У сучасным матэрыялазнаўстве нерэгулярны сітаваты вуглярод з'яўляецца «фаварытам» для анодаў літый-іённых акумулятараў і суперкандэнсатараў. Гэтыя матэрыялы, такія як цвёрды вуглярод або графенавыя аэрагелі, валодаюць надзвычай высокай удзельнай паверхняй. Аднак апрацоўка такіх матэрыялаў заўсёды была праблемай: няправільныя формы прыводзяць да дрэннай цякучасці, у той час як далікатная сітаватая структура схільная да разбурэння пад уздзеяннем празмернай механічнай сілы падчас драбнення. Гэта разбурэнне прыводзіць да зніжэння ўдзельнай паверхні і страты першапачатковай фізіка-хімічнай актыўнасці. Як можна дасягнуць «ультратонкага памеру», адначасова забяспечваючы «структурную абарону»? Паветраны класіфікатар (ACM, напрыклад, серыя MJW) з яго дакладным зрухавым драбненнем і механізмам імгненнай класіфікацыі стаў асноўным рашэннем. Ён прапануе дакладнае зруховае драбненне і механізм імгненнай класіфікацыі для забеспячэння паспяховага звыштонкага драбнення нерэгулярнага сітаватага вугляроду.
I. Характарыстыкі матэрыялаў і праблемы апрацоўкі Нерэгулярны порысты вуглярод
Каб дасягнуць дакладнага здрабнення, трэба спачатку зразумець «тэмперамент» матэрыялу.
- Парыстасць і далікатнасцьГэтыя матэрыялы запоўненыя мікрапорамі і мезапорамі. Пры ўдары на высокай хуткасці сценкі пор дзейнічаюць як мініяцюрныя каркасы. Яны не могуць вытрымліваць празмерных нармальных сіл. Гэта робіць іх схільнымі да структурнага «закрыцця».
- Няправільныя геаметрычныя фігурыУ адрозненне ад сферычных часціц, няправільныя часціцы атрымліваюць нераўнамерную сілу. Гэта часта прыводзіць да лакалізаванага празмернага драбнення ў камеры.
- Цеплавая адчувальнасцьСітаватыя матэрыялы звычайна маюць нізкую цеплаправоднасць. Цяпло, якое выпрацоўваецца падчас шліфавання, павінна хутка адводзіцца. У адваротным выпадку гэта можа прывесці да змяненняў паверхні або закаркавання пор.
- Патрабаванні да высокай чысцініАсабліва ў сектары матэрыялаў для акумулятараў увядзенне любых металічных прымешак з'яўляецца фатальным.
II. Прынцып працы Паветраны класіфікатар млынЧаму гэта ідэальны выбар?
Паветраны класіфікатар — гэта ультратонкая прылада для сухога драбнення, якая аб'ядноўвае драбненне і класіфікацыю ў адзінае цэлае. Яе асноўная канструкцыя складаецца з шліфавальнага дыска (які круціцца з высокай хуткасцю) і класіфікацыйнага кола (з частатой кіравання).
1. Гнуткі механізм драбнення
У адрозненне ад шаровых млыноў, якія падвяргаюцца працягламу зносу, у ACM выкарыстоўваюцца высакахуткасныя малаткі для ўдару і зруху. Для порыстага вугляроду хуткасць кручэння рэгулюецца для выкарыстання сіл зруху. Гэта мінімізуе вертыкальнае сцісканне. Гэта з'яўляецца найважнейшым фактарам у ультратонкім драбненні няправільнага порыстага вугляроду, адначасова абараняючы ўнутраныя структуры.
2. Імгненная класіфікацыя для прадухілення празмернага драбнення
Гэта найбольшая перавага ACM. Пылападобныя часціцы адразу ж пераносяцца патокам паветра да класіфікацыйнага кола.
- Кваліфікаваны ультратонкі парашокПраходзіць праз класіфікацыйнае кола і трапляе ў цыклонны калектар.
- Некваліфікаваны буйны парашокАдхіляецца і вяртаецца на далейшую апрацоўку. Гэты механізм «здрабнення і выгрузкі» прадухіляе занадта доўгае знаходжанне матэрыялу ў камеры. Ён памяншае разбурэнне актыўнасці пор.
III. Асноўныя стратэгіі працэсаў для падтрымання актыўнасці пор
Дасягненне ультратонкага драбнення без пашкоджання пор патрабуе дакладнага кантролю па чатырох вымярэннях:
1. Суадносіны паветра і матэрыялу і сістэма астуджэння (кіраванне цяплом)
Велізарная ўдзельная плошча паверхні порыстага вугляроду прыводзіць да значнага цяпла ад трэння. Павялічваючы суадносіны паветра да матэрыялу і выкарыстоўваючы вялікі аб'ём паветра, сістэма хутка адводзіць выпрацоўваемае цяпло, падтрымліваючы нізкую тэмпературу ў камеры драбнення. Для матэрыялаў з экстрэмальнымі патрабаваннямі аператары могуць абсталяваць сістэму крыніцы халоднага паветра, каб гарантаваць, што высокія тэмпературы не прывядуць да фізічнага разбурэння хімічных уласцівасцей і структуры пор.
2. Кантроль частаты і аптымізацыя сілы зруху
Для няроўных матэрыялаў лінейная хуткасць шліфавальнага дыска павінна быць строга разлічана.
