锂电正负极材料生产工艺及设备高峰论坛召开

四川瑞驰拓维开发成功全球单机最大用于磷酸铁锂生产的HTM500/ HTM1000砂磨机

中化新网讯(记者姜小毛)6月10日,锂电正负极材料生产工艺及设备高峰论坛在四川省绵竹市召开,绵竹市开发区管委会党工委书记、管委会主任梁中旭、中科院光电技术研究所六级职员,德阳市市科学技术和知识产权局副局长(挂职)、党组成员王跃林,清华大学化学工程系教授、博士生导师,北京市“绿色化学反应工程和技术”重点实验室主任、中国颗粒学会能源颗粒材料专业委员会主任魏飞,中科院上海微系统所博士生导师、研究员、中科悦达(上海)材料科技有限公司总经理丁古巧,北京柯林柯尔科技发展有限公司董事总经理张建文,留德工学博士,四川瑞驰拓维机械制造有限公司董事长冯平仓博士出席论坛并作专题演讲。

 

来自锂电行业上下游企业及生产工艺设备制造领域企业的100余名代表参加了会议。

 

据介绍,魏飞教授是国家杰出青年科学奖、中国青年特殊贡献奖获得者,并被国家教育部授予“杰出科学家”荣誉称号。论坛上他就电化学储能与碳材料,单壁碳纳米管的批量制备与分散,硅、陶瓷碳负极材料的流化床制备等方面与代表们分享交流了《纳米碳材料的结构控制、宏量制备在锂离子电池中的应用》报告,魏飞指出,现代工业革命就是持续的创新能力,工业革命的核心是消耗化石能源解决人的交通与通讯痛点问题,移动的、分布式能源需求是高端,也是核心。2008年锂离子动力电池应用于电动汽车10年来,实际装车产品能量密度从100瓦时/公斤提升到了250瓦时/公斤,实现了蓄电池领域百年来革命性突破。

 

魏飞认为,储能与电动汽车的意义,一是从全生命周期计算,二是EV在节能和GHG减排方面有很大的优势,三是分布式移动储能可以解决非水可再生能源问题,四是2kwh电=1升油,巨大经济性驱动。未来十年是可再生能源大发展的十年,分布式发电、分布式应用占比会大幅度提高,分布式有更好的安全性,高端与痛点是移动分布式储能,怎样对应能源安全风险,当前,新能源安全问题层出不穷,旧问题仍然存在,要积极为市场集中度、关键矿产和电力系统相关的能源安全风险作准备。

 

魏飞强调,发展高比能量电池,目前的材料制备其能量密度的提高,硅与电解液之间的化学反应会严重影响界面的稳定性,硅表面包覆的碳会加速副反应的发生,硅表面包覆陶瓷层,可以起到选择性透过层的作用,提高循环稳定。流化床是一种重要的均匀包覆方法,可大批量得到一致性粉体产品。

丁古巧研究员作了《石墨烯材料创新制备和应用开展进展》演讲,他介绍说,石墨烯是新材料之王,具有高导电、高导热、超薄、透明、室温量子特性,最轻最薄为0.3nm,柔性,最大面积2620㎡/g,最大强度优于金刚石,最为抗拉可弹性拉伸20%,最高热导5300W/m·K,最高迁移率200,000cm²/V·s@300K,最透光性,单层97.7%,高载流能力为高铜6个数量级;量子性能,二维量子材料,线性能带色散色关系,载流子有效质量为零,室温量子霍尔效应,室温弹道运输特性,魔角超导。中科悦达(上海)材料科技有限公司建有石墨烯产学研平台, 2009年建立石墨烯实验室,2018年实验室开始中试,2020年开始从中试转向规模化生产。实现了从实验室,到中试生产线,到规模化生产,实现了产学研深度融合。可实现多种结构可控的石墨烯量子点宏量制备,满足应用领域的材料要求。

 

