Línea de producción de tostado para la precarbonización de ánodos de grafito artificial

Con el rápido crecimiento de los vehículos de nueva energía y otros medios de transporte, las baterías de litio se utilizan actualmente en una amplia gama de aplicaciones. Como componente fundamental de las baterías de litio, los materiales de ánodo requieren una síntesis precisa y una calidad constante. Los materiales de ánodo de las baterías de litio son polvos a base de carbono. Dado que sus partículas tienen formas irregulares, las superficies rugosas pueden contribuir a la degradación de la batería durante la carga y la descarga. Para mejorar la calidad de la batería y prolongar su vida útil, las partículas de carbono suelen transformarse en esferas relativamente regulares recubriéndolas con brea y calcinándolas posteriormente en un horno para que la brea se carbonice. Dado que los materiales del ánodo son propensos a la oxidación durante la calcinación, el proceso se lleva a cabo generalmente bajo una atmósfera protectora de nitrógeno.

A medida que el mercado de los vehículos de nueva energía crece rápidamente y el sector del almacenamiento de energía se acelera, la demanda mundial de baterías de litio de mayor rendimiento sigue aumentando. Los procesos de recubrimiento, granulación y precarbonización de los materiales de ánodo se enfrentan ahora a serios retos:

1. La producción por lotes convencional adolece de una integración deficiente de los procesos, una baja eficiencia productiva y un elevado consumo energético durante la calcinación.
2. Los gases de combustión procedentes de la calcinación a alta temperatura contienen contaminantes como el alquitrán. La eficiencia del tratamiento convencional es inferior al 70%, lo que genera una presión medioambiental considerable.
3. Las fluctuaciones de los parámetros de un lote a otro reducen la uniformidad del producto y afectan directamente a indicadores clave del material, como la capacidad específica y la eficiencia coulómbica inicial.

Para hacer frente a los cuellos de botella en la producción durante los procesos de sinterización y carbonización de los materiales de ánodo de grafito artificial, Longxin Smart ha aprovechado su amplia experiencia en el desarrollo de equipos de procesos térmicos y, tras tres años de I+D específica, ha lanzado un innovador sistema de calcinación rotativa en atmósfera continua. El sistema supera el reto de integrar la granulación con recubrimiento y la precarbonización, lo que supone un triple avance en calidad, eficiencia y rendimiento medioambiental. Mediante el uso de una tecnología de control de temperatura acoplada en cuatro zonas y un modelo de optimización de los parámetros del proceso basado en un control inteligente, el sistema controla con precisión la densidad aparente y el área superficial específica de los materiales de ánodo, lo que mejora significativamente la uniformidad y la calidad del producto.

Avances tecnológicos fundamentales

1. Sistema inteligente de control de temperatura de cuatro zonas

El sistema se divide en una zona de precalentamiento, una zona de recubrimiento, una zona de carbonización y una zona de enfriamiento.

• Un innovador acoplamiento con control de temperatura permite regular con precisión la calcinación de la capa de carbono en gradiente.
• Un modelo de optimización de los parámetros del proceso basado en la inteligencia artificial controla con precisión los indicadores de calidad de la carbonización, como el área superficial específica, la densidad aparente y el contenido de compuestos volátiles, lo que mejora significativamente la uniformidad y la calidad del producto.

2. Integración de procesos: superar las limitaciones en materia de eficiencia y calidad

A lo largo de más de 1.000 horas de pruebas de proceso, el equipo técnico de Longxin Smart analizó cómo parámetros como la distribución granulométrica de la granulación, la proporción de adición del agente de recubrimiento y el perfil de temperatura de carbonización afectan al rendimiento del material. A partir de estos resultados, la empresa desarrolló un innovador proceso continuo que integra la granulación, el recubrimiento y la precarbonización.

• Producción continua y eficiente: El tiempo de permanencia del material se controla con precisión, y el rendimiento por línea puede alcanzar 1 t/h, lo que mejora los índices de conformidad del producto.
• Control preciso del rendimiento: Un sistema de control inteligente basado en un PLC optimiza dinámicamente la temperatura, la concentración de oxígeno, la velocidad de rotación y otros parámetros, lo que garantiza el cumplimiento estable de indicadores clave como el área superficial específica, la densidad aparente y el contenido de compuestos volátiles, al tiempo que mejora el rendimiento electroquímico de los materiales del ánodo.

3. Purificación de gases de combustión: una base sólida para la fabricación sostenible

Para hacer frente a la contaminación por alquitrán derivada de los procesos convencionales, Longxin Smart ha desarrollado una tecnología integrada de tratamiento de gases de combustión que combina la condensación en varias etapas, la captura electrostática y la adsorción con carbón activado.

• Eliminación de alquitrán de alta eficacia: Un condensador de tres etapas enfría rápidamente los gases de combustión de 600 °C a menos de 80 °C, tras lo cual un precipitador electrostático de alta tensión captura el alquitrán con una eficiencia de eliminación superior al 95%.
• Emisiones ultrabajas: Una torre de adsorción de carbón activo situada al final de la línea de tratamiento ayuda a los clientes a cumplir los requisitos de aprobación de la evaluación de impacto ambiental (EIA).

4. Sistema de refrigeración inteligente y seguro

• La tecnología de refrigeración por flujo en espiral sin contacto proporciona una refrigeración controlada.
• Un sistema de protección mediante circulación de nitrógeno garantiza que la temperatura de descarga se mantenga en 80 °C o por debajo de esta temperatura.
• Un diseño de agua de refrigeración sin entrada de agua elimina los riesgos para la seguridad asociados a la refrigeración por pulverización convencional.

5. Ahorro energético y reducción del consumo: recuperación de calor en toda la cadena

Longxin Smart aplica un intercambio de calor en contracorriente a los gases de combustión a alta temperatura, recuperando el calor residual de la zona de precarbonización y utilizándolo para calentar la sección de granulación. Esto reduce el consumo energético total. La estructura sellada del horno y el sistema de protección con nitrógeno reducen aún más el consumo de gas natural durante la carbonización y disminuyen considerablemente los costes de producción por tonelada.

Impulsada por la innovación tecnológica y la modernización industrial, Longxin Smart seguirá profundizando en sus capacidades en el ámbito de los equipos para materiales de ánodo y proporcionará al sector mundial de las energías nuevas soluciones de fabricación inteligente más eficientes y respetuosas con el medio ambiente. Invitamos a los socios del sector a visitar nuestra planta de producción en Jiangsu para realizar una inspección in situ y explorar nuevas vías de innovación tecnológica en la producción de materiales de ánodo.