Jet milling is the standard choice for fine grinding of lithium battery cathode materials — and for good reason. The absence of grinding media contact means no metal wear particles in the product. The inert gas atmosphere means no oxidation or moisture exposure during processing. And the integrated dynamic classifier means you can target a specific D50 and D97 with a precision that ball milling or impact milling cannot match.
Tuy nhiên, nghiền bằng tia khí không phải là một công nghệ duy nhất. Máy nghiền tia khí xoắn ốc, máy nghiền tia khí tầng sôi và máy nghiền tia khí đối xứng đều hoạt động dựa trên cùng một nguyên lý cơ bản. Các tia khí tốc độ cao gia tốc các hạt khiến chúng va chạm với nhau. Nhưng chúng mang lại hiệu suất khác nhau về D50, năng suất, độ sắc nét của vết cắt và độ nhạy với độ ẩm của nguyên liệu đầu vào. Việc lựa chọn sai loại máy nghiền cho vật liệu catốt và mục tiêu phân bố kích thước hạt (PSD) của bạn có thể dẫn đến việc kiểm soát kích thước hạt kém hơn mức có thể hoặc năng suất không tương xứng với chi phí năng lượng khí nén.
This guide covers how jet milling works for cathode materials specifically, how to choose between mill types, the operating parameters that control PSD, and real production data from NMC and LFP processing lines. At EPIC Powder Machinery, we supply jet mills for battery material producers and offer free test grinds before equipment commitment.
Cơ chế hoạt động của phương pháp phay tia nước — và lý do tại sao nó phù hợp với vật liệu catốt
Cơ chế giảm kích thước
Trong máy nghiền khí nén, khí trơ nén (nitơ hoặc không khí khô) được dẫn vào buồng nghiền qua các vòi phun với vận tốc cao. Vận tốc thường đạt 300-600 m/s tại cửa ra của vòi phun, tùy thuộc vào áp suất khí. Luồng khí tốc độ cao cuốn theo các hạt từ nguyên liệu đầu vào và tăng tốc chúng. Tại nơi hai hoặc nhiều luồng khí hội tụ, các hạt va chạm với nhau với vận tốc tương đối cao. Những va chạm giữa các hạt này làm vỡ vụn nguyên liệu đầu vào thông qua lực tác động.
Đây là điểm khác biệt quan trọng so với nghiền cơ học: không có bề mặt nghiền nào tiếp xúc với sản phẩm. Các hạt tự nghiền lẫn nhau. Các bề mặt rắn duy nhất trong buồng nghiền là thành buồng và bánh xe phân loại — cả hai đều có thể được lót bằng vật liệu gốm hoặc polyme trơ để loại bỏ ngay cả những đường dẫn gây ô nhiễm.
Tại sao điều này lại quan trọng đối với hóa học cực âm của pin?
Vật liệu catốt có tính hoạt động hóa học cao. NMC, LFP và LCO đều chứa các kim loại chuyển tiếp nhạy cảm với sự nhiễm bẩn từ các tạp chất Fe, Cr, Ni hoặc Cu ở nồng độ ppm. Chúng cũng nhạy cảm với độ ẩm — đặc biệt là NMC có hàm lượng niken cao (NMC 811 trở lên). Nó phản ứng với độ ẩm trong không khí để tạo thành các chất lithi cacbonat (Li2CO3) và lithi hydroxit (LiOH) trên bề mặt, làm giảm hiệu suất chu kỳ đầu tiên và khả năng hoạt động ở tốc độ cao.
Gia công bằng tia khí trong mạch nitơ kín giải quyết đồng thời cả hai vấn đề: việc không có bề mặt tiếp xúc kim loại loại bỏ con đường gây ô nhiễm chính, và môi trường nitơ ngăn ngừa sự tiếp xúc với hơi ẩm trong suốt chu kỳ gia công. Đó là lý do tại sao gia công bằng tia khí là công nghệ được lựa chọn cho NMC 811 và các catốt có hàm lượng niken cao khác không thể chịu được cả hai loại ô nhiễm trên.
