硅碳負極材料閉路循環(huán)離心噴霧干燥機 工程概述

　　眾所周知，不斷的提高電池能量密度，是鋰電產(chǎn)業(yè)技術研革所孜孜不倦的方向。在當前的鋰電材料體系中，負極材料多為采用石墨材料(以人造石墨和天然石墨為主)，在電池理論設計過程中，基本上已經(jīng)非常充分發(fā)揮了其可實現(xiàn)的能量密度，所當前的石墨負極材料在提升電池能量密度方面已經(jīng)遇到明顯的瓶頸。

　　與石墨負極材料相比，硅基負極材料的能量密度優(yōu)勢明顯。石墨的理論能量密度是372 mAh/g，而硅負極的理論能量密度超其10倍，高達4200mAh/g。所以硅碳負極的應用，可以提升電池中活性物質(zhì)含量，所以能大大提升單體電芯的容量，這也是硅碳負極材料越來越多被鋰電領域所關注的重要原因。

　　由于硅是半導體結(jié)構(gòu)材料，為了提供鋰離子在硅電極材料中的擴散速度，就需要提高硅材料的導電性能，目前產(chǎn)業(yè)中所選擇的就是成熟的碳材料。利用不同形態(tài)的碳材料來復合硅進行改性處理，使其構(gòu)成均勻的導電網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，形成導電性好、附著性好、化學穩(wěn)定性高的硅碳負極材料。

　　目前,國內(nèi)絕大多數(shù)硅碳負極材料生產(chǎn)廠家采用傳統(tǒng)的真空耙式干燥機干燥乙醇。真空耙式干燥機是一種臥式間歇式真空干燥設備，濕物料經(jīng)傳導蒸發(fā)，帶有刮板攪拌器不斷清除熱面上的物料，并在容器內(nèi)推移形成循環(huán)流，水份蒸發(fā)后由真空泵抽出。適用于干燥少量的、熱敏性和氧敏性的泥狀、膏狀物料，含水率范圍為15%～90%。真空耙式干燥機主要由筒體、攪拌軸、傳動系統(tǒng)和密封裝置等部分組成。干燥所需熱量主要由攪拌軸及筒體夾套提供。隨著攪拌軸的不斷轉(zhuǎn)動，物料與加熱面的接觸不斷更新，使物料均勻受熱，從而達到良好的干燥效果。但應用于硅碳負極材料的真空耙式干燥機的具有如下問題：硅碳負極材料得不到分散,干燥時間長;當物料量大時,所需的設備容積較大;工人勞動強度大,需定時將物料裝卸或翻動,粉塵飛揚,環(huán)境污染嚴重;熱效率低,一般在60%左右;產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等。

　　針對鋰硅碳負極材料在常規(guī)干燥工藝中存在的問題，百得干燥開發(fā)的閉路循環(huán)噴霧干燥機作為含有機溶劑料液干燥生產(chǎn)中較為理想的新選擇。新工藝可以明顯降低了生產(chǎn)成本,提高了產(chǎn)品質(zhì)量,降低了工人的勞動強度,保護了環(huán)境。

　　1、采用高速離心噴霧霧化技術，在滿足連續(xù)干燥生產(chǎn)的同時，還能達到一定的粒度要求。

　　2、采用高速離心霧化技術，能有效改善或提高硅碳負極材料的堆積密度，使其單體顆�？蛇_3～5um和成品含濕量為0.5%的質(zhì)量要求，應用磁性過濾技術，能有效阻止鐵離子雜質(zhì)的摻入，提高材料的純凈度和正極材料的導電性能，是較為理想的新能源干燥設備。

