Le secteur des véhicules à énergie nouvelle offre de vastes perspectives de développement. Grâce à des avancées technologiques constantes, à des économies d’échelle accrues et à un meilleur rapport qualité-prix, les véhicules électriques deviennent de plus en plus compétitifs. Cela stimulera fortement le développement de l’ensemble de la chaîne d’approvisionnement et créera d’importantes opportunités de croissance pour le marché des précurseurs de cathodes ternaires. Pour répondre aux attentes des consommateurs en matière de performances et d’autonomie des véhicules, l’augmentation de la teneur en nickel des matériaux de cathode ternaires est devenue une tendance majeure. Les précurseurs ternaires à haute teneur en nickel permettent d’augmenter la densité énergétique des batteries et d’étendre l’autonomie des véhicules électriques. La part de marché des précurseurs ternaires à haute teneur en nickel devrait continuer à progresser.
Les performances des précurseurs de cathode ternaires ont une incidence directe sur celles du matériau de cathode ternaire final et, par conséquent, sur les indicateurs de performance clés des batteries lithium-ion, notamment la densité énergétique, la durée de vie en cycles et la sécurité. Le séchoir à plaques spécialement conçu par Jiangsu Longxin Smart pour les précurseurs de cathodes ternaires contrôle rigoureusement l’introduction d’impuretés pendant la production, ce qui contribue à améliorer la stabilité structurelle et les performances des matériaux cathodiques tout en renforçant efficacement la durée de vie et la sécurité des batteries. À mesure que la technologie des séchoirs à plaques pour précurseurs de cathodes ternaires continue de progresser, les processus de production de ces précurseurs seront encore optimisés, les coûts diminueront progressivement et l’éventail des applications commerciales continuera de s’élargir.
Principe de fonctionnement du séchoir à plaques pour les précurseurs de cathodes ternaires
Les séchoirs à plaques destinés aux précurseurs de cathodes ternaires sont largement utilisés dans la production de ces précurseurs et sont conçus pour sécher des matériaux précurseurs contenant des éléments métalliques tels que le nickel, le cobalt et le manganèse. Le mouvement continu des matériaux, leur brassage par des lames de raclage et la conduction thermique à partir du fluide caloporteur permettent un séchage efficace des matériaux humides. Cette méthode de séchage offre un rendement thermique élevé, une faible consommation d'énergie, un séchage uniforme, une qualité de produit élevée, un faible encombrement, peu de systèmes auxiliaires, une faible pollution, une production en continu, une utilisation simple et une large applicabilité.
(1) Le matériau humide est acheminé en continu par le dispositif d'alimentation vers la première plaque de séchage située en haut du séchoir. Des bras de raclage équipés de lames tournent, ce qui permet aux lames de remuer le matériau en continu.
(2) Le matériau se déplace sur la plaque de séchage en suivant une trajectoire en spirale exponentielle. Le produit se trouvant sur une petite plaque de séchage est déplacé vers son bord extérieur et tombe sur le bord extérieur de la grande plaque de séchage située en dessous. Sur la grande plaque, le produit se déplace vers l'intérieur et tombe, à travers l'ouverture de décharge centrale, sur la petite plaque suivante. Les grandes et petites plaques étant disposées en couches alternées, le produit se déplace de manière continue à travers l'ensemble du séchoir.
(3) Un fluide caloporteur — tel que de la vapeur saturée, de l'eau chaude ou de l'huile thermique — circule à travers les plaques de séchage creuses. Le fluide entre par une extrémité de chaque plaque et sort par l'autre. La matière séchée tombe de la dernière plaque de séchage au fond de l'enveloppe, puis est acheminée par les pales de raclage vers la sortie de déchargement. L'humidité libérée par la matière s'échappe par l'orifice d'évacuation d'humidité situé dans le couvercle supérieur. Dans les séchoirs à plaques sous vide, l'humidité est extraite par l'orifice de la pompe à vide situé dans le couvercle supérieur.