So sánh máy nghiền tia khí (Jet Mill) với các phương pháp nghiền khác để chế tạo cực âm
| Tài sản | nhà máy phản lực | Máy nghiền bi (gốm sứ) | Máy nghiền phân loại khí | Máy nghiền tác động |
| nguy cơ ô nhiễm kim loại | Gần bằng không | Độ mài mòn thấp (gốm sứ) | Thấp-trung bình | Trung bình |
| Sinh nhiệt | Không có | Thấp-trung bình | Thấp | Trung bình |
| Liệu có thể tạo ra môi trường khí trơ không? | Có (tiêu chuẩn) | Có (đã xóa) | Giới hạn | Giới hạn |
| Độ phân giải tốt nhất có thể đạt được D50 | 0,5-1 micron | 1-3 micromet | 3-5 micron | 5-10 micron |
| Độ sắc nét PSD (kiểm soát điểm cắt) | Xuất sắc | Tốt | Xuất sắc | Vừa phải |
| Chi phí năng lượng trên mỗi tấn | Cao (khí nén) | Thấp-trung bình | Trung bình | Thấp |
| Khả năng mở rộng thông lượng | Trung bình-cao | Cao | Cao | Cao |
Chi phí năng lượng cao hơn trên mỗi tấn của phương pháp nghiền bằng tia khí được biện minh cho các ứng dụng cực âm, nơi mà sự nhiễm bẩn và độ nhạy cảm với môi trường khiến các phương pháp nghiền khác trở nên không khả thi hoặc đòi hỏi các biện pháp bảo vệ rộng rãi làm mất đi lợi thế về chi phí của chúng.
Lựa chọn loại máy nghiền tia phù hợp cho vật liệu catốt của bạn
Jet mills are not all the same design. For cathode material processing, two types are most commonly used: the fluidised bed jet mill and the spiral jet mill. They share the particle-on-particle grinding principle but differ in how they achieve size classification — and this difference determines which applications each type suits best.
Máy nghiền phun tầng sôi
Trong máy nghiền khí nén tầng sôi, các luồng khí đi vào theo chiều ngang qua các vòi phun được bố trí xung quanh buồng dưới và tạo ra một lớp hạt chuyển động hỗn loạn, tầng sôi. Các hạt tăng tốc về phía trung tâm, nơi các luồng khí hội tụ, va chạm và vỡ vụn. Các hạt đã được nghiền được luồng khí đưa lên trên đến một bánh xe phân loại động tích hợp ở phía trên buồng. Tốc độ của bánh xe phân loại điều khiển điểm cắt: các hạt nhỏ hơn kích thước mục tiêu sẽ đi qua bánh xe đến hệ thống thu gom sản phẩm; các hạt quá cỡ được đưa trở lại tầng sôi để nghiền thêm.
- Điểm mạnh: Điểm cắt có thể điều chỉnh (D50 từ 1 đến hơn 50 micron), PSD sắc nét (khoảng cách hẹp), năng suất cao từ 5-100+ kg/h tùy thuộc vào kích thước máy nghiền, phù hợp với vật liệu nhạy cảm với nhiệt độ và độ ẩm trong hệ thống tuần hoàn nitơ kín.
- Phù hợp nhất cho: Các catốt NMC, LFP, LNMO và các loại hóa chất catốt khác, nơi yêu cầu D50 cụ thể và D97 chặt chẽ, đồng thời ưu tiên năng suất sản xuất.
- Hạn chế: Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với máy nghiền tia xoắn ốc; bánh xe phân loại cần bảo trì.
Máy nghiền tia xoắn ốc (hình bánh kếp)
In a spiral jet mill, feed material and high-velocity gas enter tangentially into a flat, disc-shaped grinding chamber. The gas-particle stream follows a spiral path toward the centre of the disc, with particles accelerating as they converge. Size classification is achieved by the centrifugal force in the spiral flow — finer particles migrate to the centre and exit through the central outlet, while coarser particles remain in the outer spiral for continued grinding.
- Điểm mạnh: Thiết kế đơn giản, không có bộ phận chuyển động (không có bánh xe phân loại), dễ dàng vệ sinh và thay thế sản phẩm, kích thước nhỏ gọn, chi phí ban đầu thấp hơn.
- Phù hợp nhất cho: Nghiên cứu và phát triển, công việc quy mô thí điểm, xử lý theo lô nhỏ nhiều loại vật liệu, các ứng dụng ưu tiên việc thay đổi sản phẩm nhanh chóng và dễ dàng vệ sinh.
