2023 年 11 月 16 日

锂离子电池制造的首选材料

Hexoloy®SE成为锂离子电池制造首选材料的五个原因

电动汽车 (EV) 的普及和对电网规模储能的需求是预测者预测全球电动汽车电池市场规模将从 161.3 年的 2028 亿美元增至 66.4 年的 2023 亿美元的两个原因,复合年增长率 (CAGR) 为19.4%。

除了电动汽车和固定式存储之外,锂离子电池在手持电子产品、医疗设备、电动工具和许多其他产品中也无处不在。 供应商正在从多个方面做出回应,开发新的电池化学物质以提高能量密度、加强回收工作以及扩大电池生产。

多种正极活性材料 (CAM) 化学成分可提供目标应用的能量密度、成本和安全性的最佳组合。 一些流行的配方包括:
LFP——磷酸铁锂(LiFePO4)
NMC——锂镍钴锰氧化物(LiNiCoMnO2)
LCO——钴酸锂(LiCoO2)
NCA——锂镍钴铝氧化物(LiNiCoAlO2)
LMO——锂锰氧化物(LiMn2O4)
锂离子
在高温下运行的辊式炉窑(RHK)在制造阴极粉末中至关重要。 RHK是一种连续烧制炉,由旋转辊制成的炉床在炉内移动产品。 RHK除了用于锂离子电池生产外,还用于生产许多消费产品,例如瓷器和瓷砖。

面对不断增长的需求,制造商正在使用更大的新型 RHK 来提高产量,与早期的窑炉版本相比,这些 RHK 需要更大的直径和更长的滚筒。 这些滚轮还必须在大负载下表现出较长的使用寿命和较高的可靠性。
圣戈班高性能陶瓷和耐火材料 六角形® SE 是一种自粘合细粒(小于 10 µm) 碳化硅 (SiC) 材料,结合了高温操作下的卓越强度和高耐化学腐蚀性。 这里有五个原因 六角形 材料非常适合锂离子电池制造应用中的 RHK。

高温稳定性

在阴极煅烧过程中,RHK 温度可高达 1,200°C (2,192°F)。 Hexoloy® SE 材料的单相成分使其在空气中的工作温度高达 1,600°C(在惰性气氛中甚至更高),并具有极低的热膨胀系数 (4.02 x 10-6/°C),使得它在恶劣环境应用中非常稳定。

高导热性

六角形® SE 材料的高导热性(34.8°C 时为 1,200 W/mK)使其非常耐热冲击。

极高的硬度

Hexoloy® SE SiC 是现有最硬的高性能材料之一,比碳化钨硬 50%。 其密度超过理论值的 95%,并且在不使用任何浸渍剂的情况下基本上是不渗透的,这意味着在高纯度应用中不会产生污染。 最大限度地减少污染对于高质量电池制造至关重要:颗粒的破坏性尤其大,可能会在成品电池中产生不必要的反应和短路。

高强度

Hexoloy® SE SiC 滚轮比渗硅碳化硅 (SiSiC) 具有更高的承载能力; 因此,这些滚筒通常具有较薄的壁。 在大型 RHK 中,Hexoloy® SE SiC 滚轮的直径可达 50 毫米,壁厚可达 7 至 8 毫米,长度可达 3350 毫米。 利用更轻、更薄的滚轮实现相同强度的能力使设计人员能够利用消耗更少功率的更低成本的小型电机来提高能源效率。

几乎通用的耐腐蚀性

高耐腐蚀性能延长产品寿命、降低维护成本并延长正常运行时间。 电池制造中的 RHK 使用多种气体:空气、氧气、氮气、氮气加氢气和二氧化碳。 此外,阴极粉末含有腐蚀性化学物质:RHK 必须能够耐受所有各种气体和配方。

Hexoloy® SE SiC 的许多理想特性使其成为锂离子电池制造正极活性材料生产线中 RHK 的明确选择。