مجفف رذاذ بالمرذاذ الدوار لمضافات ما قبل الليثيوم للكاثود

مع سعي بطاريات الليثيوم-أيون إلى تحقيق كفاءة كولومبية أولية أعلى وعمر تشغيلي أطول، تُستخدم مكملات الليثيوم ذات الجسيمات الصغيرة في القطب الموجب، مثل Li₅FeO₄, ، التي تبلغ سعتها النوعية النظرية 867 مللي أمبير في الساعة/غرام، قد انتقلت من مرحلة الأبحاث المختبرية إلى التطبيقات على نطاق تجاري. ومع ذلك، تواجه عمليات تجفيفها ثلاثة تحديات أساسية:

(1) التحكم في حجم الجسيمات مقابل حماية البلورات
تواجه البخاخات التقليدية صعوبة في تقليص حجم القطرات إلى ما دون الميكرون، في حين أن التجفيف بدرجات حرارة عالية قد يتسبب في اختلال التوازن بين الحديد²⁺ و Fe³⁺ حالات التكافؤ وتؤثر على كفاءة استخلاص الليثيوم.

(2) التوحيد مقابل كفاءة الإنتاج
تتعرض أنظمة التجفيف المفتوحة لخطر دخول الشوائب، وقد يصبح توزيع أحجام الجسيمات غير متساوٍ أثناء الإنتاج الدفعي، مما يؤدي إلى ضعف اتساق أداء البطارية.

(3) تكاليف الطاقة مقابل المتطلبات البيئية
تشكل الحماية عالية النقاء وإزالة الغبار بكفاءة متطلبين مزدوجين يؤديان إلى ارتفاع استهلاك الطاقة في المعدات التقليدية، حيث تتجاوز تكلفة المنتج 2,000 يوان صيني للطن المتري.

بصفتها شركة رائدة في قطاع معدات التجفيف التي تعمل بالطاقة الجديدة في الصين، ركزت شركة “جيانغسو لونغشين للتجفيف” على مبدأ «النشاط على المستوى النانوي مع التطبيق على المستوى الميكروني» فيما يتعلق بمكملات الليثيوم. وبعد ثلاث سنوات من التطوير، طرحت الشركة الجيل الثالث من مجفف الرش الطرد المركزي فائق السرعة المخصص لمكملات الليثيوم الكاثودية ذات الجسيمات الصغيرة. من خلال الإنجازات الرائدة في ثلاث وحدات أساسية — التذرية، والتحكم في المجال الحراري، والتحكم في العمليات — يدعم النظام نهجًا جديدًا للتجفيف يتميز بدقة حجم الجسيمات، وسلامة البنية البلورية، والتشغيل الفعال والصديق للبيئة، مما يساعد العملاء على اكتساب ميزة تنافسية في سوق شديد التنافسية.

الإنجازات التكنولوجية الأساسية: ثلاثة عوامل أساسية لتجفيف مكملات الليثيوم ذات الجسيمات الدقيقة

(1) الرش فائق السرعة: من تفتيت القطرات إلى تحديد حجم الجسيمات حسب الطلب

قامت شركة لونغشين بتطوير مرذاذ طرد مركزي فائق السرعة بشكل مستقل، وقامت بتحسينه من خلال محاكاة CFD، مما أدى إلى تحقيق ثلاثة إنجازات رئيسية في عملية الترذيذ:

قطرات دقيقة متجانسة:
تتميز حافة المكره بتصميم ذي انحناء متغير. وتحت تأثير قوة الطرد المركزي التي تبلغ حوالي 10⁵ على سبيل المثال، تشكل المادة المُغذية طبقة رقيقة لا يتجاوز سمكها 50–100 ميكرومتر. وعندما تتفكك هذه الطبقة، تتشكل قطرات دقيقة ذات انحراف معياري متحكم فيه لمتوسط حجم القطرات.

القدرة على التكيف مع اللزوجة:
بالنسبة للملاط عالي المحتوى من المواد الصلبة، مثل المزيج المكون من LiOH وFeC₂O₄ في حالة الملاط الذي يحتوي على نسبة مواد صلبة تبلغ 40%، يساعد المخروط التوجيهي الموجود في مركز المروحة على تقليل مقاومة نقل الملاط وتقليل تكرار حدوث الانسداد.

نطاق واسع لضبط حجم الجسيمات:
من خلال تعديل سرعة المروحة من 8,000 إلى 20,000 دورة في الدقيقة وضغط التغذية من 0.2 إلى 0.5 ميجا باسكال، يمكن للنظام التحكم بدقة في حجم جزيئات المسحوق فائق الدقة المجفف. ويغطي ذلك متطلبات مكملات الليثيوم الشائعة، بما في ذلك Li₅FeO₄ في النطاق 0.8–2.6 ميكرومتر و Li₂MnO₃ في نطاق 1–3 ميكرومتر.

(2) التجفيف باستخدام مجال حراري متدرج: تحقيق التوازن بين حماية البلورات وإزالة الرطوبة

تميل مكملات الليثيوم إلى امتصاص الرطوبة في درجات الحرارة المنخفضة، كما تخضع لتغيرات في الحالة الفيزيائية عند درجات الحرارة المرتفعة. ولمعالجة هذه الخصائص، صممت شركة «لونغشين» استراتيجية للتحكم في المجال الحراري على مراحل:

منطقة التسخين المسبق (البرج العلوي):
يتم ضبط درجة حرارة الهواء الداخل على 250–300 درجة مئوية لتبخير الرطوبة السطحية بسرعة، والتي تمثل حوالي 60% من إجمالي الرطوبة. ويساعد ذلك على منع التغيرات المفاجئة في حجم الجسيمات الناتجة عن التفاوت في التوتر السطحي للقطرات.

