Linha de produção de torrefação para pré-carbonização de ânodos de grafite artificial

Com o rápido crescimento dos veículos movidos a energias alternativas e de outros meios de transporte, as baterias de lítio são agora utilizadas numa vasta gama de aplicações. Enquanto componente essencial das baterias de lítio, os materiais do ânodo exigem uma síntese precisa e uma qualidade consistente. Os materiais do ânodo das baterias de lítio são pós à base de carbono. Uma vez que as suas partículas apresentam formas irregulares, as superfícies rugosas podem contribuir para a degradação da bateria durante a carga e a descarga. Para melhorar a qualidade da bateria e prolongar a sua vida útil, as partículas de carbono são normalmente transformadas em esferas relativamente regulares, revestindo-as com piche e, em seguida, calcinando-as num forno para que o piche se carbonize. Como os materiais do ânodo são propensos à oxidação durante a calcinação, o processo é geralmente realizado sob uma atmosfera protetora de azoto.

À medida que o mercado dos veículos movidos a energias alternativas cresce rapidamente e o setor do armazenamento de energia ganha impulso, a procura global por baterias de lítio de alto desempenho continua a aumentar. Os processos de granulação com revestimento e de pré-carbonização dos materiais do ânodo enfrentam agora sérios desafios:

1. A produção em lotes convencional caracteriza-se por uma fraca integração dos processos, baixa eficiência de produção e elevado consumo de energia durante a calcinação.
2. Os gases de combustão provenientes da calcinação a alta temperatura contêm poluentes, como o alcatrão. A eficiência do tratamento convencional é inferior a 70%, o que gera uma pressão ambiental considerável.
3. As flutuações dos parâmetros de lote para lote reduzem a consistência do produto e afetam diretamente indicadores-chave do material, tais como a capacidade específica e a eficiência coulômbica inicial.

Para resolver os estrangulamentos de produção na sinterização e carbonização de materiais para ânodos de grafite artificial, a Longxin Smart recorreu à sua vasta experiência no desenvolvimento de equipamentos para processos térmicos e concluiu três anos de I&D direcionada para lançar um inovador sistema de calcinação rotativa em atmosfera contínua. O sistema supera o desafio de integrar a granulação com revestimento e a pré-carbonização, proporcionando um triplo avanço em termos de qualidade, eficiência e desempenho ambiental. Utilizando tecnologia de controlo de temperatura acoplada em quatro zonas e um modelo de otimização de parâmetros de processo baseado em controlo inteligente, o sistema controla com precisão a densidade aparente e a área superficial específica dos materiais de ânodo, melhorando significativamente a consistência e a qualidade do produto.

Avanços tecnológicos fundamentais

1. Sistema inteligente de controlo de temperatura de quatro zonas

O sistema está dividido numa zona de pré-aquecimento, numa zona de revestimento, numa zona de carbonização e numa zona de arrefecimento.

• Um acoplamento inovador de controlo de temperatura permite a regulação precisa da calcinação em camadas de carbono com gradiente de temperatura.
• Um modelo de otimização de parâmetros de processo baseado em IA controla com precisão os indicadores de qualidade da carbonização, tais como a área superficial específica, a densidade aparente e o teor de compostos voláteis, melhorando significativamente a consistência e a qualidade do produto.

2. Integração de processos: superar as limitações em termos de eficiência e qualidade

Ao longo de mais de 1 000 horas de testes de processo, a equipa técnica da Longxin Smart analisou de que forma parâmetros como a distribuição granulométrica da granulação, a proporção de adição do agente de revestimento e o perfil de temperatura de carbonização afetam o desempenho do material. Com base nestas conclusões, a empresa desenvolveu um processo contínuo inovador que integra a granulação, o revestimento e a pré-carbonização.

• Produção contínua eficiente: O tempo de permanência do material é controlado com precisão e a capacidade de produção numa única linha pode atingir 1 t/h, melhorando as taxas de conformidade do produto.
• Controlo preciso do desempenho: Um sistema de controlo inteligente baseado num PLC otimiza dinamicamente a temperatura, a concentração de oxigénio, a velocidade de rotação e outros parâmetros, garantindo o cumprimento estável de indicadores-chave, tais como a área superficial específica, a densidade aparente e o teor de compostos voláteis, ao mesmo tempo que melhora o desempenho eletroquímico dos materiais do ânodo.

3. Purificação dos gases de combustão: uma base sólida para a produção sustentável

Para combater a poluição por alcatrão resultante de processos convencionais, a Longxin Smart desenvolveu uma tecnologia integrada de tratamento de gases de combustão que combina condensação em várias fases, captura eletrostática e adsorção por carvão ativado.

• Remoção de alcatrão de alta eficiência: Um condensador de três fases arrefece rapidamente os gases de combustão de 600 °C para menos de 80 °C, após o que um precipitador eletrostático de alta tensão captura o alcatrão com uma eficiência de remoção superior a 95%.
• Emissões ultrabaixas: Uma torre de adsorção com carvão ativado, situada no final da linha de tratamento, ajuda os clientes a cumprir os requisitos de aprovação da avaliação de impacto ambiental (AIA).

4. Sistema de refrigeração inteligente e seguro

• A tecnologia de arrefecimento por fluxo espiral sem contacto proporciona um arrefecimento controlado.
• Um sistema de proteção por circulação de azoto garante que a temperatura de descarga se mantenha igual ou inferior a 80 °C.
• Um sistema de refrigeração de água sem entrada de água elimina os riscos de segurança associados ao arrefecimento por pulverização convencional.

5. Poupança de energia e redução do consumo: recuperação de calor em toda a cadeia

A Longxin Smart aplica a troca de calor em contracorrente aos gases de combustão a alta temperatura, recuperando o calor residual da zona de pré-carbonização e utilizando-o para aquecer a secção de granulação. Isto reduz o consumo energético global. Uma estrutura de forno selada e um sistema de proteção com azoto reduzem ainda mais o consumo de gás natural durante a carbonização e diminuem substancialmente os custos de produção por tonelada.

Impulsionada pela inovação tecnológica e pela modernização industrial, a Longxin Smart continuará a aprofundar as suas competências no domínio dos equipamentos para materiais de ânodo e a fornecer à indústria global de energias renováveis soluções de fabrico inteligente mais eficientes e mais limpas. Convidamos os nossos parceiros do setor a visitar a nossa unidade de produção em Jiangsu para uma inspeção no local e a explorar novos caminhos para a inovação tecnológica na produção de materiais de ânodo.