एस अँड एलचे लिथियम-आयन बॅटरी कॅथोड मटेरियलसाठी ड्रायर आणि मिक्सरचे सर्वसमावेशक मार्गदर्शक

आमच्या मागील लेखात, आम्ही लिथियम-आयन बॅटरीसाठी लागणाऱ्या ॲनोड सामग्रीशी संबंधित उपकरणांचा सखोल आढावा घेतला. आज, आम्ही कॅथोड सामग्रीच्या उत्पादनात वापरल्या जाणाऱ्या अत्यावश्यक उपकरणांवर लक्ष केंद्रित करणार आहोत; ही सामग्री नवीन ऊर्जा वाहनांना ऊर्जा देणाऱ्या लिथियम-आयन बॅटरीचा एक महत्त्वपूर्ण घटक आहे.

कॅथोड सामग्री: लिथियम-आयन बॅटरीचा आत्मा

लिथियम-आयन बॅटरीमध्ये कॅथोड सामग्री महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते, जी नवीन ऊर्जा वाहनांच्या उर्जा स्त्रोताचा गाभा बनते. कॅथोड सामग्रीचे प्रामुख्याने तीन प्रकार आहेत: लिथियम आयर्न फॉस्फेट (LFP), लिथियम मॅंगनेट (LMO) आणि टर्नरी लिथियम बॅटरी.

कॅथोड मटेरियल म्हणून एलएफपीचे अनेक फायदे आहेत, जसे की दीर्घ सायकल लाईफ, उत्कृष्ट सुरक्षा कामगिरी आणि तुलनेने कमी उत्पादन खर्च. तथापि, कमी ऊर्जा घनतेचा एक तोटा आहे. याउलट, टर्नरी लिथियम बॅटरी निकेल-कोबाल्ट-ॲल्युमिनियम (NCA) किंवा निकेल-कोबाल्ट-मँगनीज (NCM) यांच्या विशिष्ट प्रमाणातून बनलेल्या असतात. त्यांच्या उच्च ऊर्जा घनतेमुळे, त्या बहुसंख्य नवीन ऊर्जा वाहनांसाठी पसंतीचा पर्याय बनल्या आहेत, आणि अंदाजे ६०% गाड्यांमध्ये त्या बसवलेल्या असतात. २०१८ च्या अखेरीस, चायनीज मोनोलिथिक सेल्सची ऊर्जा घनता २६५Wh/kg पर्यंत पोहोचली होती. २०१९ मध्ये, CATL ने ८११ टर्नरी लिथियम बॅटरी सादर केल्या, ज्यांनी ३०४Wh/kg पर्यंतची प्रभावी ऊर्जा घनता प्राप्त केली. या उच्च ऊर्जा घनतेमुळे मुख्य प्रवाहातील इलेक्ट्रिक वाहनांना ४०० किमी पेक्षा जास्त मायलेज मिळवणे शक्य झाले आहे, आणि काही मॉडेल्स तर ५०० किमी पर्यंतही पोहोचू शकतात, ज्यामुळे इलेक्ट्रिक वाहन वापरकर्त्यांची रेंजची चिंता प्रभावीपणे कमी होते.

कॅथोड मटेरियल उद्योग साखळी

कॅथोड मटेरियल उद्योग साखळीच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात लिथियम, कोबाल्ट आणि निकेल यांसारख्या खनिज कच्च्या मालाचा, तसेच इतर संबंधित खनिजांचा समावेश असतो. हा कच्चा माल प्रवाहकीय घटक आणि बंधकांसोबत एकत्र करून पूर्वसूचक (precursors) तयार केले जातात. एका विशिष्ट संश्लेषण प्रक्रियेद्वारे, या पूर्वसूचकांचे विविध उपयोगांसाठी योग्य अशा कॅथोड मटेरियलमध्ये रूपांतर केले जाते. खाली एक सविस्तर संरचनात्मक आकृती दिली आहे, जी संपूर्ण कॅथोड मटेरियल उद्योग साखळी स्पष्ट करते.

सामान्य तयारी पद्धती

घन अवस्थेत संश्लेषण

या पद्धतीमध्ये सामान्यतः लिथियम कार्बोनेटसारख्या लिथियम क्षारांना कोबाल्ट किंवा निकेल संयुगांसोबत दळून मिसळले जाते. त्यानंतर, हे मिश्रण सिंटरिंग अभिक्रियेच्या टप्प्याकडे जाते. ही पद्धत तुलनेने सोपी आहे आणि कच्चा माल सहज उपलब्ध होतो, ज्यामुळे लिथियम बॅटरीच्या सुरुवातीच्या विकासात ती लोकप्रिय झाली, तरीही तिच्या काही मर्यादा आहेत. यामध्ये मर्यादित क्षमता, मिश्रणातील एकसमानता आणि स्थिरतेचा अभाव, आणि बॅचेसमधील गुणवत्तेतील विसंगती यांचा समावेश आहे.