Caractéristiques structurelles du séchoir à plaques destiné aux précurseurs ternaires de cathodes
(1) Plaques de séchage : Les plaques de séchage constituent les composants essentiels d'un séchoir à plaques. Elles sont généralement disposées en plusieurs couches horizontales et restent immobiles pendant le fonctionnement. Ces plaques sont disponibles dans différentes spécifications et différents matériaux — notamment l'acier au carbone, l'acier inoxydable et le titane — afin de répondre aux diverses exigences de production et aux caractéristiques des matériaux.
(2) Bras et lames de déblayage : Les bras de raclage sont montés sur l'arbre principal, et chaque plaque de séchage comporte généralement plusieurs bras de raclage. Les lames de raclage fixées aux bras poussent le produit sur les plaques de séchage, ce qui permet de le chauffer uniformément et d'améliorer l'efficacité du séchage.
(3) Arbre principal : L'arbre principal relie et entraîne les bras du râteau. Sa vitesse de rotation peut être réglée en fonction des caractéristiques de séchage du matériau et est généralement comprise entre 1 et 10 tr/min.
(4) Coque : L'enveloppe assure le soutien structurel et l'étanchéité. Trois configurations sont disponibles : atmosphérique, sous pression et sous vide. Le modèle atmosphérique convient aux applications de séchage générales. Le modèle sous pression peut supporter une certaine pression interne et est adapté au séchage en milieu fermé ou aux applications soumises à des exigences strictes en matière d'émissions de gaz. Le modèle sous vide convient au séchage de matériaux thermosensibles.
(5) Système d'entraînement : Le système d'entraînement fait tourner l'arbre principal et se compose généralement d'un moteur, d'un réducteur et d'un accouplement afin d'assurer un fonctionnement stable de l'équipement.
Améliorations techniques apportées au séchoir à plaques destiné aux précurseurs ternaires de cathodes
(1) Optimisation de la conception structurelle
Structure améliorée du bras de ratissage : L'utilisation de matériaux à haute résistance et la conception de structures plus robustes permettent d'augmenter la capacité de charge des bras de râteau ainsi que leur résistance à la déformation par flexion, garantissant ainsi un déplacement stable des matériaux lors d'un fonctionnement à long terme. Par exemple, les tubes en acier à paroi épaisse peuvent être renforcés en y insérant une barre d'acier ronde pleine.
Surfaces des plaques optimisées : Il est possible de remédier aux irrégularités de la surface des plaques en améliorant leur planéité. Pour ce faire, on peut recourir à des méthodes de fabrication avancées, telles que le formage, en une seule opération de pressage, de la bague de retenue extérieure d’une grande plaque et de la bague de décharge intérieure d’une petite plaque à partir d’une tôle d’acier, ainsi que le formage d’un bord incurvé au niveau du pourtour de la plaque. Cela permet d’augmenter la rigidité de la plaque et contribue à réduire l’accumulation de matière à sa surface.
Lames de racleur améliorées : Les racleurs peuvent être conçus pour épouser davantage la surface de la plaque afin d'éviter l'accumulation de matière. Par exemple, les lames de racleur verticales peuvent être fabriquées par soudage manuel de plaques d'acier épaisses, avec des transitions courbes sur la surface de la lame et des supports en acier ronds entre deux plaques d'acier afin d'améliorer les performances de raclage et la durée de vie.
(2) Rénovation du système de chauffage
Choix des fluides caloporteurs : Des fluides caloporteurs à haut rendement, tels que les sels fondus à haute température, peuvent être évalués afin d'améliorer le rendement thermique et la précision du contrôle de la température. Il convient également d'étudier les effets de différents fluides caloporteurs sur le séchage des précurseurs de cathodes ternaires afin de déterminer le fluide le plus adapté à chaque application.
Structure améliorée de la plaque chauffante : La conception interne des plaques peut être optimisée afin d'augmenter la surface de chauffage et l'efficacité du transfert thermique. On peut citer, à titre d'exemple, les structures à ailettes et les canaux de conduction thermique supplémentaires qui permettent de répartir plus uniformément le fluide caloporteur à l'intérieur de la plaque et d'améliorer ainsi les performances de chauffage.
