Il carbonio derivato da resina (tipicamente il materiale di carbonio duro ottenuto dalla carbonizzazione ad alta temperatura della resina) svolge un ruolo fondamentale nella produzione di materiali per elettrodi negativi per le nuove batterie. Utilizzando un mulino classificatore ultrafine professionale (generalmente un sistema integrato che combina un mulino meccanico e un classificatore ad aria), il carbonio derivato da resina può essere polverizzato fino a un D50 < 10 μm, e può persino raggiungere un livello di D50 = 3-5 μm. Le particelle più fini possono raggiungere 1-2 μm.
Come funziona un mulino classificatore ultra-fine
Un mulino classificatore ultrafine in genere non è una singola macchina, ma un sistema. I suoi componenti principali includono:
• Unità di macinazione meccanica: come mulini a getto o mulini a impatto meccanico, che scompongono le particelle attraverso collisioni ad alta velocità e forze di taglio.
• Classificatore: è la chiave per ottenere un controllo "ultra-fine" e "preciso". Solitamente si tratta di un turboclassificatore rotante ad alta velocità, che separa le particelle grossolane e le riporta nella zona di macinazione per un'ulteriore macinazione. Solo le particelle fini che raggiungono la finezza desiderata possono passare ed essere raccolte.
• Sistema di raccolta: comprendente separatori a ciclone e filtri a maniche, utilizzati per raccogliere il prodotto qualificato.
Questo processo opera in un equilibrio dinamico, consentendo un controllo preciso della distribuzione granulometrica finale mediante la regolazione di vari parametri.
Fattori chiave che influenzano la finezza finale
Sebbene l'attrezzatura sia altamente performante, la finezza ottenibile dipende da quanto segue:
1. Caratteristiche della materia prima:
◦ Durezza e fragilità: la durezza del carbonio derivato da resina è strettamente correlata alla sua temperatura di carbonizzazione. Temperature di carbonizzazione più elevate determinano un grado di grafitizzazione più elevato, rendendo il materiale più duro e fragile, il che facilita una macinazione più fine. Al contrario, il carbonio derivato da resina carbonizzato a temperature più basse può essere più morbido e duttile, il che ne rende più difficile la macinazione.
◦ Granulometria iniziale: granulometrie più piccole facilitano l'ottenimento di un prodotto finale più fine. Di solito è necessaria una pre-lavorazione tramite frantumazione grossolana o intermedia.
2. Parametri e tipo di apparecchiatura:
◦ Velocità del classificatore: questo è il parametro di controllo più critico. Velocità di rotazione più elevate generano una maggiore forza centrifuga, consentendo il passaggio solo di particelle più fini, con conseguente produzione di un prodotto più fine.
◦ Velocità e pressione del flusso d'aria (per mulini a getto): influenzano l'energia di collisione e l'efficienza del trasporto.
◦ Velocità di alimentazione: la velocità di alimentazione deve essere stabile e adeguata alla capacità di macinazione. Velocità di alimentazione eccessive riducono il tempo di permanenza delle particelle nella camera di macinazione, con conseguente macinazione insufficiente e prodotto più grossolano.
◦ Tipologia e progettazione delle apparecchiature: diversi produttori e modelli variano nelle loro capacità di macinazione finali. Le apparecchiature di fascia alta offrono materiali, tenute e progettazione del campo di flusso superiori, consentendo distribuzioni granulometriche più fini e strette.
3. Obiettivi del processo:
◦ Più fine non è sempre sinonimo di migliore. Per i materiali degli anodi delle batterie, è essenziale una distribuzione granulometrica ragionevole. In genere, D50 (dimensione media delle particelle) e D97 (la dimensione alla quale 97% delle particelle sono più piccole) sono le dimensioni più importanti.
◦ Una polvere eccessivamente fine può portare a un'area superficiale specifica eccessiva, a una riduzione dell'efficienza iniziale di carica-scarica (efficienza Coulombiana), a un aumento delle reazioni collaterali e a una diminuzione della densità di compattazione. Pertanto, il processo mira a identificare un intervallo ottimale.
Requisiti tipici delle dimensioni delle particelle di carbonio derivato da resina nelle applicazioni delle batterie
Per i materiali anodici delle batterie agli ioni di litio, l'intervallo di dimensioni delle particelle ideale per il carbonio derivato dalla resina è solitamente:
• D50: 5–15 μm
• D100: ≤ 20–25 μm (È molto importante controllare la dimensione massima delle particelle al di sotto di 20 μm per evitare di perforare la batteria separatore.)
I sistemi professionali di macinazione a classificazione ultrafine possono controllare facilmente e stabilmente la polvere di carbone derivata dalla resina entro questo intervallo e consentire regolazioni precise in base ai requisiti di formulazione.
• Limite teorico: i sistemi di macinazione ultrafine di alta qualità, da laboratorio o di produzione, possono macinare il carbonio derivato dalla resina fino a un livello estremamente fine di D50 = 1–3 μm.
• Realtà industriale: nella produzione su larga scala, considerando le prestazioni complessive della batteria (efficienza, densità, sicurezza), la dimensione delle particelle di carbonio derivato dalla resina è in genere controllata entro l'intervallo D50 = 5–15 μm. Questo è un livello che i mulini classificatori ultra-fini possono raggiungere facilmente e costantemente.
Informazioni su Epic Powder Machinery
Macchinari per polveri epiche è un fornitore leader di soluzioni avanzate per la lavorazione delle polveri, specializzato nella progettazione e produzione di sistemi di macinazione e classificazione ad alta precisione. I suoi mulini classificatori ultrafini sono ampiamente utilizzati nel settore delle nuove energie, inclusa la lavorazione di materiali anodici come il carbonio derivato da resina.
Concentrandosi su innovazione e affidabilità, Epic Powder Machinery offre apparecchiature che garantiscono una distribuzione granulometrica precisa, elevata efficienza e prestazioni stabili, aiutando i produttori a soddisfare rigorosi requisiti di qualità nella produzione di materiali per batterie. I loro sistemi sono progettati per offrire un controllo preciso della finezza, rendendoli la scelta ideale per applicazioni che richiedono una macinazione ultrafine e una classificazione accurata.
