A indústria dos veículos de energia nova apresenta amplas perspetivas de desenvolvimento. Com atualizações tecnológicas contínuas, maiores economias de escala e uma melhor relação custo-desempenho, os veículos elétricos estão a tornar-se cada vez mais competitivos. Isto irá impulsionar fortemente o desenvolvimento em toda a cadeia de abastecimento e criar oportunidades de crescimento substanciais para o mercado de precursores de cátodos ternários. Para satisfazer as expectativas dos consumidores em termos de desempenho dos veículos e autonomia, o aumento do teor de níquel nos materiais de cátodo ternários tornou-se uma importante tendência de desenvolvimento. Os precursores ternários com elevado teor de níquel podem aumentar a densidade energética das baterias e prolongar a autonomia dos veículos elétricos. Prevê-se que a quota de mercado dos precursores ternários com elevado teor de níquel continue a aumentar.
O desempenho dos precursores de cátodos ternários afeta diretamente o desempenho do material de cátodo ternário final e, por sua vez, os indicadores-chave de desempenho das baterias de iões de lítio, incluindo a densidade energética, a vida útil e a segurança. O secador de placas da Jiangsu Longxin Smart, concebido especificamente para materiais precursores de cátodos ternários, controla rigorosamente a introdução de impurezas durante a produção, ajudando a melhorar a estabilidade estrutural e o desempenho dos materiais de cátodo, ao mesmo tempo que aumenta eficazmente a vida útil e a segurança das baterias. À medida que a tecnologia dos secadores de placas para precursores de cátodos ternários continua a avançar, os processos de produção desses precursores serão ainda mais otimizados, os custos diminuirão gradualmente e o leque de aplicações no mercado continuará a expandir-se.
Princípio de funcionamento do secador de placas para materiais precursores de cátodos ternários
Os secadores de placas para materiais precursores de cátodos ternários são amplamente utilizados na produção de precursores ternários e foram concebidos para secar materiais precursores que contêm elementos metálicos, tais como níquel, cobalto e manganês. A movimentação contínua do material, a agitação por lâminas de ancinho e a condução de calor a partir do meio de aquecimento permitem uma secagem eficiente dos materiais húmidos. Este método de secagem oferece elevada eficiência térmica, baixo consumo de energia, secagem uniforme, elevada qualidade do produto, pegada ecológica reduzida, poucos sistemas auxiliares, baixo nível de poluição, produção contínua, fácil operação e ampla aplicabilidade.
(1) O material húmido é alimentado continuamente pelo alimentador para a primeira placa de secagem, na parte superior do secador. Os braços de remoção, equipados com lâminas de remoção, rodam, fazendo com que as lâminas reviram o material continuamente.
(2) O material percorre a placa de secagem ao longo de uma trajetória em espiral exponencial. O material presente numa placa de secagem pequena é deslocado para a sua borda exterior e cai sobre a borda exterior da placa de secagem grande situada abaixo. Na placa grande, o material desloca-se para o interior e cai, através da abertura de descarga central, para a placa pequena seguinte. Como as placas grandes e pequenas estão dispostas em camadas alternadas, o material desloca-se continuamente ao longo de todo o secador.
(3) Um fluido de aquecimento — como vapor saturado, água quente ou óleo térmico — circula através das placas de secagem ocas. O fluido entra numa extremidade de cada placa e sai pela outra. O material seco cai da última placa de secagem para o fundo do invólucro e é, em seguida, transportado pelas lâminas raspadoras até à saída de descarga. A humidade libertada pelo material sai através da abertura de remoção de humidade na tampa superior. Nos secadores de placas a vácuo, a humidade é extraída através da abertura da bomba de vácuo na tampa superior.
Características estruturais do secador de placas para materiais precursores de cátodos ternários
(1) Placas de secagem: As placas de secagem são os componentes essenciais de um secador de placas. Normalmente, estão dispostas em várias camadas horizontais e permanecem fixas durante o funcionamento. As placas estão disponíveis em várias especificações e materiais — incluindo aço ao carbono, aço inoxidável e titânio — para satisfazer diferentes requisitos de produção e características dos materiais.
(2) Braços e lâminas do ancinho: Os braços do rastilho estão montados no eixo principal e, normalmente, são instalados vários braços de rastilho em cada placa de secagem. As lâminas do rastilho fixadas aos braços empurram o material ao longo das placas de secagem, permitindo que este seja aquecido de forma uniforme e melhorando a eficiência da secagem.
(3) Eixo principal: O eixo principal liga e aciona os braços do ancinho. A sua velocidade de rotação pode ser ajustada de acordo com as características de secagem do material e situa-se geralmente entre 1 e 10 rpm.
(4) Concha: A estrutura exterior proporciona suporte estrutural e vedação. Estão disponíveis três configurações: atmosférica, fechada e a vácuo. O tipo atmosférico é adequado para aplicações gerais de secagem. O tipo fechado consegue suportar uma determinada pressão interna e é adequado para secagem num ambiente fechado ou para aplicações com requisitos rigorosos em matéria de emissões de gases. O tipo a vácuo é adequado para a secagem de materiais sensíveis ao calor.
(5) Sistema de transmissão: O sistema de acionamento faz girar o eixo principal e é normalmente composto por um motor, um redutor e um acoplamento, para garantir um funcionamento estável do equipamento.
Melhorias técnicas no secador de placas para materiais precursores de cátodos ternários
(1) Otimização do projeto estrutural
Estrutura melhorada do braço do ancinho: Os materiais de maior resistência e os projetos estruturais mais robustos podem aumentar a capacidade de suporte de carga dos braços do rastilho e a resistência à deformação por flexão, garantindo um movimento estável do material durante o funcionamento a longo prazo. Por exemplo, os tubos de aço de parede espessa podem ser reforçados através da inserção de uma barra de aço redonda maciça no seu interior.
