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硅碳负极材料乙醇蒸发干燥机

关键词:
所属分类:电池材料干燥机
案例概述:针对硅碳负极材料在常规干燥工艺中存在的问题,百得干燥开发的闭路循环喷雾干燥机作为含有机溶剂料液干燥生产中较为理想的新选择。新工艺可以明显降低了生产成本,提高了产品质量,降低了工人的劳动强度,保护了环境。
案例详情 图片集锦

硅碳负极材料闭路循环离心喷雾干燥机   工程概述

  众所周知,不断的提高电池能量密度,是锂电产业技术研革所孜孜不倦的方向。在当前的锂电材料体系中,负极材料多为采用石墨材料(以人造石墨和天然石墨为主),在电池理论设计过程中,基本上已经非常充分发挥了其可实现的能量密度,所当前的石墨负极材料在提升电池能量密度方面已经遇到明显的瓶颈。
  与石墨负极材料相比,硅基负极材料的能量密度优势明显。石墨的理论能量密度是372 mAh/g,而硅负极的理论能量密度超其10倍,高达4200mAh/g。所以硅碳负极的应用,可以提升电池中活性物质含量,所以能大大提升单体电芯的容量,这也是硅碳负极材料越来越多被锂电领域所关注的重要原因。
  由于硅是半导体结构材料,为了提供锂离子在硅电极材料中的扩散速度,就需要提高硅材料的导电性能,目前产业中所选择的就是成熟的碳材料。利用不同形态的碳材料来复合硅进行改性处理,使其构成均匀的导电网络结构,形成导电性好、附着性好、化学稳定性高的硅碳负极材料。


      目前,国内绝大多数硅碳负极材料生产厂家采用传统的真空耙式干燥机干燥乙醇。真空耙式干燥机是一种卧式间歇式真空干燥设备,湿物料经传导蒸发,带有刮板搅拌器不断清除热面上的物料,并在容器内推移形成循环流,水份蒸发后由真空泵抽出。适用于干燥少量的、热敏性和氧敏性的泥状、膏状物料,含水率范围为15%~90%。真空耙式干燥机主要由筒体、搅拌轴、传动系统和密封装置等部分组成。干燥所需热量主要由搅拌轴及筒体夹套提供。随着搅拌轴的不断转动,物料与加热面的接触不断更新,使物料均匀受热,从而达到良好的干燥效果。但应用于硅碳负极材料真空耙式干燥机的具有如下问题:硅碳负极材料得不到分散,干燥时间长;当物料量大时,所需的设备容积较大;工人劳动强度大,需定时将物料装卸或翻动,粉尘飞扬,环境污染严重;热效率低,一般在60%左右;产品质量不稳定等。

      针对锂硅碳负极材料在常规干燥工艺中存在的问题,百得干燥开发的闭路循环喷雾干燥机作为含有机溶剂料液干燥生产中较为理想的新选择。新工艺可以明显降低了生产成本,提高了产品质量,降低了工人的劳动强度,保护了环境。
    1、采用高速离心喷雾雾化技术,在满足连续干燥生产的同时,还能达到一定的粒度要求。
    2、采用高速离心雾化技术,能有效改善或提高硅碳负极材料的堆积密度,使其单体颗粒可达3~5um和成品含湿量为0.5%的质量要求,应用磁性过滤技术,能有效阻止铁离子杂质的掺入,提高材料的纯净度和正极材料的导电性能,是较为理想的新能源干燥设备。
    3、硅碳负极材料闭路循环喷雾干燥机适用于硅碳负极材料中含有机溶剂回收的使用。


硅碳负极材料闭路循环离心喷雾干燥机   设计条件
    1、物料名称:硅碳负极材料,乙醇溶剂悬浮液
    2、溶剂成分:乙醇
    3、乙醇蒸发量:50kg/h
    4、产品含湿量:3%
    5、干燥塔进风温度:140℃
    6、干燥塔出风温度:70℃
    7、加热方式:电加热
    8、雾化方式:离心式雾化
    9、尾气处理:冷水机组、冷凝器冷凝、溶剂回收
    10、控制柜:防爆
    11、材质要求:304不锈钢


