකසුම් නිෂ්පාදන රේඛාවට ප්‍රධාන වශයෙන් මිශ්‍ර කිරීමේ පද්ධතිය, සින්ටර් කිරීමේ පද්ධතිය, තලා දැමීමේ පද්ධතිය, ජල සේදීමේ පද්ධතිය (ඉහළ නිකල් පමණක්), ඇසුරුම් පද්ධතිය, කුඩු සම්ප්‍රේෂණ පද්ධතිය සහ බුද්ධිමත් පාලන පද්ධතිය ඇතුළත් වේ.
ලිතියම්-අයන බැටරි සඳහා කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදනය කිරීමේදී තෙත් මිශ්‍ර කිරීමේ ක්‍රියාවලිය භාවිතා කරන විට, වියළීමේ ගැටළු බොහෝ විට ඇති වේ. තෙත් මිශ්‍ර කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී භාවිතා කරන විවිධ ද්‍රාවක විවිධ වියළුම් ක්‍රියාවලීන් සහ උපකරණ වලට මග පාදයි. වර්තමානයේ, තෙත් මිශ්‍ර කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී ප්‍රධාන වශයෙන් ද්‍රාවක වර්ග දෙකක් භාවිතා වේ: ජලීය නොවන ද්‍රාවක, එනම් එතනෝල්, ඇසිටෝන් වැනි කාබනික ද්‍රාවක; ජල ද්‍රාවකය. ලිතියම්-අයන බැටරි කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය තෙත් මිශ්‍ර කිරීම සඳහා වියළන උපකරණවලට ප්‍රධාන වශයෙන් ඇතුළත් වන්නේ: රික්ත භ්‍රමණ වියළනය, රික්ත රේක් වියළනය, ඉසින වියළනය, රික්ත පටි වියළනය.
ලිතියම්-අයන බැටරි සඳහා කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය කාර්මික නිෂ්පාදනය සාමාන්‍යයෙන් ඉහළ උෂ්ණත්ව ඝන-තත්ව සින්ටර් කිරීමේ සංස්ලේෂණ ක්‍රියාවලියක් අනුගමනය කරන අතර එහි හරය සහ ප්‍රධාන උපකරණය වන්නේ සින්ටර් කිරීමේ උදුනයි. ලිතියම්-අයන බැටරි කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදනය සඳහා අමුද්‍රව්‍ය ඒකාකාරව මිශ්‍ර කර වියළා, පසුව සින්ටර් කිරීම සඳහා උඳුනට පටවා, පසුව උඳුනෙන් තලා දැමීමේ සහ වර්ගීකරණ ක්‍රියාවලියට බානු ලැබේ. කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදනය සඳහා, උෂ්ණත්ව පාලන උෂ්ණත්වය, උෂ්ණත්ව ඒකාකාරිත්වය, වායුගෝලීය පාලනය සහ ඒකාකාරිත්වය, අඛණ්ඩතාව, නිෂ්පාදන ධාරිතාව, බලශක්ති පරිභෝජනය සහ උඳුනේ ස්වයංක්‍රීයකරණ උපාධිය වැනි තාක්ෂණික හා ආර්ථික දර්ශක ඉතා වැදගත් වේ. වර්තමානයේ, කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදනය සඳහා භාවිතා කරන ප්‍රධාන සින්ටර් කිරීමේ උපකරණ වන්නේ තල්ලු කිරීමේ උදුන, රෝලර් උදුන සහ බෙල් භාජන උදුනයි.
◼ රෝලර් පෝරණුව යනු අඛණ්ඩ උණුසුම සහ සින්ටර් කිරීම සහිත මධ්‍යම ප්‍රමාණයේ උමං පෝරණුවකි.
◼ උදුන වායුගෝලයට අනුව, තල්ලු උදුන මෙන්, රෝලර් උදුන ද වායු උදුන සහ වායුගෝලීය උඳුන ලෙස බෙදා ඇත.
- වායු උදුන: ලිතියම් මැංගනේට් ද්‍රව්‍ය, ලිතියම් කොබෝල්ට් ඔක්සයිඩ් ද්‍රව්‍ය, ත්‍රිත්ව ද්‍රව්‍ය ආදිය වැනි ඔක්සිකාරක වායුගෝලය අවශ්‍ය සින්ටර් කිරීමේ ද්‍රව්‍ය සඳහා ප්‍රධාන වශයෙන් භාවිතා වේ;
- වායුගෝලීය උදුන: ප්‍රධාන වශයෙන් NCA ත්‍රිත්ව ද්‍රව්‍ය, ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් (LFP) ද්‍රව්‍ය, ග්‍රැෆයිට් ඇනෝඩ ද්‍රව්‍ය සහ වායුගෝලයේ (N2 හෝ O2 වැනි) වායු ආරක්ෂාව අවශ්‍ය අනෙකුත් සින්ටර් කිරීමේ ද්‍රව්‍ය සඳහා භාවිතා වේ.
