硅碳負(fù)極材料閉路循環(huán)離心噴霧干燥機(jī)   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(shù)研革所孜孜不倦的方向。在當(dāng)前的鋰電材料體系中，負(fù)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(shè)計(jì)過(guò)程中，基本上已經(jīng)非常充分發(fā)揮了其可實(shí)現(xiàn)的能量密度，所當(dāng)前的石墨負(fù)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(fù)極材料相比，硅基負(fù)極材料的能量密度優(yōu)勢(shì)明顯。石墨的理論能量密度是372 mAh/g，而硅負(fù)極的理論能量密度超其10倍，高達(dá)4200mAh/g。所以硅碳負(fù)極的應(yīng)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(fù)極材料越來(lái)越多被鋰電領(lǐng)域所關(guān)注的重要原因。
  由于硅是半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)材料，為了提供鋰離子在硅電極材料中的擴(kuò)散速度，就需要提高硅材料的導(dǎo)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(lái)復(fù)合硅進(jìn)行改性處理，使其構(gòu)成均勻的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成導(dǎo)電性好、附著性好、化學(xué)穩(wěn)定性高的硅碳負(fù)極材料。

      目前,國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)硅碳負(fù)極材料生產(chǎn)廠家采用傳統(tǒng)的真空耙式干燥機(jī)干燥乙醇。真空耙式干燥機(jī)是一種臥式間歇式真空干燥設(shè)備，濕物料經(jīng)傳導(dǎo)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(jī)主要由筒體、攪拌軸、傳動(dòng)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(dòng)，物料與加熱面的接觸不斷更新，使物料均勻受熱，從而達(dá)到良好的干燥效果。但應(yīng)用于硅碳負(fù)極材料的真空耙式干燥機(jī)的具有如下問(wèn)題：硅碳負(fù)極材料得不到分散,干燥時(shí)間長(zhǎng);當(dāng)物料量大時(shí),所需的設(shè)備容積較大;工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,需定時(shí)將物料裝卸或翻動(dòng),粉塵飛揚(yáng),環(huán)境污染嚴(yán)重;熱效率低,一般在60%左右;產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等。

      針對(duì)鋰硅碳負(fù)極材料在常規(guī)干燥工藝中存在的問(wèn)題，百得干燥開發(fā)的閉路循環(huán)噴霧干燥機(jī)作為含有機(jī)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(dòng)強(qiáng)度,保護(hù)了環(huán)境。
    1、采用高速離心噴霧霧化技術(shù)，在滿足連續(xù)干燥生產(chǎn)的同時(shí)，還能達(dá)到一定的粒度要求。
    2、采用高速離心霧化技術(shù)，能有效改善或提高硅碳負(fù)極材料的堆積密度，使其單體顆?？蛇_(dá)3～5um和成品含濕量為0.5％的質(zhì)量要求，應(yīng)用磁性過(guò)濾技術(shù)，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(dǎo)電性能，是較為理想的新能源干燥設(shè)備。
    3、硅碳負(fù)極材料閉路循環(huán)噴霧干燥機(jī)適用于硅碳負(fù)極材料中含有機(jī)溶劑回收的使用。

硅碳負(fù)極材料閉路循環(huán)離心噴霧干燥機(jī)   設(shè)計(jì)條件
    1、物料名稱：硅碳負(fù)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(jìn)風(fēng)溫度：140℃
    6、干燥塔出風(fēng)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(jī)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(fù)極材料閉路循環(huán)離心噴霧干燥機(jī)   工作原理
       在密閉的環(huán)境下工作，采用惰性氣體（或氮?dú)猓┳鳛檠h(huán)氣體，對(duì)干燥的物料具有保護(hù)作用，循環(huán)氣體經(jīng)歷載濕、去濕的過(guò)程，介質(zhì)可重復(fù)使用；惰性氣體（或氮?dú)猓┙?jīng)加熱器加熱后進(jìn)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(jī)溶劑氣體在風(fēng)機(jī)負(fù)壓的壓力下，把夾在氣體中的粉塵經(jīng)旋風(fēng)分離器、噴淋塔除塵后飽和的有機(jī)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(jī)是通過(guò)不斷的送、排風(fēng)達(dá)到排濕的目的，這也是防爆型閉路循環(huán)噴霧干燥設(shè)備與普通離心噴霧干燥設(shè)備的一個(gè)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(lái)自動(dòng)控制進(jìn)量，保證系統(tǒng)壓力平衡。設(shè)備采用防爆設(shè)計(jì)，干燥過(guò)程安全環(huán)保。

硅碳負(fù)極材料閉路循環(huán)離心噴霧干燥機(jī)   工藝流程圖

硅碳負(fù)極材料閉路循環(huán)離心噴霧干燥機(jī)  工藝流程設(shè)計(jì)
    1、干燥系統(tǒng)形式：閉式循環(huán)系統(tǒng)
    2、干燥介質(zhì)：氮?dú)?br />     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(dòng)泵無(wú)級(jí)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(fēng)分離器+脈沖袋濾器
    8、溶劑回收：冷凝器回收

硅碳負(fù)極材料閉路循環(huán)離心噴霧干燥機(jī)  主要技術(shù)參數(shù)表
    1、設(shè)備型號(hào)：BLPG-50型閉路循環(huán)離心噴霧干燥機(jī)
    2、干燥室：Φ2300×H2440mm
    3、干燥主塔：Φ2500×H5450mm
    4、溶劑蒸發(fā)量：50kg/h
    5、進(jìn)風(fēng)溫度：140～180℃溫度可調(diào)
    6、出風(fēng)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(jī)功率：～150kw
    10、氮?dú)夂牧浚簤毫?.3～0.5MPa、流量0.8Nm3/h

硅碳負(fù)極材料閉路循環(huán)離心噴霧干燥機(jī)   主要特點(diǎn)
    1、封閉系統(tǒng)各管道的連接采用獨(dú)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(wú)泄漏，熱效率高；
    2、采用惰性的氮?dú)鉃楦稍锝橘|(zhì)氣體，防毒、防氧化、防爆炸，氣體經(jīng)載濕、去濕后可重復(fù)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(guò)二次處理可以循環(huán)使用，在封閉狀態(tài)和氮?dú)猸h(huán)境下熱態(tài)完成物料的干燥(溶媒脫除)并通過(guò)冷凝器回收溶媒，整機(jī)的安全性高。同時(shí)，設(shè)備為全密閉式設(shè)計(jì)，物料回收率高，此設(shè)備系統(tǒng)的收率之高是其他型式干燥器所達(dá)不到的。主要技術(shù)指標(biāo)：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^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(shí)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(jìn)行粉碎和篩選，從而減少了生產(chǎn)工序，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝流程。同時(shí)，產(chǎn)品具有良好的分散性、流動(dòng)性和溶解性，由于干燥過(guò)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(dòng)性；
    6、設(shè)備具有系統(tǒng)壓力在線測(cè)試裝置、氧氣濃度在線檢測(cè)控制裝置及在位清洗裝置；
    7、設(shè)備控制系統(tǒng)采用人機(jī)界面，即PLC+觸摸屏控制，工藝流程圖動(dòng)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(jìn)行調(diào)整，控制比較方便。