硅碳负极材料闭路循环离心喷雾干燥机   工作原理
       在密闭的环境下工作,采用惰性气体(或氮气)作为循环气体,对干燥的物料具有保护作用,循环气体经历载湿、去湿的过程,介质可重复使用;惰性气体(或氮气)经加热器加热后进入干燥塔,液体物料经螺杆泵输送至离心喷头处,液体被高速循环的雾化器雾化成的粉状物料从塔底排出,被蒸发的有机溶剂气体在风机负压的压力下,把夹在气体中的粉尘经旋风分离器、喷淋塔除尘后饱和的有机溶剂气体经冷凝器冷凝成液体排出冷凝器,不凝性气体介质连续加热后作为干燥载体在系统内重新循环使用。而常规的离心喷雾干燥机是通过不断的送、排风达到排湿的目的,这也是防爆型闭路循环喷雾干燥设备与普通离心喷雾干燥设备的一个明显区别;干燥系统内部为正压操作,保持一定的正压值,如果内部压力下降,由压力变送器来自动控制进量,保证系统压力平衡。设备采用防爆设计,干燥过程安全环保。


硅碳负极材料闭路循环离心喷雾干燥机   工艺流程图



硅碳负极材料闭路循环离心喷雾干燥机 工艺流程设计
    1、干燥系统形式:闭式循环系统
    2、干燥介质:氮气
    3、雾化方式:离心式雾化
    4、雾滴与热空气接触方式:并流式
    5、料液供给方式:蠕动泵无级调速,稳定供料
    6、加热方式:防爆电加热
    7、除尘方式:旋风分离器+脉冲袋滤器
    8、溶剂回收:冷凝器回收

硅碳负极材料闭路循环离心喷雾干燥机主要技术参数表
    1、设备型号:BLPG-50型闭路循环离心喷雾干燥机
    2、干燥室:Φ2300×H2440mm
    3、干燥主塔:Φ2500×H5450mm
    4、溶剂蒸发量:50kg/h
    5、进风温度:140~180℃温度可调
    6、出风温度:70~90℃温度可调
    7、尾气氧含量:<0.3%
    8、溶剂回收率:≥95%
    9、装机功率:~150kw
    10、氮气耗量:压力0.3~0.5MPa、流量0.8Nm3/h


硅碳负极材料闭路循环离心喷雾干燥机   主要特点
    1、封闭系统各管道的连接采用独特的密封结构,密闭性好,可确保系统在0.5MPa的压力下无泄漏,热效率高;
    2、采用惰性的氮气为干燥介质气体,防毒、防氧化、防爆炸,气体经载湿、去湿后可重复循环使用;
    3、系统中配有干燥料液的溶剂的冷凝系统和回收系统可以使干燥料液中的溶剂得以通过二次处理可以循环使用,在封闭状态和氮气环境下热态完成物料的干燥(溶媒脱除)并通过冷凝器回收溶媒,整机的安全性高。同时,设备为全密闭式设计,物料回收率高,此设备系统的收率之高是其他型式干燥器所达不到的。主要技术指标:干粉物料回收率≥95%,产品残余溶剂≤2%,从而大大的降低了生产成本;
    4、干燥速度十分迅速,料液经喷雾后,表面积增大,在高温气流中,瞬间就可以蒸发掉95%98%的水分,完成干燥时间一般仅需540秒左右;
    5、喷雾干燥通常用于处理湿含量40%~60%的溶液,能一次干燥成粉状产品,大部分产品干燥后不需要再进行粉碎和筛选,从而减少了生产工序,简化了生产工艺流程。同时,产品具有良好的分散性、流动性和溶解性,由于干燥过程是在空气中完成的,产品在本能保持与液滴相近似的球状,具有良好的流动性;
    6、 设备具有系统压力在线测试装置、氧气浓度在线检测控制装置及在位清洗装置;
    7、设备控制系统采用人机界面,即PLC+触摸屏控制,工艺流程图动态显示。产品的粒度、松密度、水分在一定范围内,可用改变操作条件进行调整,控制比较方便。

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