Superfícies das placas otimizadas: As superfícies irregulares das placas podem ser corrigidas melhorando a planicidade. Podem ser utilizados métodos de fabrico avançados, tais como a conformação do anel de retenção exterior de uma placa grande e do anel de descarga interior de uma placa pequena numa única operação de conformação por prensagem a partir de chapa de aço, bem como a formação de uma borda curva na orla da placa. Isto aumenta a rigidez da placa e ajuda a reduzir a acumulação de material na sua superfície.
Lâminas de raspador melhoradas: Os raspadores podem ser concebidos para se adaptarem melhor à superfície da chapa, de modo a evitar a acumulação de material. Por exemplo, as lâminas dos raspadores verticais podem ser fabricadas através da soldadura manual de chapas de aço espessas, com transições curvas na superfície da lâmina e suportes redondos de aço entre duas chapas de aço, para melhorar o desempenho de raspagem e a vida útil.
(2) Modernização do sistema de aquecimento
Seleção dos meios de aquecimento: Podem ser avaliados meios de aquecimento de maior eficiência, tais como sal fundido a alta temperatura, com vista a melhorar a eficiência do aquecimento e a precisão do controlo da temperatura. Os efeitos de diferentes meios de aquecimento na secagem de precursores de cátodos ternários devem também ser estudados, a fim de determinar o meio mais adequado para cada aplicação.
Estrutura melhorada da placa de aquecimento: As estruturas internas das placas podem ser otimizadas para aumentar a área de aquecimento e a eficiência da transferência de calor. Entre os exemplos contam-se as estruturas com aletas e os canais adicionais de condução de calor, que distribuem o meio de aquecimento de forma mais uniforme no interior da placa e melhoram o desempenho do aquecimento.
(3) Melhorias no sistema de transmissão
Otimização do motor: Os motores de alta eficiência e poupança de energia, equipados com variadores de frequência, permitem ajustar com precisão a velocidade do eixo principal de acordo com as características do material e os requisitos de secagem, possibilitando um controlo preciso do tempo de permanência do material e do nível de secagem.
Método de transmissão aperfeiçoado: Métodos de transmissão mais avançados, tais como os sistemas de transmissão magnética, podem reduzir o desgaste mecânico e as perdas de energia durante a transmissão, melhorando simultaneamente a eficiência da transmissão e a estabilidade operacional.
(4) Otimização do processo de secagem
Funcionamento coordenado de várias placas de secagem: A distribuição da temperatura e o percurso do fluxo do material através das placas podem ser concebidos de acordo com as características de secagem do material e os requisitos do processo. Isto permite que o material beneficie das condições de secagem mais adequadas em cada fase, melhorando a eficiência da secagem e a qualidade do produto.
Introdução de tecnologias auxiliares de secagem: A secagem por micro-ondas, a secagem por infravermelhos e outras tecnologias auxiliares podem ser combinadas com o método de secagem por condução do secador, de modo a tirar partido das respetivas vantagens e a melhorar a velocidade e a eficácia da secagem.
(5) Melhorias na automatização e no controlo
Sistema de controlo inteligente: Um sistema avançado de controlo automatizado pode monitorizar e ajustar automaticamente parâmetros como a temperatura, a velocidade do eixo principal e a velocidade de avanço em tempo real. Os sensores recolhem dados de funcionamento, que podem ser analisados através de algoritmos de inteligência artificial e de aprendizagem automática, com vista a otimizar os parâmetros de secagem e a melhorar a inteligência do equipamento e a eficiência da produção.
Monitorização e operação remotas: As funções de monitorização e operação remotas permitem que o pessoal acompanhe o estado dos equipamentos através de uma rede, identifique e resolva avarias rapidamente e melhore a fiabilidade operacional e a facilidade de manutenção.
(6) Medidas de poupança de energia e melhorias ambientais
Recuperação de calor residual: Um sistema de recuperação de calor residual permite captar o calor dos gases de escape gerados durante a secagem e utilizá-lo para pré-aquecer a matéria-prima ou fornecer calor a outros processos, melhorando a utilização da energia e reduzindo o consumo energético.
Tratamento dos gases de escape: Um sistema eficiente de tratamento de gases de escape pode purificar os gases gerados durante a secagem e reduzir as emissões de poluentes. Podem ser utilizados coletores de poeira, condensadores e outros equipamentos para recuperar e tratar a poeira e os solventes presentes no fluxo de gases de escape.
(7) Desgaste do equipamento e controlo de partículas magnéticas estranhas
Seleção de materiais resistentes ao desgaste: Os componentes sujeitos a desgaste, tais como lâminas de varredura e agitadores, podem ser fabricados com materiais de elevada resistência ao desgaste, como aço-liga de elevada dureza ou materiais cerâmicos. Isto melhora a resistência ao desgaste e reduz a presença de partículas magnéticas geradas pelo desgaste dos componentes.
Conceção estrutural otimizada: Uma conceção estrutural adequada pode reduzir o atrito e o desgaste entre os componentes. Os dispositivos de ajuste de folga e os sistemas de lubrificação, por exemplo, podem diminuir os coeficientes de atrito, prolongar a vida útil dos componentes e reduzir o desgaste do equipamento.
Instalação de filtros magnéticos: Os filtros magnéticos podem ser instalados na entrada, na saída e no sistema de circulação do secador para remover rapidamente as partículas estranhas magnéticas do material e impedir que estas afetem a qualidade do produto. Estes filtros devem também ser limpos regularmente para manter o desempenho da filtração.