◼ රෝලර් උදුන පෙරළෙන ඝර්ෂණ ක්‍රියාවලිය අනුගමනය කරයි, එබැවින් උඳුනේ දිග ප්‍රචාලන බලයෙන් බලපාන්නේ නැත. න්‍යායාත්මකව, එය අනන්ත විය හැකිය. උඳුනේ කුහර ව්‍යුහයේ ලක්ෂණ, නිෂ්පාදන වෙඩි තැබීමේදී වඩා හොඳ අනුකූලතාව සහ විශාල උඳුනේ කුහර ව්‍යුහය උදුනේ වායු ප්‍රවාහයේ චලනය සහ නිෂ්පාදනවල ජලාපවහනය සහ රබර් විසර්ජනය සඳහා වඩාත් හිතකර වේ. මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය සැබවින්ම සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා තල්ලු උදුන ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීම වඩාත් කැමති උපකරණයකි.
◼ වර්තමානයේ, ලිතියම් කොබෝල්ට් ඔක්සයිඩ්, ත්‍රිත්ව, ලිතියම් මැංගනේට් සහ ලිතියම්-අයන බැටරි වල අනෙකුත් කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය වායු රෝලර් උඳුනක සින්ටර් කර ඇති අතර, ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් නයිට්‍රජන් මගින් ආරක්ෂා කරන ලද රෝලර් උඳුනක සින්ටර් කර ඇති අතර, NCA ඔක්සිජන් මගින් ආරක්ෂා කරන ලද රෝලර් උඳුනක සින්ටර් කර ඇත.
සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය
කෘතිම මිනිරන් මූලික ක්‍රියාවලි ප්‍රවාහයේ ප්‍රධාන පියවර අතරට පූර්ව ප්‍රතිකාර, පයිරොලිසිස්, ඇඹරුම් බෝලය, ග්‍රැෆිටයිසේෂන් (එනම්, තාප පිරියම් කිරීම, එවිට මුලින් අක්‍රමවත් වූ කාබන් පරමාණු පිළිවෙලට සකස් කර ඇති අතර ප්‍රධාන තාක්ෂණික සබැඳි), මිශ්‍ර කිරීම, ආලේප කිරීම, මිශ්‍ර කිරීමේ පරීක්ෂාව, බර කිරා බැලීම, ඇසුරුම් කිරීම සහ ගබඩා කිරීම ඇතුළත් වේ. සියලුම මෙහෙයුම් සියුම් හා සංකීර්ණ වේ.
◼ කැටි ගැසීම පයිරොලිසිස් ක්‍රියාවලිය සහ බෝල ඇඹරුම් පරීක්ෂා කිරීමේ ක්‍රියාවලිය ලෙස බෙදා ඇත.
පයිරොලිසිස් ක්‍රියාවලියේදී, අතරමැදි ද්‍රව්‍ය 1 ප්‍රතික්‍රියාකාරකයට දමා, ප්‍රතික්‍රියාකාරකයේ වාතය N2 සමඟ ප්‍රතිස්ථාපනය කර, ප්‍රතික්‍රියාකාරකය මුද්‍රා තබා, උෂ්ණත්ව වක්‍රය අනුව විද්‍යුත් වශයෙන් රත් කර, පැය 1~3ක් සඳහා 200 ~ 300 ℃ දී කලවම් කරන්න, ඉන්පසු එය 400 ~ 500 ℃ දක්වා රත් කිරීම දිගටම කරගෙන යන්න, අංශු ප්‍රමාණය 10 ~ 20mm සහිත ද්‍රව්‍ය ලබා ගැනීමට එය කලවම් කරන්න, උෂ්ණත්වය අඩු කර අතරමැදි ද්‍රව්‍ය 2 ලබා ගැනීමට එය විසර්ජනය කරන්න. පයිරොලිසිස් ක්‍රියාවලියේදී භාවිතා කරන උපකරණ වර්ග දෙකක් තිබේ, සිරස් ප්‍රතික්‍රියාකාරකය සහ අඛණ්ඩ කැටිති උපකරණ, දෙකම එකම මූලධර්මයක් ඇත. ප්‍රතික්‍රියාකාරකයේ ද්‍රව්‍ය සංයුතිය සහ භෞතික හා රසායනික ගුණාංග වෙනස් කිරීම සඳහා ඒවා දෙකම කලවම් කිරීම හෝ යම් උෂ්ණත්ව වක්‍රයක් යටතේ චලනය කිරීම. වෙනස වන්නේ සිරස් කේතලය උණුසුම් කේතලය සහ සීතල කේතලයේ සංයෝජන ආකාරයකි. උණුසුම් කේතලයේ උෂ්ණත්ව වක්‍රය අනුව ඇවිස්සීම මගින් කේතලයේ ඇති ද්‍රව්‍ය සංරචක වෙනස් කරනු ලැබේ. සම්පූර්ණ කිරීමෙන් පසු, එය සිසිලනය සඳහා සිසිලන කේතලයට දමනු ලබන අතර, උණුසුම් කේතලය පෝෂණය කළ හැකිය. අඛණ්ඩ කැටිතිකරණ උපකරණ අඩු බලශක්ති පරිභෝජනයක් සහ ඉහළ ප්‍රතිදානයක් සමඟ අඛණ්ඩ ක්‍රියාකාරිත්වය අවබෝධ කර ගනී.