- Нізкая хуткасць, некалькі цыклаўЧасам, каб абараніць пары, мы зніжаем хуткасць шліфавальнага дыска і павялічваем цыркуляцыю паветранага патоку. Нягледзячы на тое, што эфектыўнасць аднапраходнага шліфавання можа знізіцца, працэс дазваляе пазбегнуць высокаінтэнсіўных удараў, што прыводзіць да больш высокага ўзроўню ўтрымання пор (значэнне BET) у канчатковым прадукце.
3. Керамічная апрацоўка (абарона чысціні і зносаўстойлівасць)
Паколькі порысты вуглярод (асабліва цвёрды вуглярод) з'яўляецца абразіўным і адчувальным да іёнаў металаў, аператары звычайна пакрываюць унутраныя кантактныя часткі ACM (напрыклад, малаткі, футроўкі, класіфікацыйныя колы і трубы) керамікай з аксіду алюмінію або карбіду крэмнію. Гэта не толькі падаўжае тэрмін службы абсталявання, але і гарантуе, што парашкападобны порысты вуглярод будзе заставацца ў актыўным стане з «нулявым забруджваннем металам».
4. Звужэнне размеркавання памераў часціц (PSD)
Дакладнае кіраванне хуткасцю кручэння класіфікацыйнага кола вызначае размеркаванне памераў часціц канчатковага прадукту. Для матэрыялаў для акумулятараў вузкае размеркаванне азначае больш раўнамерныя шляхі дыфузіі іонаў. Дзякуючы дакладнай наладзе суадносін паміж хуткасцю кручэння класіфікацыйнага кола і частатой вентылятара індукаванай цягі, аператары могуць атрымаць гатовы прадукт з надзвычай вузкай крывой PSD.
IV. Тыповы выпадак: цвёрды вугляродны анод для Літый-іённыя акумулятары
У праекце для вядомага вытворцы анодаў для літыевых акумулятараў кліенту трэба было здрабніць цвёрды вуглярод няправільнай формы з памерам ад 2 мм да D50: 8 мкм, прычым патрабаванне да страты ўдзельнай плошчы паверхні (BET) пасля здрабнення павінна было быць менш за 5%.
Тэхнічнае рашэнне:
- Выбар абсталявання: Гэты Паветраны класіфікатар серыі MJW ад Epic Powder, абсталяваны цалкам керамічнай падкладкай.
- Асноўная канфігурацыяБылі выкарыстаны спецыяльна распрацаваныя малаткі тыпу нажніцы, а профіль зуб'я шліфавальнага дыска быў аптымізаваны.
- Параметры працэсуКласіфікацыйнае кола выкарыстоўвала частасную рэгуляцыю з хуткасцю, усталяванай у межах 3500–4500 абаротаў у хвіліну, у спалучэнні з высокаэфектыўным імпульсным струменевым пылазборнікам.
- ВынікіКанчатковы прадукт D50 быў стабільны на ўзроўні 8,2 мкм, а D100 — менш за 25 мкм. Тэставанне паказала, што структура пор засталася нязменнай, а ўдзельная плошча паверхні па БЭТ захавалася на ўзроўні 435 м²/г (у параўнанні з першапачатковымі 450 м²/г), што азначае нязначныя страты.
V. Перспектывы на будучыню: інтэлект і маштаб
З глабальным ростам попыту на матэрыялы для захоўвання энергіі, ультратонкае драбненне нерэгулярнага порыстага вугляроду рухаецца ў напрамку маштабная магутнасць і інтэлект.
- Сістэмы з замкнёным контурамДля лёгкаўзгаральных або выбуханебяспечных порыстых вугляродных матэрыялаў (напрыклад, серазмяшчальных вугляродных матэрыялаў) аператары выкарыстоўваюць замкнёную сістэму, абароненую азотам, і кантралююць утрыманне кіслароду для забеспячэння бяспекі вытворчасці.
- Анлайн-вызначэнне памеру часціцІнтэграцыя анлайн-аналізатараў памеру часціц дазваляе кіраваць хуткасцю кола класіфікатара ў рэжыме рэальнага часу ў залежнасці ад памеру часціц прадукту.
Заключэнне
Дасягненне ультратонкага драбнення нерэгулярнага порыстага вугляроду з дапамогай паветранага класіфікатара - гэта не проста працэс фізічнага памяншэння памеру; гэта тэхнічнае мастацтва «механічнага балансу». Аптымізацыя поля паветранага патоку, рэгуляванне механізму зруху і ўкараненне строгага кантролю тэмпературы цалкам магчыма для атрымання высокапрадукцыйных вугляродных матэрыялаў, якія адпавядаюць патрабаванням да памеру часціц, захоўваючы пры гэтым ідэальную актыўнасць пор.
Як лідэр у галіне прамысловага абсталявання для парашковых нанясенняў, Epic Powder (Эпічны парашок Цындао Machinery Co., Ltd.) імкнецца прадастаўляць індывідуальныя інжынерныя паслугі кліентам па ўсім свеце. Незалежна ад таго, ці гэта папярэднія эксперыменты па выбары мадэлі для нерэгулярнага порыстага вугляроду, ці тэхнічны нагляд на месцы за вытворчымі лініямі магутнасцю дзесяць тысяч тон, мы выкарыстоўваем прафесійныя дадзеныя і вопыт, каб дапамагчы вам раскрыць максімальны патэнцыял вашых матэрыялаў.
«Дзякуй за чытанне. Спадзяюся, мой артыкул будзе карысным. Калі ласка, пакіньце каментар ніжэй. Вы таксама можаце звязацца з прадстаўніком службы падтрымкі кліентаў Zelda онлайн, калі ў вас ёсць дадатковыя пытанні».
— Апублікавана Эмілі Чэн