- Hạn chế: Phân loại này tự điều chỉnh chứ không phải có thể điều chỉnh được — điểm cắt được xác định bởi áp suất khí và tốc độ cấp liệu, chứ không phải là một thông số có thể thiết lập. PSD rộng hơn so với máy nghiền tầng sôi trong điều kiện tương đương. Không phù hợp với mục tiêu D50 dưới khoảng 5 micron.
| Hướng dẫn lựa chọn nhanh: So sánh giữa máy nghiền tầng sôi và máy nghiền tia xoắn ốc để chế tạo vật liệu catốt Sử dụng tầng sôi: Khi yêu cầu D50 dưới 10 micron, khi cần kiểm soát chặt chẽ D97, khi cần năng suất trên 20 kg/h, hoặc khi vật liệu là NMC hàm lượng niken cao với các yêu cầu nghiêm ngặt về khí trơ. Sử dụng máy nghiền tia xoắn ốc: Thích hợp cho nghiên cứu và phát triển quy trình, cho các lô sản xuất nhỏ dưới 20 kg/giờ, khi nhiều sản phẩm được sản xuất trên cùng một thiết bị và việc vệ sinh nhanh chóng là cần thiết, hoặc khi ngân sách hạn chế đầu tư vốn. Cả hai loại: Có thể hoạt động trong hệ thống tuần hoàn nitơ kín đối với các cực âm nhạy cảm với độ ẩm — hãy xác nhận điều này với nhà cung cấp thiết bị tại thời điểm lập đặc tả kỹ thuật. |
Các thông số vận hành chính và những gì chúng kiểm soát
Gia công bằng tia khí có bốn biến số điều khiển chính. Hiểu rõ chức năng của từng biến số — và sự tương tác giữa chúng — là điều cần thiết để thiết lập một quy trình ổn định, có thể lặp lại cho vật liệu catốt của bạn.
| Tham số | Phạm vi điển hình (Giường tầng sôi) | Ảnh hưởng đến PSD | Ghi chú |
| Áp suất khí nghiền | 4-8 bar | Áp suất càng cao = kích thước hạt D50 càng nhỏ. Dưới 4 bar: vận tốc hạt không đủ để nghiền hiệu quả. | Biến số đầu vào năng lượng chính. Tăng áp suất làm tăng đáng kể lượng khí nén tiêu thụ. |
| Tốc độ bánh xe phân loại | 1.000-8.000 vòng/phút (tùy thuộc vào ứng dụng) | Tốc độ càng cao = điểm cắt càng mịn. Biến số điều khiển chính của D50. | Phương pháp điều khiển PSD trực tiếp nhất. Điều chỉnh theo từng bước 200-500 vòng/phút và lấy mẫu sau mỗi lần thay đổi. |
| Tỷ lệ thức ăn | 5-60 kg/giờ (tùy thuộc vào kích thước máy nghiền) | Tốc độ cấp liệu cao hơn dẫn đến sản phẩm thô hơn một chút do lượng hạt trong vùng phân loại tăng lên. | Đặt ở mức đã được kiểm định. Tốc độ cấp liệu không ổn định gây ra sự biến đổi về kích thước hạt (PSD). Sử dụng bộ cấp liệu rung hoặc trục vít có điều khiển. |
| Tốc độ dòng chảy và độ tinh khiết của nitơ | Phù hợp với kích thước nhà máy; thông thường có độ tinh khiết N2 >99,9%. | Ảnh hưởng đến bầu không khí trong khu vực phân loại; độ tinh khiết của N2 không đủ sẽ cho phép hơi ẩm xâm nhập. | Đối với NMC 811+, độ tinh khiết của N2 dưới 99,5% có thể gây ra sự hình thành hydroxit trên bề mặt có thể đo được. Cần theo dõi trực tuyến. |
Quy trình tối ưu hóa tiêu chuẩn là thiết lập áp suất nghiền trước (xác định mức năng lượng đầu vào phù hợp với độ cứng vật liệu), sau đó điều chỉnh tốc độ bánh xe phân loại để đạt được D50 mục tiêu, rồi tinh chỉnh tốc độ cấp liệu để đạt năng suất tối ưu. Thay đổi bất kỳ thông số nào cũng ảnh hưởng đến các thông số khác — luôn đo phân bố kích thước hạt (PSD) của sản phẩm sau mỗi lần thay đổi và cho phép hoạt động ổn định trong 5-10 phút trước khi lấy mẫu.