◼ කාබනීකරණය සහ ග්‍රැෆිටීකරණය අත්‍යවශ්‍ය අංගයකි. කාබනීකරණ උදුන මධ්‍යම හා අඩු උෂ්ණත්වවලදී ද්‍රව්‍ය කාබනීකරණය කරයි. කාබනීකරණ උදුනේ උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක 1600 දක්වා ළඟා විය හැකි අතර එමඟින් කාබනීකරණයේ අවශ්‍යතා සපුරාලිය හැකිය. ඉහළ නිරවද්‍යතාවයකින් යුත් බුද්ධිමත් උෂ්ණත්ව පාලකය සහ ස්වයංක්‍රීය PLC අධීක්ෂණ පද්ධතිය කාබනීකරණ ක්‍රියාවලියේදී ජනනය වන දත්ත නිවැරදිව පාලනය කරනු ඇත.
තිරස් ඉහළ-උෂ්ණත්වය, පහළ විසර්ජනය, සිරස් යනාදිය ඇතුළුව ග්‍රැෆයිටීකරණ උදුන, සින්ටර් කිරීම සහ උණු කිරීම සඳහා ග්‍රැෆයිට් උණුසුම් කලාපයේ (කාබන් අඩංගු පරිසරය) මිනිරන් තබන අතර, මෙම කාලය තුළ උෂ්ණත්වය ℃ 3200 දක්වා ළඟා විය හැකිය.
◼ ආලේපනය
අතරමැදි ද්‍රව්‍ය 4 ස්වයංක්‍රීය සම්ප්‍රේෂණ පද්ධතිය හරහා සිලෝ වෙත ප්‍රවාහනය කරනු ලබන අතර, ද්‍රව්‍යය හසුරුවන්නා විසින් ස්වයංක්‍රීයව පෙට්ටි ප්‍රොමෙතියම් තුළට පුරවනු ලැබේ. ස්වයංක්‍රීය සම්ප්‍රේෂණ පද්ධතිය පෙට්ටි ප්‍රොමෙතියම් ආලේපනය සඳහා අඛණ්ඩ ප්‍රතික්‍රියාකාරකයට (රෝලර් උදුන) ප්‍රවාහනය කරයි, අතරමැදි ද්‍රව්‍ය 5 ලබා ගන්න (නයිට්‍රජන් ආරක්ෂාව යටතේ, ද්‍රව්‍යය පැය 8~10 ක් සඳහා නිශ්චිත උෂ්ණත්ව නැගීමේ වක්‍රයකට අනුව 1150 ℃ දක්වා රත් කරනු ලැබේ. තාපන ක්‍රියාවලිය විදුලිය හරහා උපකරණ රත් කිරීමයි, සහ තාපන ක්‍රමය වක්‍ර වේ. උණුසුම ග්‍රැෆයිට් අංශු මතුපිට ඇති උසස් තත්ත්වයේ ඇස්ෆල්ට් පයිරොලයිටික් කාබන් ආලේපනයක් බවට පත් කරයි. තාපන ක්‍රියාවලියේදී, උසස් තත්ත්වයේ ඇස්ෆල්ට් ඝනීභවනය වන දුම්මල සහ ස්ඵටික රූප විද්‍යාව පරිවර්තනය වේ (අස්ඵටික තත්ත්වය ස්ඵටික තත්ත්වයට පරිවර්තනය වේ), ස්වාභාවික ගෝලාකාර ග්‍රැෆයිට් අංශු මතුපිට ඇණවුම් කළ ක්ෂුද්‍ර ස්ඵටික කාබන් තට්ටුවක් සාදනු ලබන අතර, අවසානයේ "හර-කවචන" ව්‍යුහයක් සහිත ආලේපිත ග්‍රැෆයිට් වැනි ද්‍රව්‍යයක් ලබා ගනී.