谈到石墨烯材料和应用解决方案,丁古巧指出,石墨烯和碳纳米管复配导电剂浆料非常重要,采用复合导电浆料,克容量发挥更好,电池内阻力更小,高温储存容量保持更好。未来5G手机产量将急剧增加,华为、苹果、小米、OPPO、Vivo等品牌逐步使用石墨烯散热膜,综合手机、PAD、笔记本电脑、显示屏等市场,石墨/石墨烯的市场空间100亿元,据中信证券研究部预测,2025年市场规模有望接近210亿元。

展望未来,丁古巧表示,一是针对不同应用的定制化石墨烯材料将是行业发展的基础,石墨烯材料已有千吨规模的市场需求;二是石墨烯导电剂用于正极材料、铅酸电池等已经得到充分验证,具有可行性,但“石墨烯电池”锂硫、锂镁等还有待开发;三是石墨烯在导热膜、散热涂层方面具有显著优势,百亿成熟导热市场有望被石墨烯占领。四是石墨烯在生物医药、电线电缆、导电油墨、柔性电子、复合材料等领域具有商业机会,但需要十年磨一剑。

 

张建文总经理就《锂电正极材料高效干式过滤技术》即烧结板过滤技术,进行了详细阐述,他介绍说,该公司开发成功的烧结板过滤器与袋式、滤筒式过滤器比较,具有高过滤精度,可有效过滤0.1微米以上的粉尘,高使用寿命,10年以上,高效稳定运行,在寿命周期内,阻损稳定,低排放,通常排放小于1mg/m³,最低小于0.2mg/m³。低运行成本,节能、维护成本低,疏油疏水性好,耐腐蚀性强,耐酸碱,可再生,不含纤维成分,适合于产品回收,设备体积小。

 

张建文告诉记者,该公司烧结板过滤器—三元成品过滤还采取了额外设计措施,过滤器壳体与物料接触部分全部采用了ETFE涂层,避免了金属直接接触物料,进风口采用了陶瓷内衬,采用了特殊设计的气力分配板/气流分配箱,过滤器内部部件连接尽可能少的采用螺栓连接,连接紧固件也需要进行ETFE涂层处理,丝扣不得外露,所有连接紧固件均采用较低得过滤风速工艺参数设计,优化了流场设计。

 

冯平仓董事长作了《大型纳米研磨设备在锂电正极材料中的应用》报告,重点介绍了该公司开发的一系列用于正极材料生产企业使用得纳米研磨装备技术。

冯平仓早年留学德国,获得德国弗莱贝格大学博士学位,先后20年供职于日本细川,德国耐驰、德国帕尔曼等国际大牌公司,从事气流磨、超细研磨技术、干磨设备得研发工作,获得4项气流磨发明专利。先后创立了在北京瑞驰拓维科技有限公司、四川瑞驰拓维机械制造有限公司。在国内外从事超细研磨设备和超大型研磨设备研究长达30余年。

据介绍,四川瑞驰投资1000余万元成功自主开发的机械密封,其精密零部件全部采用数控机床加工,动静环粗/精磨镜面抛光,光干涉测量仪器。投资500万开发了聚氨酯耐磨核心部件,采用无摸具离心浇铸,天网恢恢+永不分离脱胶。

“特别值得一提的是,四川瑞驰成功开发出了全世界目前单机最大的,用于磷酸铁锂行业生产的HTM500/ HTM1000砂磨机, 单机年产量可达5000/10000吨,生产过程采用人工智能控制,生产线完全实现远程Wi-Fi控制,磷酸铁锂研磨前后的粒度为d50小于0.3微米。”冯平仓表示。

大型纳米研磨设备的特点和优势是可以大大节约设备投资,人力成本,降低了研磨比能耗。过去10000吨磷酸铁锂需要12台1000升砂磨机,如今仅需2台HTM500或1台HTM1000砂磨机就可以满足万吨生产装置要求。

冯平仓告诉记者,最大磷酸铁锂研磨设备HTM500生产线已经在湖北、河南的锂电新材企业通过项目验收,运行2000H无磨损无堵塞现象,该客户又追加订单4台。近期,四川瑞驰还先后中标了国内钛白粉行业龙头企业的5万吨磷酸铁锂项目,及10万吨磷酸铁锂项目。

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