Kết quả sản xuất: Ba ứng dụng vật liệu catốt
NGHIÊN CỨU TRƯỜNG HỢP 1
Điện cực âm NMC 811 — Đạt được D50 7 Micron trong vòng tuần hoàn N2 kín
Yêu cầu
Một nhà sản xuất catốt NMC 811 hàm lượng niken cao cần đạt được đường kính hạt D50 là 7 micron và D99 dưới 28 micron cho ứng dụng pin ô tô năng lượng cao. Vật liệu này rất nhạy cảm với độ ẩm — tiếp xúc với độ ẩm không khí trên 100 ppm H2O trong quá trình nghiền sẽ gây ra sự hình thành Li2CO3 có thể đo được trên bề mặt hạt, làm giảm hiệu suất Coulomb chu kỳ đầu tiên. Máy nghiền phân loại khí hiện có của họ tạo ra D50 từ 9-11 micron và D99 trên 40 micron, và cần các bước sấy riêng biệt trước và sau khi nghiền để kiểm soát sự hấp thụ độ ẩm.
Giải pháp
Công ty EPIC Powder Machinery cung cấp máy nghiền khí nén tầng sôi với hệ thống tuần hoàn nitơ khép kín. Độ tinh khiết của nitơ được duy trì ở mức 99,9% (H2O dưới 20 ppm) trong suốt chu trình nghiền. Tốc độ quay của bánh xe phân loại được đặt ở mức 4.200 vòng/phút và áp suất nghiền ở mức 6 bar. Tốc độ cấp liệu được thiết lập ở mức 18 kg/giờ để đạt được độ mịn mục tiêu.
Kết quả
Tệp PSD sản phẩm: D50 7,1 micron, D99 26 micron — đạt tiêu chuẩn trong mọi lô sản xuất.
Li2CO3 bề mặt: Được đo bằng phương pháp chuẩn độ ở 0,12% — nằm trong giới hạn tối đa 0,15% do nhà sản xuất quy định (so với 0,31% trên quy trình máy nghiền phân loại khí trước đó).
Các bước sấy riêng biệt: đã loại bỏ — việc quản lý độ ẩm được thực hiện hoàn toàn bằng hệ thống tuần hoàn N2 khép kín.
Thông lượng: Năng suất ổn định 18 kg/giờ trong suốt chu kỳ sản xuất 8 giờ.
NGHIÊN CỨU TRƯỜNG HỢP 2
Cực âm LFP — Mở rộng quy mô từ giai đoạn thử nghiệm sang sản xuất trong khi vẫn duy trì D50 ở mức 3,5 micron
Yêu cầu
Một nhà sản xuất lithium sắt photphat đang xử lý LFP cho các ứng dụng lưu trữ năng lượng ở quy mô thí điểm (5 kg/giờ trên máy nghiền tia xoắn ốc, D50 3,8 micron) và cần mở rộng quy mô lên 50 kg/giờ để sản xuất mà không làm thay đổi phân bố kích thước hạt (PSD) của sản phẩm. Việc mở rộng quy mô máy nghiền tia xoắn ốc lên gấp 10 lần không hề đơn giản — nguyên tắc phân loại tự điều chỉnh có nghĩa là PSD thay đổi không tuyến tính theo quy mô. Họ cần chuyển sang máy nghiền tia tầng sôi ở quy mô sản xuất và xác nhận rằng mục tiêu PSD có thể được tái tạo.
Giải pháp
Công ty EPIC Powder Machinery đã tiến hành thử nghiệm mở rộng quy mô trên máy nghiền tầng sôi dạng khí nén quy mô sản xuất tại cơ sở thử nghiệm của chúng tôi, sử dụng nguyên liệu LFP của khách hàng. Tốc độ bánh xe phân loại và áp suất nghiền đã được tối ưu hóa để phù hợp với phân bố kích thước hạt (PSD) của sản phẩm thí điểm. Nhóm kiểm soát chất lượng của khách hàng đã tham dự và thu thập mẫu để phân tích nhiễu xạ laser và điện hóa độc lập.
