Harzbasierter Kohlenstoff (typischerweise das harte Kohlenstoffmaterial, das durch Hochtemperaturkarbonisierung von Harz gewonnen wird) spielt eine entscheidende Rolle bei der Herstellung von negativen Elektrodenmaterialien für neue Energiebatterien. Mit einer professionellen Feinstklassiermühle (in der Regel ein integriertes System aus mechanischer Mühle und Windsichter) kann harzbasierter Kohlenstoff auf einen D50 < 10 μm pulverisiert werden und sogar einen D50 = 3–5 μm erreichen. Die feinsten Partikel können 1–2 μm groß sein.
Funktionsweise einer Feinstklassiermühle
Eine Feinstklassiermühle ist in der Regel keine einzelne Maschine, sondern ein System. Zu den Kernkomponenten gehören:
• Mechanische Mahleinheit: Wie Strahlmühlen oder mechanische Prallmühlen, die Partikel durch Hochgeschwindigkeitskollisionen und Scherkräfte zerkleinern.
• Klassierer: Dies ist der Schlüssel zur Erzielung einer ultrafeinen und präzisen Kontrolle. In der Regel handelt es sich um einen schnell rotierenden Turboklassierer, der grobe Partikel trennt und sie zur weiteren Vermahlung in die Mahlzone zurückführt. Nur feine Partikel, die die gewünschte Feinheit erreichen, können durchgelassen und gesammelt werden.
• Sammelsystem: Einschließlich Zyklonabscheider und Staubfilter, die zum Sammeln des qualifizierten Produkts verwendet werden.
Dieser Prozess läuft in einem dynamischen Gleichgewicht ab und ermöglicht durch die Anpassung verschiedener Parameter eine präzise Kontrolle der endgültigen Partikelgrößenverteilung.
Schlüsselfaktoren, die die endgültige Feinheit beeinflussen
Obwohl die Geräte über eine hohe Leistungsfähigkeit verfügen, hängt die erreichbare Feinheit von folgenden Faktoren ab:
1. Rohstoffeigenschaften:
◦ Härte und Sprödigkeit: Die Härte von Harzkohlenstoff hängt eng mit der Karbonisierungstemperatur zusammen. Höhere Karbonisierungstemperaturen führen zu einem höheren Graphitisierungsgrad, wodurch das Material härter und spröder wird und sich feiner schleifen lässt. Umgekehrt kann Harzkohlenstoff, der bei niedrigeren Temperaturen karbonisiert wird, weicher und duktiler sein und sich daher schwerer schleifen lassen.
◦ Anfangspartikelgröße: Kleinere Partikelgrößen des Ausgangsmaterials erleichtern die Herstellung eines feineren Endprodukts. In der Regel ist eine Vorverarbeitung durch Grob- oder Zwischenzerkleinerung erforderlich.
2. Geräteparameter und -typ:
◦ Klassierergeschwindigkeit: Dies ist der wichtigste Kontrollparameter. Höhere Drehzahlen erzeugen eine stärkere Zentrifugalkraft, wodurch nur feinere Partikel durchgelassen werden und ein feineres Produkt entsteht.
◦ Luftstromgeschwindigkeit und -druck (für Strahlmühlen): Beeinflussen Kollisionsenergie und Transporteffizienz.
◦ Vorschubgeschwindigkeit: Die Vorschubgeschwindigkeit muss stabil und an die Mahlleistung angepasst sein. Zu hohe Vorschubgeschwindigkeiten verkürzen die Verweilzeit der Partikel in der Mahlkammer, was zu unzureichender Vermahlung und einem gröberen Produkt führt.
◦ Gerätetyp und -design: Verschiedene Hersteller und Modelle unterscheiden sich in ihrer maximalen Mahlleistung. Hochwertige Geräte zeichnen sich durch hochwertige Materialien, Dichtungen und ein Strömungsfelddesign aus und ermöglichen so feinere und engere Partikelgrößenverteilungen.
3. Prozessziele:
◦ Feiner ist nicht immer besser. Für Batterieanodenmaterialien ist eine angemessene Partikelgrößenverteilung unerlässlich. Typischerweise stehen D50 (mittlere Partikelgröße) und D97 (die Größe, bei der 97% der Partikel kleiner sind) im Mittelpunkt.
◦ Zu feines Pulver kann zu einer übermäßig großen spezifischen Oberfläche, einer verringerten anfänglichen Lade-/Entladeeffizienz (Coulomb-Wirkungsgrad), vermehrten Nebenreaktionen und einer verringerten Verdichtungsdichte führen. Daher zielt das Verfahren darauf ab, einen optimalen Bereich zu ermitteln.
Typische Partikelgrößenanforderungen für harzbasierten Kohlenstoff in Batterieanwendungen
Für Anodenmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien beträgt der ideale Partikelgrößenbereich für aus Harz gewonnenen Kohlenstoff normalerweise:
• D50: 5–15 μm
• D100: ≤ 20–25 μm (Es ist sehr wichtig, die maximale Partikelgröße unter 20 μm zu halten, um ein Durchstechen der Batterie zu verhindern Separator.)
Professionelle Ultrafeinklassifizierungsmühlensysteme können harzbasiertes Kohlenstoffpulver in diesem Bereich einfach und stabil steuern und ermöglichen präzise Anpassungen basierend auf den Formulierungsanforderungen.
• Theoretische Grenze: Hochwertige Ultrafeinklassifizierungsmühlensysteme im Labormaßstab oder in der Produktionsqualität können aus Harz gewonnenen Kohlenstoff auf eine extrem feine Stufe von D50 = 1–3 μm mahlen.
• Industrielle Realität: In der Großserienproduktion wird die Partikelgröße von harzbasiertem Kohlenstoff unter Berücksichtigung der Gesamtleistung der Batterie (Effizienz, Dichte, Sicherheit) typischerweise im Bereich von D50 = 5–15 μm kontrolliert. Dies ist ein Wert, den ultrafeine Klassiermühlen problemlos und konsistent erreichen können.
Über Epic Powder Machinery
Epische Pulvermaschinen ist ein führender Anbieter fortschrittlicher Pulververarbeitungslösungen und spezialisiert auf die Entwicklung und Herstellung hochpräziser Mahl- und Klassiersysteme. Die ultrafeinen Klassiermühlen des Unternehmens finden breite Anwendung im Bereich der erneuerbaren Energien, unter anderem bei der Verarbeitung von Anodenmaterialien wie harzbasiertem Kohlenstoff.
Mit Fokus auf Innovation und Zuverlässigkeit bietet Epic Powder Machinery Geräte an, die eine enge Partikelgrößenverteilung, hohe Effizienz und stabile Leistung gewährleisten und Herstellern helfen, die strengen Qualitätsanforderungen bei der Herstellung von Batteriematerialien zu erfüllen. Die Systeme sind auf präzise Kontrolle der Feinheit ausgelegt und eignen sich daher ideal für Anwendungen, die ultrafeines Mahlen und genaue Klassifizierung erfordern.