गुंतागुंतीची पद्धत

या पद्धतीमध्ये, लिथियम आयन, कोबाल्ट किंवा व्हॅनेडियम आयन असलेले जटिल पूर्वगामी तयार करण्यासाठी सेंद्रिय संकुलांचा वापर केला जातो आणि त्यानंतर सिंटरिंग अभिक्रिया केल्या जातात. सॉलिड फेज पद्धतीच्या तुलनेत, या पद्धतीचे फायदे म्हणजे उत्तम मिश्रण परिणाम, वाढलेली एकसमानता आणि स्थिरता, तसेच उच्च क्षमता.

सोल-जेल पद्धत

१९७० च्या दशकात विकसित झालेल्या अतिसूक्ष्म कण तयार करण्याच्या पद्धतीतून उगम पावलेली सोल-जेल पद्धत, कॅथोड सामग्री तयार करण्यासाठी वापरली जाते. या गुंतागुंतीच्या पद्धतीच्या फायद्यांव्यतिरिक्त, ती तयार केलेल्या इलेक्ट्रोड सामग्रीची धारकता लक्षणीयरीत्या सुधारते. परिणामी, देशांतर्गत आणि आंतरराष्ट्रीय स्तरावरही तिचा वेगाने विकास होत आहे.

आयन विनिमय पद्धत

आयन विनिमय पद्धतीने तयार केलेल्या LiMnO2 मध्ये 270 mA•h/g ची प्रतिवर्ती डिस्चार्ज क्षमता दिसून येते, ज्यामुळे त्याच्या स्थिर इलेक्ट्रोड कार्यक्षमतेमुळे आणि उच्च क्षमतेमुळे ते संशोधनाचे एक नवीन क्षेत्र बनले आहे. तथापि, पुन:स्फटिकीकरण आणि बाष्पीभवन यांसारख्या वेळखाऊ आणि ऊर्जा-केंद्रित टप्प्यांमुळे त्याची व्यावहारिक अंमलबजावणी सध्या आव्हानात्मक आहे.

उत्पादन प्रक्रिया

खालील चार्टमध्ये कॅथोड मटेरियलच्या एका सामान्य उत्पादन प्रक्रियेचे चित्रण केले आहे. एस अँड एल (S&L) पहिल्या सिंटरिंगच्या आधीच्या टप्प्यासाठी मिक्सिंग उपकरणे, तयार उत्पादनासाठी डिफरन्स बॅच मिक्सर्स आणि उच्च निकेल कॅथोड मटेरियलच्या उत्पादनादरम्यान प्लो पॅडल ड्रायर्स पुरवून एक महत्त्वाची भूमिका बजावते.

उपकरणांची निवड

नांगर मिक्सर - एलडीएच सिरीज

लिथियम बॅटरीचे साहित्य, विशेषतः टर्नरी प्रीकर्सर्स मिसळण्यासाठी प्लो मिक्सर हा एक अपरिहार्य पर्याय आहे. यात एक दंडगोलाकार बॉडी, एक प्लो एजिटेटर, एक चॉपर असेंब्ली, एक ड्राइव्ह सिस्टीम आणि एक डिस्चार्ज व्हॉल्व्ह यांचा समावेश असतो. गुठळ्या फोडणाऱ्या हाय-स्पीड चॉपर्सच्या साहाय्याने, हाय-स्पीड मिक्सिंग दरम्यान मटेरियलमध्ये केंद्रापसारक संवहन गती निर्माण होते, ज्यामुळे कमी वेळात उत्कृष्ट एकजिनसी मिश्रण साधले जाते.

फायदे:

उच्च कार्यक्षमता: कमी मिश्रण वेळेमुळे उत्पादकता वाढते.

सुलभ देखभाल: साफसफाई आणि देखभालीसाठी सोयीस्कर.

विशेष रचना: लिथियम बॅटरीच्या उपयोगांसाठी खास तयार केलेला उच्च-गतीचा चॉपर.

विलगीकरण: लिथियम बॅटरीचे घटक धातूच्या आयनांपासून वेगळे करण्यासाठी झीज-प्रतिरोधक सिरॅमिक नांगर किंवा टंगस्टन कार्बाइडचे आवरण.

टिकाऊपणा: अधिक इन्सुलेशनसाठी मिक्सरच्या बॉडीच्या आत सिरॅमिक लायनिंग असलेले, झीज-प्रतिरोधक भांडे.

सीलिंग: मुख्य शाफ्ट आणि चॉपर्ससाठी खास लिथियम बॅटरी उद्योगाकरिता डिझाइन केलेले विशेष सील्स.

सानुकूलन: लिथियम बॅटरी उद्योगासाठी सानुकूलित डिस्चार्ज व्हॉल्व्हचे पर्याय उपलब्ध आहेत.

