
常州市龍鑫智能裝備股份有限公司

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近年來,新能源產業無疑是備受關注的焦點之一。雖然鋰離子電池(LIBs)因其高能量密度而備受青睞,但鈉離子電池(SIBs)因其原料資源優勢,同樣具有成為大規模電化學儲能設備的潛力。對于鈉離子電池來說,開發低成本、高性能的電極材料是實現其商業化應用的關鍵。
硬碳材料因其優異的性能和低成本,成為鈉離子電池負極材料的理想選擇。碳基材料可分為石墨和無定形兩大類,無定形碳又可分為軟碳和硬碳,前者在高溫下是否石墨化而定。硬碳可分為生物質基硬碳和有機聚合物基硬碳,前者通過生物質熱處理獲得,后者則通過有機聚合物的人工合成得到。雖然大部分有機化合物熱解過程會產生有害氣體,但生物質基硬碳具有低成本、環境友好、來源廣泛等優點。
然而,生物質基硬碳也存在一些問題,如初次庫侖效率低、倍率性能差等,這些問題需要通過合理控制硬碳負極材料的缺陷和層間距,以及減小表面積來解決。原子摻雜是一種較為成熟的方法,可以通過N、P、S、O等原子摻雜為材料提供表面缺陷并提高導電性,從而提高其倍率性能和比容量。原子摻雜可以通過機械設備“蜂巢磨”來進行包覆參雜,蜂巢磨包覆工藝是將硬碳輸送到系統與霧化的包覆材料纏繞結合形成單層納米包覆膜,從而改善硬碳的特性,起到活性作用。
龍鑫智能聚焦鈉離子電池材料生產的關鍵環節,通過設備創新與全流程優化,為硬碳負極等鈉電材料的高質量發展提供了系統性解決方案,具體體現在以下五個維度:
龍鑫智能的實驗型棒銷納米砂磨機與大流量珠磨機,針對硬碳前驅體(如生物質顆粒、樹脂)的研磨需求,實現了粒徑準確控制,解決了傳統設備在超細研磨時易堵料、粒徑波動大的痛點。其核心優勢包括:
(1) 高效研磨:采用雙動力離心出料結構與高速線轉子,研磨效率是傳統設備的多倍以上,原本需要研磨多遍的物料,使用龍鑫設備1-2遍即可達到同等效果,大幅降低生產成本。
(2) 低耗穩定:耐磨合金鋼與氧化鋯陶瓷結構件使設備使用壽命延長,維護成本顯著降低;全封閉智能化控制不僅避免了粉塵污染,還使能耗降低。
(3) 多元適配:可針對層狀氧化物、普魯士藍等不同正極材料以及硬碳、硅碳負極,提供定制化研磨參數,確保粒徑均勻性,為后續工藝環節奠定了堅實基礎。
江蘇龍鑫的高純超細電池材料專用離心氣流噴霧干燥機,在硬碳前驅體干燥過程中實現了對粉體形貌和純度的準確調控:
(1) 球形化與致密化控制:通過二流體噴嘴設計,將料液霧化成微小霧滴,配合干燥塔內風速與溫度梯度優化,使粉體自然收縮成球形,球形度高,振實密度提升,有效提高了電池的能量密度。
(2) 高純度保障與連續生產:全封閉管路設計避免了外界雜質污染,產品純度提升;同時支持長時間不間斷連續化生產,產能較傳統工藝提升,干燥時間僅需很短的時間,避免了物料高溫氧化。
(3) 環保與節能:配備三級廢氣處理系統,粉塵排放遠低于國標,余熱回收系統將熱能利用率提升,實現了綠色生產與節能降耗。
龍鑫智能的連續式氣氛回轉焙燒爐為硬碳材料的包覆與熱解提供了精準的環境控制:
(1) 多段式溫控與氣氛保護:具備三段式加熱分區,爐內溫度偏差低,支持氮氣、氬氣等保護氣氛,確保包覆層均勻熱解,形成穩定SEI膜,使硬碳負極的首周庫侖效率提升。
(2) 規模化生產適配與安全保障:連續進料出料設計使產能較間歇式爐窯提升,智能化控溫系統支持多配方存儲,換型時間短;全密封爐體配合氮氣吹掃,氧含量低,杜絕了粉塵爆炸風險。
(3) 低碳工藝:采用節能型加熱元件與尾氣處理系統,碳排放降低,符合環保要求,助力客戶構建綠色供應鏈。
龍鑫智能將研磨、干燥、焙燒等單設備整合為智能化產線,通過工業互聯網平臺實現了全流程數字化升級:
(1) 工藝參數閉環控制與柔性生產:通過PLC智能系統聯動調節各環節參數,建立工藝數據庫,支持快速切換產品配方,換型時間縮短,可兼容多類型前驅體,支持從小試到量產的產能爬坡。
(2) 全流程追溯與優化:搭載在線監測儀表實時反饋生產數據,通過AI算法優化工藝參數,良率提升;設備運行狀態遠程監控,預警響應時間短,保障了生產的穩定性和連續性。
(3) 數據驅動與降本增效:基于機器學習算法分析歷史生產數據,自動推薦優良的工藝參數,良率提升;同時根據峰谷電價自動調整產能,綜合能耗降低,顯著降低生產成本。
在環保方面,龍鑫智能的解決方案實現了硬碳生產過程中的廢棄物高效處理與資源循環利用:
(1) 廢水與廢氣處理:前處理廢水經“中和沉淀-厭氧發酵-膜處理”工藝,COD大幅降低且回用率高;熱解尾氣經多重處理后,有害成分去除率,排放符合嚴苛要求。
(2) 固廢循環利用:研磨介質廢料等固體廢棄物經處理后可綜合利用,利用率高,減少了對環境的負擔,符合“雙碳”目標下的綠色生產要求。
通過上述全鏈解決方案,龍鑫智能有效解決了硬碳負極生產中的前驅體處理、工藝參數控制、設備復雜性及環保等核心問題,助力客戶實現了材料性能提升(如比容量提升、首周庫侖效率提升)、生產成本降低和生產效率躍升,為鈉離子電池材料行業的高質量、可持續發展提供了強有力的支撐。
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