Kết quả
D50 ở tốc độ 50 kg/h: 3,6 micron — nằm trong phạm vi thông số kỹ thuật thí điểm 5%
D99 ở tốc độ 50 kg/h: 14 micron — nhỏ hơn kết quả của máy nghiền tia xoắn ốc quy mô thí điểm là 18 micron (kiểm soát bộ phân loại tốt hơn trên thiết kế tầng sôi)
Thông lượng: Ổn định ở mức 50 kg/giờ — quy mô thí điểm gấp 10 lần
Hiệu suất điện hóa: Khả năng hoạt động ở tốc độ cao (dung lượng xả 1C) tương đương với sản phẩm thí điểm, được xác nhận bằng thử nghiệm pin của khách hàng.
Đơn đặt hàng thiết bị: Được bố trí trong vòng 3 tuần sau khi hoàn thành thử nghiệm.
NGHIÊN CỨU TRƯỜNG HỢP 3
Điện cực âm cao áp LNMO — Thử nghiệm thí điểm cho pin thế hệ tiếp theo
Yêu cầu
Một viện nghiên cứu pin đang phát triển vật liệu catốt lithium niken mangan oxit (LNMO) cho pin cao áp loại 5V. LNMO cứng hơn về mặt cơ học so với NMC hoặc LFP và có một yêu cầu cụ thể: quá trình nghiền không được gây ra hiện tượng biến đổi cấu trúc tinh thể spinel thành dạng vô định hình, điều này sẽ làm giảm điện áp ổn định 4,7V của vật liệu và làm giảm khả năng hoạt động ở tốc độ cao. Các thử nghiệm trước đây trên máy nghiền trục đã tạo ra D50 8 micron nhưng có hiện tượng mở rộng đỉnh XRD có thể đo được, cho thấy sự biến đổi cấu trúc bề mặt thành dạng vô định hình do tác động cơ học.
Giải phápThử nghiệm máy nghiền khí nén tầng sôi đã được tiến hành tại cơ sở của EPIC Powder trong môi trường nitơ kín. Quá trình nghiền hạt trên hạt trong máy nghiền khí nén nhẹ nhàng hơn so với nghiền bằng chốt truyền thống về mặt gây hư hại cấu trúc tinh thể — năng lượng trên mỗi va chạm thấp hơn và được phân bố trên diện tích tiếp xúc lớn hơn. Áp suất nghiền được thiết lập ở mức an toàn 5 bar với bánh phân loại ở tốc độ 5.500 vòng/phút để đạt được kích thước hạt D50 là 8 micron.
Kết quả
D50: 8,2 micron — khớp với mục tiêu của máy phay chốt.
Độ rộng đỉnh XRD: Không thể phát hiện — cấu trúc tinh thể spinel được bảo toàn hoàn toàn so với sự giãn rộng có thể đo được trên các mẫu nghiền bằng trục quay.
Dung lượng ổn định ở mức 4.7V: tương đương với vật liệu tham chiếu chưa được nghiền trong thử nghiệm bán tế bào
Phần kết luận: Phương pháp phay tia nước được xác nhận là quy trình sản xuất catốt LNMO; đơn đặt hàng thiết bị thí điểm đã được tiến hành sau đó.
Thiết lập quy trình phay tia nước cho vật liệu catốt: Các bước thực hành
Bước 1: Xác định thông số kỹ thuật PSD của bạn trước khi chọn nhà máy
Trước khi lựa chọn thiết bị, hãy xác nhận các mục tiêu D50, D97 và Dmax của bạn với nhà sản xuất thiết bị điện phân hoặc nhóm thiết kế điện cực nội bộ. Các thông số này quyết định việc lựa chọn loại máy nghiền (xoắn ốc so với tầng sôi), phạm vi thông số vận hành và liệu có cần vận hành bằng khí trơ hay không. Chỉ xác định D50 là không đủ — D97 và Dmax kiểm soát nguy cơ hạt gây hại và độ đồng nhất của lớp phủ điện cực.
Bước 2: Tiến hành xay thử nguyên liệu đầu vào.