नांगराचे वल्ह्याचे ड्रायर-एलपीएच सिरीज

उच्च निकेल उत्पादनांच्या निर्मितीमध्ये वाळवण्याची प्रक्रिया अत्यंत महत्त्वाची आहे. मूळ प्लो मिक्सरला हीटिंग जॅकेट, व्हॅक्यूम डिझाइन आणि डस्ट फिल्टर जोडल्यामुळे, ओल्या पदार्थाचे सिलेंडरच्या भिंतीजवळ संवहन मिश्रण होते, ज्यामुळे एका विशिष्ट वेळेत एकसमान उष्णता मिळण्याची खात्री होते. मिक्सरची बॉडी झीज-प्रतिरोधक टायटॅनियम धातूपासून बनलेली आहे, जी गंज-प्रतिरोधक देखील आहे, ज्यामुळे उत्पादनाच्या गुणवत्तेची हमी मिळते. याला एक प्रगत ब्लोबॅक फिल्टर देखील बसवता येतो.

रिबन मिक्सर- डब्ल्यूएलडीएच सिरीज

अंतिम उत्पादनातील बॅच मिक्सिंगमधील तफावत कमी करण्यासाठी हॉरिझॉन्टल रिबन मिक्सरचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. यामध्ये एक विशेष 'U' आकाराची बॉडी, रिबन मिक्सिंग घटक, एक ड्रायव्हिंग सिस्टीम आणि एक डिस्चार्ज व्हॉल्व्ह यांचा समावेश असतो. यातील बाहेरील रिबन दोन्ही टोकांकडून पदार्थ केंद्राकडे ढकलते, तर आतील रिबन मध्यभागातून पदार्थ दोन्ही टोकांकडे नेते. यामुळे एक संवहन गती निर्माण होते, जी परिपूर्ण एकजिनसी मिश्रणाची खात्री देते.

फायदे:

सौम्य मिश्रण: पदार्थाच्या भौतिक गुणधर्मांना हानी पोहोचू नये म्हणून हळुवारपणे मिश्रण करणे.

संरचनात्मक पर्याय: मिक्सरच्या मुख्य भागाच्या संरचनेसाठी अनेक पर्याय, ज्यामध्ये U-आकाराचे, थेंबाच्या आकाराचे आणि दंडगोलाकार आकारांचा समावेश आहे.

आयन विलगीकरण: लिथियम बॅटरीच्या घटकांना धातूच्या आयनांपासून वेगळे ठेवण्यासाठी टंगस्टन कार्बाइडचे आवरण असलेल्या दुहेरी पट्ट्या.

गळती प्रतिबंध: पदार्थाची गळती रोखण्यासाठी खास डिझाइन केलेले मुख्य शाफ्ट सील.

वापरकर्त्याची प्रकरणे

२०१८ पासून, एस अँड एल ग्रुप शानशान टेक्नॉलॉजीसोबत घनिष्ठ सहकार्य करत असून, ॲनोड आणि कॅथोड दोन्ही सामग्रीसाठी लागणाऱ्या उपकरणांचा सातत्याने पुरवठा करत आहे, ज्यामध्ये जीबीएफ रिॲक्टर, हॉरिझॉन्टल रिबन मिक्सर डब्ल्यूएलडीएच आणि प्लो मिक्सर एलडीएच यांचा समावेश आहे. या भागीदारीद्वारे, एस अँड एलने लिथियम बॅटरी कॅथोडसाठी मिक्सिंग सोल्यूशन्सचा एक व्यापक संच विकसित केला आहे, जसे की मिक्सर बॉडीचे सिरेमिक लायनिंग, एजिटेटरचे टंगस्टन कार्बाइड कोटिंग, मुख्य शाफ्टचे मेकॅनिकल सील आणि व्यावसायिक ड्राइव्ह सिस्टीम डिझाइन.

भविष्याकडे पाहताना

लिथियम बॅटरी उद्योगातील उमिकोर, एलजी, एसके, रॉनबे, शानशान, चांगयुआन लायको आणि इतर अग्रगण्य कंपन्यांना अनेक वर्षे उच्च-गुणवत्तेची आणि कार्यक्षम मिश्रण उपकरणे पुरवल्यानंतर, एस अँड एलने असंख्य आव्हानांवर यशस्वीपणे मात केली आहे. परिणामी, कंपनीने लिथियम बॅटरीच्या कच्च्या मालाच्या उत्पादनामध्ये समाविष्ट असलेल्या मुख्य तंत्रज्ञान आणि सामग्रीच्या वैशिष्ट्यांचे सखोल ज्ञान प्राप्त केले आहे, आणि विकसित होत असलेल्या लिथियम बॅटरी बाजारपेठेत सततच्या यशासाठी स्वतःला सज्ज केले आहे.