
常州市龙鑫智能装备股份有限公司

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近年来,新能源产业无疑是备受关注的焦点之一。虽然锂离子电池(LIBs)因其高能量密度而备受青睐,但钠离子电池(SIBs)因其原料资源优势,同样具有成为大规模电化学储能设备的潜力。对于钠离子电池来说,开发低成本、高性能的电极材料是实现其商业化应用的关键。
硬碳材料因其优异的性能和低成本,成为钠离子电池负极材料的理想选择。碳基材料可分为石墨和无定形两大类,无定形碳又可分为软碳和硬碳,前者在高温下是否石墨化而定。硬碳可分为生物质基硬碳和有机聚合物基硬碳,前者通过生物质热处理获得,后者则通过有机聚合物的人工合成得到。虽然大部分有机化合物热解过程会产生有害气体,但生物质基硬碳具有低成本、环境友好、来源广泛等优点。
然而,生物质基硬碳也存在一些问题,如初次库仑效率低、倍率性能差等,这些问题需要通过合理控制硬碳负极材料的缺陷和层间距,以及减小表面积来解决。原子掺杂是一种较为成熟的方法,可以通过N、P、S、O等原子掺杂为材料提供表面缺陷并提高导电性,从而提高其倍率性能和比容量。原子掺杂可以通过机械设备“蜂巢磨”来进行包覆参杂,蜂巢磨包覆工艺是将硬碳输送到系统与雾化的包覆材料缠绕结合形成单层纳米包覆膜,从而改善硬碳的特性,起到活性作用。
龙鑫智能聚焦钠离子电池材料生产的关键环节,通过设备创新与全流程优化,为硬碳负极等钠电材料的高质量发展提供了系统性解决方案,具体体现在以下五个维度:
龙鑫智能的实验型棒销纳米砂磨机与大流量珠磨机,针对硬碳前驱体(如生物质颗粒、树脂)的研磨需求,实现了粒径准确控制,解决了传统设备在超细研磨时易堵料、粒径波动大的痛点。其核心优势包括:
(1) 高效研磨:采用双动力离心出料结构与高速线转子,研磨效率是传统设备的多倍以上,原本需要研磨多遍的物料,使用龙鑫设备1-2遍即可达到同等效果,大幅降低生产成本。
(2) 低耗稳定:耐磨合金钢与氧化锆陶瓷结构件使设备使用寿命延长,维护成本显著降低;全封闭智能化控制不仅避免了粉尘污染,还使能耗降低。
(3) 多元适配:可针对层状氧化物、普鲁士蓝等不同正极材料以及硬碳、硅碳负极,提供定制化研磨参数,确保粒径均匀性,为后续工艺环节奠定了坚实基础。
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。
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。
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。
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。
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