Van hars afgeleide koolstof (meestal verwijzend naar het harde koolstofmateriaal dat wordt verkregen door de carbonisatie van hars bij hoge temperatuur) speelt een cruciale rol bij de productie van negatieve elektrodematerialen voor nieuwe energiebatterijen. Met behulp van een professionele ultrafijne classificeringsmolen (meestal een geïntegreerd systeem dat een mechanische molen en een luchtclassificator combineert), kan van hars afgeleide koolstof worden verpulverd tot een D50 < 10 μm, en kan zelfs een D50 = 3–5 μm bereiken. De fijnste deeltjes kunnen 1–2 μm bereiken.
Hoe een ultrafijne classificeringsmolen werkt
Een ultrafijne classificeermolen is doorgaans geen enkele machine, maar een systeem. De kerncomponenten omvatten:
• Mechanische maaleenheid: zoals straalmolens of mechanische slagmolens, die deeltjes vermalen door middel van botsingen met hoge snelheid en schuifkrachten.
• Classifier: Dit is de sleutel tot het bereiken van "ultrafijne" en "precieze" controle. Meestal is dit een snel roterende turbo-classifier die grove deeltjes scheidt en terugvoert naar de maalzone voor verdere vermaling. Alleen fijne deeltjes die voldoen aan de gewenste fijnheid kunnen passeren en worden opgevangen.
• Verzamelsysteem: Inclusief cycloonseparatoren en stofafscheiders, die worden gebruikt om het gekwalificeerde product te verzamelen.
Dit proces vindt plaats in een dynamische balans, waardoor de uiteindelijke deeltjesgrootteverdeling nauwkeurig kan worden geregeld door verschillende parameters aan te passen.
Belangrijkste factoren die de uiteindelijke fijnheid beïnvloeden
Hoewel de apparatuur zeer capabel is, hangt de te bereiken fijnheid af van het volgende:
1. Eigenschappen van de grondstof:
◦ Hardheid en broosheid: De hardheid van koolstof uit hars is nauw verbonden met de carbonisatietemperatuur. Hogere carbonisatietemperaturen resulteren in een hogere mate van grafitisering, waardoor het materiaal harder en brozer wordt, wat fijner slijpen mogelijk maakt. Omgekeerd kan koolstof uit hars die bij lagere temperaturen gecarboniseerd is, zachter en ductieler zijn, waardoor het moeilijker te slijpen is.
◦ Initiële deeltjesgrootte: Kleinere voederdeeltjes maken het gemakkelijker om een fijner eindproduct te verkrijgen. Voorbewerking door middel van grof of middelmatig breken is meestal vereist.
2. Apparatuurparameters en type:
◦ Classifier-snelheid: Dit is de meest kritische controleparameter. Hogere rotatiesnelheden genereren een grotere centrifugale kracht, waardoor alleen fijnere deeltjes kunnen passeren, wat resulteert in een fijner product.
◦ Luchtstroomsnelheid en druk (voor straalmolens): beïnvloeden de botsingsenergie en de transportefficiëntie.
◦ Voedingssnelheid: De voedingssnelheid moet stabiel zijn en afgestemd op de maalcapaciteit. Een te hoge voedingssnelheid verkort de verblijftijd van de deeltjes in de maalruimte, wat leidt tot onvoldoende vermaling en een grover product.
◦ Type en ontwerp van de apparatuur: Verschillende fabrikanten en modellen variëren in hun uiteindelijke maalcapaciteiten. Hoogwaardige apparatuur biedt superieure materialen, afdichtingen en een stromingsveldontwerp, waardoor fijnere en smallere deeltjesgrootteverdelingen mogelijk zijn.
3. Procesdoelstellingen:
◦ Fijner is niet altijd beter. Voor batterijanodematerialen is een redelijke deeltjesgrootteverdeling essentieel. Meestal ligt de focus op D50 (mediane deeltjesgrootte) en D97 (de grootte waarbij 97%-deeltjes kleiner zijn).
◦ Overmatig fijn poeder kan leiden tot een te groot specifiek oppervlak, een verminderde initiële laad-ontlaadefficiëntie (Coulombische efficiëntie), meer nevenreacties en een lagere verdichtingsdichtheid. Daarom is het proces gericht op het identificeren van een optimaal bereik.
Typische deeltjesgroottevereisten voor harsafgeleide koolstof in batterijtoepassingen
Voor anodematerialen voor lithium-ionbatterijen is het ideale deeltjesgroottebereik voor koolstof uit hars doorgaans:
• D50: 5–15 μm
• D100: ≤ 20–25 μm (Het is erg belangrijk om de maximale deeltjesgrootte onder de 20 μm te houden om te voorkomen dat de batterij wordt doorboord scheidingsteken.)
Professionele ultrafijne classificatiemolensystemen kunnen harsafgeleid koolstofpoeder eenvoudig en stabiel binnen dit bereik regelen en maken nauwkeurige aanpassingen op basis van de formuleringsvereisten mogelijk.
• Theoretische limiet: Hoogwaardige ultrafijne classificatiemolens op laboratoriumschaal of op productieschaal kunnen koolstof uit hars vermalen tot een extreem fijn niveau van D50 = 1–3 μm.
• Industriële realiteit: Bij grootschalige productie wordt de deeltjesgrootte van harskoolstof, rekening houdend met de algehele batterijprestaties (efficiëntie, dichtheid, veiligheid), doorgaans binnen het bereik van D50 = 5–15 μm gehouden. Dit is een niveau dat ultrafijne classificatiemolens gemakkelijk en consistent kunnen bereiken.
Over Epic Powder Machinery
Epische poedermachines is een toonaangevende leverancier van geavanceerde oplossingen voor poederverwerking, gespecialiseerd in het ontwerp en de productie van uiterst precieze maal- en classificatiesystemen. Hun ultrafijne classificatiemolens worden veel gebruikt in de nieuwe energiesector, waaronder de verwerking van anodematerialen zoals koolstof uit hars.
Met een focus op innovatie en betrouwbaarheid biedt Epic Powder Machinery apparatuur die een smalle deeltjesgrootteverdeling, hoge efficiëntie en stabiele prestaties garandeert. Dit helpt fabrikanten te voldoen aan de strenge kwaliteitseisen in de productie van batterijmateriaal. Hun systemen zijn ontworpen voor nauwkeurige controle over de fijnheid, waardoor ze een ideale keuze zijn voor toepassingen die ultrafijne maling en nauwkeurige classificatie vereisen.
