مع النمو السريع لمركبات الطاقة الجديدة ووسائل النقل الأخرى، أصبحت بطاريات الليثيوم تُستخدم حاليًا في مجموعة واسعة من التطبيقات. وباعتبارها مكونًا أساسيًّا في بطاريات الليثيوم، تتطلب مواد القطب الموجب عملية تخليق دقيقة وجودة ثابتة. ومواد القطب الموجب لبطاريات الليثيوم هي مساحيق قائمة على الكربون. ونظرًا لأن جزيئاتها ذات أشكال غير منتظمة، فإن الأسطح الخشنة قد تسهم في تدهور أداء البطارية أثناء الشحن والتفريغ. ولتحسين جودة البطارية وإطالة عمرها التشغيلي، تُعالج جزيئات الكربون عادةً لتحويلها إلى كريات منتظمة نسبيًا عن طريق طلاءها بالقطران ثم تحميصها في فرن حتى يتفحم القطران. ونظرًا لأن مواد الأنود معرضة للأكسدة أثناء عملية التحميص، فإن هذه العملية تُجرى عمومًا في جو واقٍ من النيتروجين.
مع النمو السريع لسوق المركبات التي تعمل بالطاقة الجديدة والتسارع في نمو صناعة تخزين الطاقة، يستمر الطلب العالمي على بطاريات الليثيوم عالية الأداء في الارتفاع. وتواجه عمليات الطلاء والتحبيب والتفحيم المسبق لمواد القطب الموجب حاليًا تحديات جسيمة:
- يعاني الإنتاج الدفعي التقليدي من ضعف التكامل بين العمليات، وانخفاض كفاءة الإنتاج، وارتفاع استهلاك الطاقة أثناء عملية التكليس.
- تحتوي غازات المداخن الناتجة عن عملية التكليس عالي الحرارة على ملوثات مثل القطران. وتقل كفاءة المعالجة التقليدية عن 70%، مما يشكل ضغطًا بيئيًا كبيرًا.
- تؤدي التقلبات في المعلمات من دفعة إلى أخرى إلى انخفاض اتساق المنتج، وتؤثر بشكل مباشر على المؤشرات الرئيسية للمواد، مثل السعة النوعية والكفاءة الكولومبية الأولية.
لمعالجة معوقات الإنتاج في عمليات التلبيد والكربنة لمواد الأنود المصنوعة من الجرافيت الصناعي، استفادت شركة «لونغشين سمارت» من خبرتها الواسعة في تطوير معدات العمليات الحرارية، وأكملت ثلاث سنوات من البحث والتطوير الموجه لإطلاق نظام مبتكر للتكليس الدوار المستمر في جو محكم. يتغلب هذا النظام على التحدي المتمثل في دمج عمليات تحبيب الطلاء والتكربن المسبق، مما يحقق تقدمًا ثلاثي الأبعاد في الجودة والكفاءة والأداء البيئي. وباستخدام تقنية التحكم في درجة الحرارة المقترنة بأربع مناطق ونموذج تحسين معلمات العملية المدعوم بالتحكم الذكي، يتحكم النظام بدقة في الكثافة الظاهرية والمساحة السطحية النوعية لمواد الأنود، مما يحسن بشكل كبير من اتساق المنتج وجودته.
الإنجازات التكنولوجية الأساسية
1. نظام ذكي للتحكم في درجة الحرارة بأربع مناطق
ينقسم النظام إلى منطقة التسخين المسبق، ومنطقة الطلاء، ومنطقة الكربنة، ومنطقة التبريد.
- يتيح جهاز التوصيل المبتكر للتحكم في درجة الحرارة تنظيمًا دقيقًا لعملية تحميص طبقة الكربون بالتدرج الحراري.
- يعمل نموذج تحسين معلمات العملية المدعوم بالذكاء الاصطناعي على التحكم بدقة في مؤشرات جودة عملية الكربنة، مثل المساحة السطحية النوعية وكثافة التعبئة والمحتوى المتطاير، مما يؤدي إلى تحسين اتساق المنتج وجودته بشكل ملحوظ.
