锂离子电池上游矿产资源主要是碳酸锂、铁、锰、钴、镍金属等,其中钴和锂用量,而且在自然界储量有限,具有相当的战略投资价值。锂资源在中国的储量较丰富,仅次于智利、阿根廷。2008年全球碳酸锂产量为9.3万吨,需求约为10万吨,其中电池产品用锂占28%左右。
随着动力电池的逐渐产业化,对碳酸锂的需求将被迅速放大,上游的碳酸锂资源将出现供不应求的局面。锂离子电池材料主要包括正极材料、负极材料、隔离膜、电解液四个部分,其他还有铝铂、铜箔、粘结剂等。其中正极材料占全部成本的33%左右,负极材料占比较低,为10%;电解液和隔膜分别占成本的12%和30%左右。随着锂离子电池行业的快速发展,下游产能扩张,资源类企业供货压力不断增大,需求增速大于供给增速的趋势将使得上游矿产资环节投资价值凸现。在我国极力建设环境友好型社会、致力于发展低碳经济的大背景下,此环节更是凸显极高的投资价值。具备锂离子电池回收技术优势的中小企业应积极切入该环节,分享行业快速发展带来的经济收益。
锂离子电池材料造粒机(简称:
锂电造粒机)有多种基本结构形式,以下为您详细介绍:
滚筒式造粒机
结构特点:由滚筒、驱动装置、进料装置、出料装置等组成。滚筒是主体部件,通常为卧式圆筒形,可绕水平轴旋转。筒体内壁可设置抄板或螺旋叶片等结构,以提升物料和促进混合。驱动装置为滚筒提供旋转动力,控制其转速。进料装置位于滚筒一端上方,确保物料均匀进入滚筒。出料装置在滚筒另一端,方便造粒后的物料排出 。
工作原理:物料从进料口进入滚筒后,在滚筒旋转产生的离心力和摩擦力作用下,被带到一定高度后落下,与筒体内的其他物料不断混合、碰撞。同时,随着滚筒的持续转动,物料逐渐向出料口移动。在这个过程中,若添加了粘结剂,物料会在滚动和碰撞中逐渐团聚成粒 。
应用场景:适用于大规模生产,常用于处理较大颗粒尺寸的锂离子电池材料造粒,如部分正极材料的初步造粒 。
卧式釜式造粒机
结构特点:主要包含釜体、搅拌装置、加热装置、冷却装置、传动装置和密封装置等。釜体为卧式圆筒形容器,有良好的密封性。搅拌装置通常由搅拌轴和搅拌桨叶组成,安装在釜体内部,可对物料进行充分搅拌混合。加热装置用于为造粒过程提供所需热量,可采用夹套式加热或盘管式加热等方式。冷却装置用于在造粒后期或特定阶段对物料进行冷却,以固化颗粒或控制反应温度。传动装置连接搅拌轴与动力源,使搅拌装置按设定转速运行 。
工作原理:物料加入釜体后,搅拌装置开始工作,搅拌桨叶对物料进行强烈搅拌,使物料在釜内充分混合。同时,加热装置升高釜内温度,使物料达到造粒所需的粘性状态。在搅拌和加热作用下,物料逐渐团聚成粒,之后可通过冷却装置使颗粒固化定型 。
应用场景:广泛应用于锂离子电池材料的包覆、改性等造粒工艺,如负极材料的包覆造粒,可精确控制造粒过程中的温度、搅拌速度和物料停留时间等参数 。
双螺杆挤出造粒机
结构特点:主要由挤出机主体、螺杆、料筒、加热冷却系统、传动系统和造粒模具等组成。挤出机主体为框架结构,支撑整个设备。螺杆是核心部件,通常为两根相互啮合的螺杆,安装在料筒内,可同向或异向旋转。料筒为筒形结构,包裹螺杆,承受内部压力和温度。加热冷却系统分布在料筒周围,用于精确控制物料的温度。传动系统为螺杆提供旋转动力,确保螺杆以稳定的转速运转。造粒模具安装在挤出机出口处,决定颗粒的形状和尺寸 。
工作原理:物料从料筒一端加入,在螺杆的旋转作用下,被强制向前输送。螺杆的螺纹和螺距设计使物料在输送过程中受到剪切、压缩和混合作用,同时加热冷却系统使物料保持在合适的温度和粘度状态。当物料到达挤出机出口处的造粒模具时,被挤出通过模具孔,形成特定形状和尺寸的颗粒 。
应用场景:适用于高粘度、高填充量的锂离子电池材料造粒,如一些复合正极材料或添加了大量导电剂、粘结剂的材料体系,能实现连续稳定的造粒生产,生产效率较高 。
喷雾干燥造粒机
结构特点:由雾化器、干燥塔、热风系统、进料系统、出料系统和控制系统等组成。雾化器将液态物料分散成微小的液滴,是造粒的关键部件,常见的雾化器有离心式、压力式和气流式等。干燥塔为立式圆筒形容器,提供物料干燥和造粒的场所。热风系统为干燥塔提供高温热风,使液滴中的溶剂迅速蒸发。进料系统将液态物料输送至雾化器,出料系统收集干燥后的颗粒产品,控制系统则对整个造粒过程的温度、风速、进料速度等参数进行精确控制 。
工作原理:液态物料通过进料系统进入雾化器,被雾化成微小液滴,喷入干燥塔内。同时,热风系统产生的高温热风从干燥塔底部进入,与液滴逆流接触。液滴在热风作用下,其中的溶剂迅速蒸发,溶质固化形成颗粒,颗粒在重力作用下下落至干燥塔底部,由出料系统收集 。
应用场景:适用于将锂离子电池材料的溶液或悬浮液转化为颗粒状产品,如一些正极材料的前驱体合成后,通过喷雾干燥造粒可得到球形或类球形的颗粒,有利于提高电池的填充性能和电化学性能 。