Vật liệu catốt có sự khác biệt đáng kể về độ cứng, hình thái hạt và đặc tính nghiền ngay cả trong cùng một thành phần hóa học. NMC 811 được tổng hợp bằng phương pháp kết tủa đồng thời có đặc tính nghiền khác với NMC 622 hoặc NMC 523 ở cùng áp suất khí. LFP từ các phương pháp tổng hợp khác nhau (thủy nhiệt so với trạng thái rắn) có phân bố kích thước hạt (PSD) khác nhau và khả năng chống nghiền khác nhau. Thử nghiệm nghiền trên vật liệu đầu vào thực tế của bạn — chứ không phải vật liệu thay thế chung chung — là cách duy nhất đáng tin cậy để xác định các thông số vận hành và năng suất bạn sẽ đạt được ở quy mô sản xuất.
Bước 3: Thiết lập và ghi lại quy trình công thức của bạn
Sau khi quá trình nghiền thử nghiệm xác nhận các thông số của bạn, hãy ghi lại chúng thành một công thức quy trình cố định: áp suất nghiền, tốc độ bánh xe phân loại, tốc độ cấp liệu, ngưỡng độ tinh khiết của nitơ và nhiệt độ hoạt động tối đa cho phép. Đặt các thông số này làm giới hạn quy trình trong hệ thống điều khiển của bạn. Hiệu suất của máy nghiền khí nén có độ tái lập cao khi các thông số được giữ không đổi — sự biến đổi PSD giữa các mẻ thường dưới 5% trên D50 đối với một quy trình được kiểm soát tốt.
Bước 4: Xác thực bằng phương pháp kiểm tra điện hóa, không chỉ dựa vào PSD
Phân tích PSD xác nhận rằng mục tiêu kích thước hạt đã đạt được, nhưng nó không xác nhận rằng quá trình nghiền không gây hư hại vật liệu catốt theo những cách khác. Đối với NMC và LFP, cần xác thực tối thiểu bằng: ICP-MS để kiểm tra ô nhiễm kim loại (tổng Fe, Cr, Ni, Cu), hàm lượng cacbonat bề mặt (đối với NMC, bằng phương pháp chuẩn độ), diện tích bề mặt BET và thử nghiệm điện hóa nửa tế bào (hiệu suất chu kỳ đầu tiên, dung lượng 0,1C và 1C). Chỉ khi cả bốn bài kiểm tra đều đạt theo thông số kỹ thuật tham chiếu của bạn thì quá trình nghiền bằng tia khí mới có được cơ sở xác thực.
| Hãy trao đổi với EPIC Powder Machinery về các yêu cầu gia công bằng phương pháp phun tia cho vật liệu catốt của bạn. Cho dù bạn đang xử lý NMC 811, LFP, LNMO, hay hóa chất catốt thế hệ mới, EPIC Powder Machinery có thể cấu hình máy nghiền tầng sôi hoặc máy nghiền tia xoắn ốc phù hợp với mục tiêu D50, yêu cầu khí trơ và năng suất cụ thể của bạn. Chúng tôi cung cấp dịch vụ nghiền thử miễn phí trên nguyên liệu đầu vào của bạn — bạn sẽ nhận được dữ liệu PSD, phân tích tạp chất và đề xuất cấu hình máy nghiền trước khi quyết định. Hãy gửi cho chúng tôi bảng dữ liệu vật liệu và thông số kỹ thuật kích thước hạt mục tiêu của bạn và chúng tôi sẽ thiết kế quy trình phù hợp. Yêu cầu xay thử miễn phí: www.jet-mills.com/contact Khám phá dòng sản phẩm máy nghiền tia cực âm của chúng tôi: www.jet-mills.com |
Câu hỏi thường gặp
Giá trị D50 điển hình có thể đạt được bằng phương pháp phay tia đối với vật liệu catốt NMC và LFP là bao nhiêu?
Đối với catốt NMC, mục tiêu D50 điển hình trong sản xuất là 5-12 micron cho các ứng dụng pin tiêu chuẩn trong ô tô và thiết bị tiêu dùng. Máy nghiền khí tầng sôi có thể đạt được giá trị D50 dưới 3 micron trên NMC nếu cần. Tuy nhiên, điều này không phổ biến trong sản xuất vì các hạt mịn hơn làm tăng khả năng phản ứng bề mặt và có thể đẩy nhanh quá trình phân hủy chất điện giải trong quá trình chu kỳ sạc/xả. Đối với LFP, mục tiêu nhỏ hơn: D50 1-5 micron cho các loại tiêu chuẩn và D50 0,5-2 micron cho LFP tốc độ cao. D50 nhỏ nhất có thể đạt được trên máy nghiền khí tầng sôi là khoảng 0,5-1 micron, tùy thuộc vào độ cứng của vật liệu và áp suất khí. Dưới 1 micron, mức tiêu thụ năng lượng tăng mạnh và năng suất giảm đáng kể - nghiền ướt thường kinh tế hơn ở kích thước này. Máy nghiền khí xoắn ốc bị giới hạn ở khoảng D50 3-5 micron đối với hầu hết các thành phần hóa học của catốt.