منطقة درجة الحرارة الثابتة (البرج الأوسط):
يتم الحفاظ على درجة الحرارة في نطاق 180–220 درجة مئوية. ويعزز تدفق الهواء الحلزوني انتشار الرطوبة نحو الداخل، مما يساعد على منع تكوّن هياكل مجوفة ذات قشرة خارجية صلبة ورطوبة متبقية في الداخل.

منطقة التبريد (البرج السفلي):
تساعد الستارة الهوائية ذات درجة الحرارة المنخفضة على منع الإجهاد الداخلي الناجم عن الفروق المفرطة في درجات الحرارة بعد التجفيف، مما يعزز سلامة البنية البلورية.

(3) التحكم الذكي في جميع مراحل العملية: من التشغيل القائم على الخبرة إلى التشغيل القائم على البيانات

نظام التحكم الذاتي التحسين:
تستخدم خوارزمية ذكية بيانات الإنتاج السابقة لتقديم توصيات تلقائية بشأن المعلمات المثلى للعملية، مما يساعد على تحسين معدل إنتاجية المنتج الذي يحققه المشغلون الأقل خبرة.

نظام إدارة الطاقة:
تعمل محركات التردد المتغير على ضبط طاقة المروحة ديناميكيًّا، بينما يساهم استرداد الحرارة المهدرة في خفض الاستهلاك الإجمالي للطاقة في المعدات.

التفاصيل الفنية: تحسين الأداء المجهري لعملية تجفيف مكملات الليثيوم

(1) المعلمات الرئيسية للمرذاذ

(2) تصميم مُحسَّن لبرج التجفيف

زاوية المخروط:
يعمل القاع المخروطي بزاوية 55 درجة على إطالة مدة بقاء الجسيمات داخل البرج، مما يتيح تبخرًا أكثر اكتمالاً للرطوبة.

معالجة الأسطح الداخلية:
تبلغ خشونة سطح الجدار الداخلي Ra ≤ 0.4 ميكرومتر، ويتم تطبيق طلاء خزفي على نطاق نانوي على المناطق الرئيسية لتقليل فقدان المواد وتكاليف التنظيف.

مساحة التلامس بين الغاز والسائل:
من خلال التحسين المشترك لارتفاع المرذاذ وزاوية موزع الهواء الداخل، تزداد مساحة التلامس بين الغاز والسائل بنسبة 15%، كما تزداد كفاءة نقل الكتلة بنسبة 10% مقارنةً بالمعدات التقليدية.

(3) ضمانات الإنتاج النظيف

ترشيح الهواء النقي عالي الكفاءة:
يوفر مولد الهواء الساخن الذي يعمل بالغاز الطبيعي، المقترن بنظام ترشيح الهواء ثلاثي المراحل، درجة عالية من نظافة الهواء ويساعد على منع دخول الشوائب.

تصميم خالٍ من الزوايا الميتة:
يتم صقل جميع المكونات التي تتلامس مع المواد بدقة بحيث تبلغ خشونة السطح Ra ≤ 0.4 ميكرومتر، مما يسهل عملية التنظيف السريع.

انخفاض انبعاثات الغبار:
يستخدم مرشح الأكياس وسائط ترشيح غشائية من مادة PTFE بدرجة تصنيف 0.5 ميكرومتر ونظام تنظيف عكسي بنفث النفاث يعمل عند ضغط 0.6 ميجا باسكال، مما يضمن عدم تسرب أي غبار.

اختر «لونغشين»: الحل الأمثل لتجفيف مكملات الليثيوم ذات الجسيمات الدقيقة

مع دخول صناعة الطاقة الجديدة عصر المنافسة على مستوى الميكرون، فإن الدقة التقنية لمعدات التجفيف تحدد بشكل مباشر القدرة التنافسية للمنتج. وبالاعتماد على تقنية الرش بالطرد المركزي فائقة السرعة، أنشأت شركة جيانغسو لونغشين للتجفيف سلسلة تقنية متكاملة تشمل تحليل خصائص المواد، وتصميم معلمات العمليات، وتصنيع المعدات حسب الطلب، والخدمات طوال دورة الحياة الكاملة. تقدم الشركة حلول تجفيف لمكملات الليثيوم الكاثودية ذات الجسيمات الصغيرة، والتي تتميز بحجم جسيمات قابل للتحكم، وبنية بلورية سليمة، وكفاءة عالية، واستهلاك منخفض للطاقة.

يمكن أن يُترجم كل تحسن تقني بسيط إلى زيادة ملموسة في السعة على منحنى شحن وتفريغ البطارية، كما أن كل تحسن في كفاءة الإنتاج يمكن أن يوفر مزايا ملموسة من حيث التكلفة للعملاء. شركة Longxin Drying هي أكثر من مجرد مصنع للمعدات؛ فهي شريك تقني في مجال التحضير المتقدم لمواد الطاقة. بدءًا من مرحلة التطوير المختبري وصولًا إلى الإنتاج الصناعي، نعمل جنبًا إلى جنب مع عملائنا، مستخدمين خبرتنا المهنية وابتكاراتنا لتطوير تكنولوجيا بطاريات الليثيوم.