(3) Améliorations apportées au système de transmission
Optimisation du moteur : Des moteurs à haut rendement et à faible consommation d'énergie, équipés de variateurs de fréquence, permettent d'ajuster avec précision la vitesse de l'arbre principal en fonction des caractéristiques du matériau et des exigences de séchage, ce qui garantit un contrôle précis du temps de séjour du matériau et du degré de séchage.
Méthode de transmission améliorée : Des méthodes de transmission plus avancées, telles que les systèmes d'entraînement magnétique, permettent de réduire l'usure mécanique et les pertes d'énergie lors de la transmission, tout en améliorant le rendement de celle-ci et la stabilité de fonctionnement.
(4) Optimisation du processus de séchage
Fonctionnement coordonné de plusieurs plaques de séchage : La répartition de la température et le parcours du flux de matière à travers les plaques peuvent être conçus en fonction des caractéristiques de séchage de la matière et des exigences du procédé. Cela permet d'offrir à la matière les conditions de séchage les plus adaptées à chaque étape, ce qui améliore l'efficacité du séchage et la qualité du produit.
Mise en place de technologies de séchage complémentaires : Le séchage par micro-ondes, le séchage par infrarouge et d'autres technologies auxiliaires peuvent être associés à la méthode de séchage par conduction du séchoir afin de tirer parti de leurs avantages respectifs et d'améliorer la vitesse et l'efficacité du séchage.
(5) Modernisation des systèmes d'automatisation et de contrôle
Système de commande intelligent : Un système de commande automatisé de pointe permet de surveiller et d'ajuster automatiquement, en temps réel, des paramètres tels que la température, la vitesse de l'arbre principal et la vitesse d'avance. Des capteurs collectent des données d'exploitation, qui peuvent être analysées à l'aide d'algorithmes d'intelligence artificielle et d'apprentissage automatique afin d'optimiser les paramètres de séchage et d'améliorer l'intelligence des équipements ainsi que l'efficacité de la production.
Surveillance et commande à distance : Les fonctions de surveillance et de commande à distance permettent au personnel de surveiller l'état des équipements via un réseau, d'identifier et de résoudre rapidement les pannes, ainsi que d'améliorer la fiabilité opérationnelle et de faciliter la maintenance.
(6) Mesures d'économie d'énergie et d'amélioration de la protection de l'environnement
Récupération de la chaleur perdue : Un système de récupération de la chaleur perdue permet de capter la chaleur issue des gaz d'échappement générés lors du séchage et de l'utiliser pour préchauffer la matière première ou alimenter en chaleur d'autres procédés, ce qui améliore l'utilisation de l'énergie et réduit la consommation d'énergie.
Traitement des gaz d'échappement : Un système efficace de traitement des effluents gazeux permet de purifier les gaz générés lors du séchage et de réduire les émissions polluantes. Des dépoussiéreurs, des condenseurs et d'autres équipements peuvent être utilisés pour récupérer et traiter les poussières et les solvants présents dans le flux d'effluents.
(7) Usure des équipements et contrôle des corps étrangers magnétiques
Choix des matériaux résistants à l'usure : Les composants exposés à l'usure, tels que les lames de raclage et les agitateurs, peuvent être fabriqués à partir de matériaux présentant une grande résistance à l'usure, comme l'acier allié à haute dureté ou les matériaux céramiques. Cela permet d'améliorer la résistance à l'usure et de réduire la quantité de corps étrangers magnétiques générés par l'usure des composants.
Conception structurelle optimisée : Une conception structurelle adaptée permet de réduire les frottements et l'usure entre les composants. Les dispositifs de réglage des jeux et les systèmes de lubrification, par exemple, peuvent diminuer les coefficients de frottement, prolonger la durée de vie des composants et réduire l'usure des équipements.
Installation de filtres magnétiques : Des filtres magnétiques peuvent être installés à l'entrée, à la sortie et dans le circuit de circulation du séchoir afin d'éliminer rapidement les corps étrangers magnétiques présents dans le matériau et d'empêcher qu'ils n'altèrent la qualité du produit. Ces filtres doivent également être nettoyés régulièrement afin de préserver leur efficacité de filtration.
