Ligne de production de graphite artificiel pour anodes : torréfaction de pré-carbonisation

Avec l’essor rapide des véhicules à énergie nouvelle et d’autres modes de transport, les batteries au lithium sont désormais utilisées dans un large éventail d’applications. En tant que composants essentiels des batteries au lithium, les matériaux d’anode nécessitent une synthèse précise et une qualité constante. Les matériaux d’anode des batteries au lithium sont des poudres à base de carbone. Leurs particules présentant des formes irrégulières, leurs surfaces rugueuses peuvent contribuer à la dégradation de la batterie lors de la charge et de la décharge. Afin d’améliorer la qualité des batteries et de prolonger leur durée de vie, les particules de carbone sont généralement transformées en sphères relativement régulières en les enrobant de brai, puis en les calcinant dans un four afin que le brai se carbonise. Les matériaux d’anode étant sensibles à l’oxydation pendant la calcination, ce processus est généralement réalisé sous une atmosphère protectrice d’azote.

Alors que le marché des véhicules à énergie nouvelle connaît une croissance rapide et que le secteur du stockage d'énergie prend de l'ampleur, la demande mondiale en batteries au lithium plus performantes ne cesse d'augmenter. Les procédés de granulation par enrobage et de pré-carbonisation des matériaux d'anode sont désormais confrontés à de sérieux défis :

1. La production par lots traditionnelle se caractérise par une intégration insuffisante des processus, une faible efficacité de production et une consommation d'énergie élevée lors de la calcination.
2. Les gaz de combustion issus de la calcination à haute température contiennent des polluants tels que le goudron. L'efficacité des traitements conventionnels est inférieure à 70%, ce qui exerce une pression considérable sur l'environnement.
3. Les variations des paramètres d'un lot à l'autre nuisent à l'uniformité du produit et ont une incidence directe sur les indicateurs clés du matériau, tels que la capacité spécifique et le rendement coulombique initial.

Afin de remédier aux goulots d'étranglement dans la production de matériaux d'anodes en graphite artificiel lors des étapes de frittage et de carbonisation, Longxin Smart s'est appuyée sur sa vaste expérience dans le développement d'équipements de traitement thermique et a mené à bien trois années de R&D ciblée pour lancer un système innovant de calcination rotative en continu sous atmosphère contrôlée. Ce système résout le défi que représente l’intégration de la granulation par enrobage et de la pré-carbonisation, apportant une triple avancée en termes de qualité, d’efficacité et de performance environnementale. Grâce à une technologie de contrôle de température couplée à quatre zones et à un modèle d’optimisation des paramètres de procédé piloté par un système de contrôle intelligent, le système contrôle avec précision la densité apparente et la surface spécifique des matériaux d’anode, améliorant ainsi considérablement l’uniformité et la qualité du produit.

Progrès technologiques majeurs

1. Système intelligent de régulation de la température à quatre zones

Le système est divisé en une zone de préchauffage, une zone d'enrobage, une zone de carbonisation et une zone de refroidissement.

• Un raccord innovant à contrôle de température permet une régulation précise de la calcination par gradient d'une couche de carbone.
• Un modèle d'optimisation des paramètres de processus basé sur l'intelligence artificielle permet de contrôler avec précision les indicateurs de qualité de la carbonisation, tels que la surface spécifique, la densité apparente et la teneur en composés volatils, ce qui améliore considérablement l'uniformité et la qualité du produit.

2. Intégration des processus : surmonter les contraintes en matière d'efficacité et de qualité

Au cours de plus de 1 000 heures d'essais de procédés, l'équipe technique de Longxin Smart a analysé l'influence de paramètres tels que la distribution granulométrique issue de la granulation, le taux d'ajout d'agent d'enrobage et le profil de température de carbonisation sur les performances du matériau. Sur la base de ces résultats, l'entreprise a mis au point un procédé continu innovant intégrant la granulation, l'enrobage et la pré-carbonisation.

• Une production en continu efficace : Le temps de séjour des matières est contrôlé avec précision, et le débit par ligne peut atteindre 1 t/h, ce qui améliore les taux de conformité des produits.
• Contrôle précis des performances : Un système de commande intelligent à API optimise de manière dynamique la température, la concentration en oxygène, la vitesse de rotation et d'autres paramètres, garantissant ainsi le respect constant d'indicateurs clés tels que la surface spécifique, la densité apparente et la teneur en composés volatils, tout en améliorant les performances électrochimiques des matériaux d'anode.

3. Épuration des gaz de combustion : un fondement solide pour une production respectueuse de l'environnement

Pour lutter contre la pollution par le goudron issue des procédés conventionnels, Longxin Smart a mis au point une technologie intégrée de traitement des gaz de combustion combinant la condensation en plusieurs étapes, la capture électrostatique et l'adsorption sur charbon actif.

• Élimination très efficace du goudron : Un condenseur à trois étages refroidit rapidement les gaz de combustion de 600 °C à moins de 80 °C, après quoi un précipitateur électrostatique haute tension retient le goudron avec un rendement d'élimination supérieur à 95%.
• Émissions ultra-faibles : Une tour d'adsorption au charbon actif, installée en fin de chaîne de traitement, aide les clients à satisfaire aux exigences d'acceptation prévues dans l'étude d'impact sur l'environnement (EIE).

4. Système de refroidissement intelligent et sûr

• La technologie de refroidissement à flux hélicoïdal sans contact permet un refroidissement contrôlé.
• Un système de protection par circulation d'azote garantit que la température de sortie reste inférieure ou égale à 80 °C.
• Une conception du système de refroidissement par eau sans infiltration élimine les risques pour la sécurité liés au refroidissement par pulvérisation classique.

5. Économies d'énergie et réduction de la consommation : récupération de chaleur sur l'ensemble de la chaîne

Longxin Smart utilise un échangeur de chaleur à contre-courant pour les gaz de combustion à haute température, ce qui permet de récupérer la chaleur perdue de la zone de pré-carbonisation et de l'utiliser pour chauffer la section de granulation. Cela permet de réduire la consommation énergétique globale. La structure étanche du four et le système de protection à l'azote réduisent encore davantage la consommation de gaz naturel pendant la carbonisation et diminuent considérablement les coûts de production par tonne.

Portée par l'innovation technologique et la modernisation industrielle, Longxin Smart continuera à renforcer ses compétences dans le domaine des équipements destinés aux matériaux d'anode et à fournir au secteur mondial des énergies nouvelles des solutions de fabrication intelligentes plus efficaces et plus respectueuses de l'environnement. Nous invitons nos partenaires du secteur à visiter notre site de production dans le Jiangsu pour une inspection sur place et à explorer de nouvelles voies d'innovation technologique dans la production de matériaux d'anode.