Tại sao nên sử dụng nitơ thay vì không khí để phay vật liệu catốt bằng tia khí?
Không khí nén khô thích hợp cho các vật liệu catốt không nhạy cảm với độ ẩm. Các vật liệu LFP và LCO tiêu chuẩn có thể được nghiền bằng tia khí trong không khí mà không bị suy giảm đáng kể. Nitơ cần thiết cho NMC có hàm lượng niken cao (NMC 622 trở lên) vì hai lý do. Thứ nhất, độ ẩm: NMC 811 và các hợp chất có hàm lượng niken cao tương tự phản ứng với H2O trên bề mặt để tạo thành lithi hydroxit (LiOH) và lithi cacbonat (Li2CO3). Các chất trên bề mặt này làm giảm hiệu suất Coulomb chu kỳ đầu tiên và cản trở sự khuếch tán ion lithi. Ngay cả một lượng nhỏ hơi ẩm trong không khí nén ở độ ẩm tương đối 30-60% cũng đủ để gây ra sự hình thành cacbonat trên bề mặt có thể đo được trong quá trình nghiền 1-2 giờ. Thứ hai, quá trình oxy hóa: ở nhiệt độ cao có thể xảy ra trong quá trình nghiền áp suất cao, một số hợp chất catốt có thể bị oxy hóa bề mặt khi có mặt oxy, làm thay đổi tỷ lệ thành phần gần bề mặt. Độ tinh khiết của nitơ là 99,9% (H2O dưới 50 ppm) là tiêu chuẩn kỹ thuật cho quá trình nghiền bằng tia khí NMC 811.
Liệu phương pháp nghiền bằng tia khí có thể xử lý vật liệu điện phân rắn cũng như bột catốt không?
Có, với cấu hình phù hợp. Các chất điện phân rắn oxit — LLZO (Li7La3Zr2O12), LATP và LGPS — đều có thể được xử lý bằng phương pháp nghiền phun tầng sôi. Các vật liệu này cứng hơn hầu hết các vật liệu catốt và yêu cầu áp suất nghiền cao hơn (6-8 bar) và cài đặt bộ phân loại mịn hơn để đạt được mục tiêu D50 thường được yêu cầu (0,5-3 micron đối với chất điện phân rắn trong cấu trúc màng mỏng). Độ nhạy nhiễm bẩn cũng cao hơn — chất điện phân rắn là chất dẫn ion, và ngay cả sự nhiễm bẩn kim loại ở mức ppm cũng có thể tạo ra các đường dẫn ngắn mạch hoặc làm thay đổi độ dẫn ion cục bộ. Bề mặt tiếp xúc hoàn toàn bằng gốm (không có kim loại ở bất kỳ đâu trong đường dẫn sản phẩm) và độ tinh khiết nitơ được kiểm chứng trên 99,9% là các yêu cầu tiêu chuẩn đối với LLZO và các vật liệu tương tự. Vui lòng liên hệ với nhóm kỹ thuật của chúng tôi để được tư vấn cấu hình cụ thể cho hóa chất điện phân rắn của bạn.
Bột sử thi
Bột sử thi, 20+ years of experience in the ultrafine powder industry. Actively promote the future development of ultra-fine powder, focusing on crushing, grinding, classifying and modification process of ultra-fine powder. Contact us for a free consultation and customized solutions! Our expert team is dedicated to providing high-quality products and services to maximize the value of your powder processing. Epic Powder—Your Trusted Powder Processing Expert!
“Thanks for reading. I hope my article helps. Please leave a comment down below. You may also contact EPIC Powder online customer representative Zelda cho bất kỳ yêu cầu thêm nào.”
— Jason Wang, Kỹ sư