2. تكامل العمليات: التغلب على معوقات الكفاءة والجودة
من خلال أكثر من 1,000 ساعة من اختبارات العمليات، قام الفريق الفني لشركة «لونغشين سمارت» بتحليل كيفية تأثير معايير مثل توزيع حجم جسيمات التحبيب، ونسبة إضافة عامل الطلاء، ومنحنى درجة حرارة الكربنة على أداء المواد. وبناءً على هذه النتائج، طورت الشركة عملية مستمرة مبتكرة تدمج بين التحبيب والطلاء والكربنة المسبقة.
- إنتاج مستمر وفعال: يتم التحكم بدقة في مدة بقاء المواد، ويمكن أن يصل معدل الإنتاج في الخط الواحد إلى 1 طن/ساعة، مما يؤدي إلى تحسين معدلات مطابقة المنتجات للمواصفات.
- التحكم الدقيق في الأداء: يقوم نظام التحكم الذكي الذي يعمل بواسطة وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) بتحسين درجة الحرارة وتركيز الأكسجين وسرعة الدوران وغيرها من المعلمات بشكل ديناميكي، مما يضمن التوافق المستقر للمؤشرات الرئيسية مثل المساحة السطحية النوعية والكثافة الظاهرية والمحتوى المتطاير، مع تحسين الأداء الكهروكيميائي لمواد الأنود.
3. تنقية غازات المداخن: أساس متين للتصنيع الصديق للبيئة
لمعالجة التلوث الناتج عن القطران في العمليات التقليدية، طورت شركة «لونغشين سمارت» تقنية متكاملة لمعالجة غازات المداخن تجمع بين التكثيف متعدد المراحل، والالتقاط الكهروستاتيكي، والامتصاص بالكربون المنشط.
- إزالة القطران بكفاءة عالية: يقوم مكثف ثلاثي المراحل بتبريد غازات المداخن بسرعة من 600 درجة مئوية إلى أقل من 80 درجة مئوية، وبعد ذلك يقوم جهاز ترسيب كهروستاتيكي عالي الجهد بجمع القطران بكفاءة إزالة تزيد عن 95%.
- انبعاثات منخفضة للغاية: يساعد برج الامتصاص بالكربون المنشط الموجود في نهاية خط المعالجة العملاء على تلبية متطلبات القبول الخاصة بتقييم الأثر البيئي (EIA).
4. نظام تبريد ذكي وآمن
- توفر تقنية التبريد ذات التدفق الحلزوني بدون تلامس تبريدًا يمكن التحكم فيه.
- يضمن نظام الحماية القائم على تدوير النيتروجين بقاء درجة حرارة التفريغ عند 80 درجة مئوية أو أقل.
- يُزيل تصميم مياه التبريد الذي لا يسمح بدخول الماء أي مخاطر تتعلق بالسلامة مرتبطة بالتبريد بالرش التقليدي.
5. توفير الطاقة وخفض الاستهلاك: استعادة الحرارة على طول السلسلة بأكملها
تطبق شركة «لونغشين سمارت» تقنية التبادل الحراري ذي التدفق المعاكس على غازات المداخن عالية الحرارة، حيث تستعيد الحرارة المهدرة من منطقة ما قبل الكربنة وتستخدمها لتسخين قسم التحبيب. ويؤدي ذلك إلى خفض الاستهلاك الإجمالي للطاقة. كما يسهم هيكل الفرن المحكم ونظام الحماية بالنيتروجين في خفض استهلاك الغاز الطبيعي أثناء عملية الكربنة، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف الإنتاج لكل طن.
مدفوعةً بالابتكار التكنولوجي والتحديث الصناعي، ستواصل شركة «لونغشين سمارت» تعزيز قدراتها في مجال معدات مواد الأنود، وتزويد صناعة الطاقة الجديدة العالمية بحلول تصنيع ذكية أكثر كفاءة ونظافة. ونرحب بشركائنا في الصناعة لزيارة قاعدتنا الإنتاجية في جيانغسو لإجراء تفتيش ميداني واستكشاف مسارات جديدة للابتكار التكنولوجي في إنتاج مواد الأنود.