　　3、硅碳負極材料閉路循環(huán)噴霧干燥機適用于硅碳負極材料中含有機溶劑回收的使用。

硅碳負極材料閉路循環(huán)離心噴霧干燥機 設計條件

　　1、物料名稱：硅碳負極材料，乙醇溶劑懸浮液

　　2、溶劑成分：乙醇

　　3、乙醇蒸發(fā)量：50kg/h

　　4、產(chǎn)品含濕量：3%

　　5、干燥塔進風溫度：140℃

　　6、干燥塔出風溫度：70℃

　　7、加熱方式：電加熱

　　8、霧化方式：離心式霧化

　　9、尾氣處理：冷水機組、冷凝器冷凝、溶劑回收

　　10、控制柜：防爆

　　11、材質(zhì)要求：304不銹鋼

硅碳負極材料閉路循環(huán)離心噴霧干燥機 工作原理

　　在密閉的環(huán)境下工作，采用惰性氣體(或氮氣)作為循環(huán)氣體，對干燥的物料具有保護作用，循環(huán)氣體經(jīng)歷載濕、去濕的過程，介質(zhì)可重復使用;惰性氣體(或氮氣)經(jīng)加熱器加熱后進入干燥塔，液體物料經(jīng)螺桿泵輸送至離心噴頭處，液體被高速循環(huán)的霧化器霧化成的粉狀物料從塔底排出，被蒸發(fā)的有機溶劑氣體在風機負壓的壓力下，把夾在氣體中的粉塵經(jīng)旋風分離器、噴淋塔除塵后飽和的有機溶劑氣體經(jīng)冷凝器冷凝成液體排出冷凝器，不凝性氣體介質(zhì)連續(xù)加熱后作為干燥載體在系統(tǒng)內(nèi)重新循環(huán)使用。而常規(guī)的離心噴霧干燥機是通過不斷的送、排風達到排濕的目的，這也是防爆型閉路循環(huán)噴霧干燥設備與普通離心噴霧干燥設備的一個明顯區(qū)別;干燥系統(tǒng)內(nèi)部為正壓操作，保持一定的正壓值，如果內(nèi)部壓力下降，由壓力變送器來自動控制進量，保證系統(tǒng)壓力平衡。設備采用防爆設計，干燥過程安全環(huán)保。

硅碳負極材料閉路循環(huán)離心噴霧干燥機 工藝流程圖

硅碳負極材料閉路循環(huán)離心噴霧干燥機 工藝流程設計

　　1、干燥系統(tǒng)形式：閉式循環(huán)系統(tǒng)

　　2、干燥介質(zhì)：氮氣

　　3、霧化方式：離心式霧化

　　4、霧滴與熱空氣接觸方式：并流式

　　5、料液供給方式：蠕動泵無級調(diào)速，穩(wěn)定供料

　　6、加熱方式：防爆電加熱

　　7、除塵方式：旋風分離器+脈沖袋濾器

　　8、溶劑回收：冷凝器回收

硅碳負極材料閉路循環(huán)離心噴霧干燥機 主要技術參數(shù)表

　　1、設備型號：BLPG-50型閉路循環(huán)離心噴霧干燥機

　　2、干燥室：Φ2300×H2440mm

　　3、干燥主塔：Φ2500×H5450mm

　　4、溶劑蒸發(fā)量：50kg/h

　　5、進風溫度：140～180℃溫度可調(diào)

　　6、出風溫度：70～90℃溫度可調(diào)

　　7、尾氣氧含量：<0.3%

　　8、溶劑回收率：≥95%

　　9、裝機功率：～150kw

　　10、氮氣耗量：壓力0.3～0.5MPa、流量0.8Nm3/h

硅碳負極材料閉路循環(huán)離心噴霧干燥機 主要特點

　　1、封閉系統(tǒng)各管道的連接采用獨特的密封結(jié)構(gòu)，密閉性好，可確保系統(tǒng)在0.5MPa的壓力下無泄漏，熱效率高;

　　2、采用惰性的氮氣為干燥介質(zhì)氣體，防毒、防氧化、防爆炸，氣體經(jīng)載濕、去濕后可重復循環(huán)使用;

　　3、系統(tǒng)中配有干燥料液的溶劑的冷凝系統(tǒng)和回收系統(tǒng)可以使干燥料液中的溶劑得以通過二次處理可以循環(huán)使用，在封閉狀態(tài)和氮氣環(huán)境下熱態(tài)完成物料的干燥(溶媒脫除)并通過冷凝器回收溶媒，整機的安全性高。同時，設備為全密閉式設計，物料回收率高，此設備系統(tǒng)的收率之高是其他型式干燥器所達不到的。主要技術指標：干粉物料回收率≥95%，產(chǎn)品殘余溶劑≤2%，從而大大的降低了生產(chǎn)成本;

　　4、干燥速度十分迅速，料液經(jīng)噴霧后，表面積增大，在高溫氣流中，瞬間就可以蒸發(fā)掉95%～98%的水分，完成干燥時間一般僅需5～40秒左右;

　　5、噴霧干燥通常用于處理濕含量40%～60%的溶液，能一次干燥成粉狀產(chǎn)品，大部分產(chǎn)品干燥后不需要再進行粉碎和篩選，從而減少了生產(chǎn)工序，簡化了生產(chǎn)工藝流程。同時，產(chǎn)品具有良好的分散性、流動性和溶解性，由于干燥過程是在空氣中完成的，產(chǎn)品在本能保持與液滴相近似的球狀，具有良好的流動性;

　　6、設備具有系統(tǒng)壓力在線測試裝置、氧氣濃度在線檢測控制裝置及在位清洗裝置;

　　7、設備控制系統(tǒng)采用人機界面，即PLC+觸摸屏控制，工藝流程圖動態(tài)顯示。產(chǎn)品的粒度、松密度、水分在一定范圍內(nèi)，可用改變操作條件進行調(diào)整，控制比較方便。