硅碳負極材料閉路循環離心噴霧干燥機 工程概述

　　眾所周知，不斷的提高電池能量密度，是鋰電產業技術研革所孜孜不倦的方向。在當前的鋰電材料體系中，負極材料多為采用石墨材料(以人造石墨和天然石墨為主)，在電池理論設計過程中，基本上已經非常充分發揮了其可實現的能量密度，所當前的石墨負極材料在提升電池能量密度方面已經遇到明顯的瓶頸。

　　與石墨負極材料相比，硅基負極材料的能量密度優勢明顯。石墨的理論能量密度是372 mAh/g，而硅負極的理論能量密度超其10倍，高達4200mAh/g。所以硅碳負極的應用，可以提升電池中活性物質含量，所以能大大提升單體電芯的容量，這也是硅碳負極材料越來越多被鋰電領域所關注的重要原因。

　　由于硅是半導體結構材料，為了提供鋰離子在硅電極材料中的擴散速度，就需要提高硅材料的導電性能，目前產業中所選擇的就是成熟的碳材料。利用不同形態的碳材料來復合硅進行改性處理，使其構成均勻的導電網絡結構，形成導電性好、附著性好、化學穩定性高的硅碳負極材料。

　　目前,國內絕大多數硅碳負極材料生產廠家采用傳統的真空耙式干燥機干燥乙醇。真空耙式干燥機是一種臥式間歇式真空干燥設備，濕物料經傳導蒸發，帶有刮板攪拌器不斷清除熱面上的物料，并在容器內推移形成循環流，水份蒸發后由真空泵抽出。適用于干燥少量的、熱敏性和氧敏性的泥狀、膏狀物料，含水率范圍為15%～90%。真空耙式干燥機主要由筒體、攪拌軸、傳動系統和密封裝置等部分組成。干燥所需熱量主要由攪拌軸及筒體夾套提供。隨著攪拌軸的不斷轉動，物料與加熱面的接觸不斷更新，使物料均勻受熱，從而達到良好的干燥效果。但應用于硅碳負極材料的真空耙式干燥機的具有如下問題：硅碳負極材料得不到分散,干燥時間長;當物料量大時,所需的設備容積較大;工人勞動強度大,需定時將物料裝卸或翻動,粉塵飛揚,環境污染嚴重;熱效率低,一般在60%左右;產品質量不穩定等。

　　針對鋰硅碳負極材料在常規干燥工藝中存在的問題，百得干燥開發的閉路循環噴霧干燥機作為含有機溶劑料液干燥生產中較為理想的新選擇。新工藝可以明顯降低了生產成本,提高了產品質量,降低了工人的勞動強度,保護了環境。

　　1、采用高速離心噴霧霧化技術，在滿足連續干燥生產的同時，還能達到一定的粒度要求。

　　2、采用高速離心霧化技術，能有效改善或提高硅碳負極材料的堆積密度，使其單體顆�？蛇_3～5um和成品含濕量為0.5%的質量要求，應用磁性過濾技術，能有效阻止鐵離子雜質的摻入，提高材料的純凈度和正極材料的導電性能，是較為理想的新能源干燥設備。

　　3、硅碳負極材料閉路循環噴霧干燥機適用于硅碳負極材料中含有機溶劑回收的使用。

硅碳負極材料閉路循環離心噴霧干燥機 設計條件

　　1、物料名稱：硅碳負極材料，乙醇溶劑懸浮液

　　2、溶劑成分：乙醇

　　3、乙醇蒸發量：50kg/h

　　4、產品含濕量：3%

　　5、干燥塔進風溫度：140℃

　　6、干燥塔出風溫度：70℃

　　7、加熱方式：電加熱

　　8、霧化方式：離心式霧化

　　9、尾氣處理：冷水機組、冷凝器冷凝、溶劑回收

　　10、控制柜：防爆

　　11、材質要求：304不銹鋼

硅碳負極材料閉路循環離心噴霧干燥機 工作原理

　　在密閉的環境下工作，采用惰性氣體(或氮氣)作為循環氣體，對干燥的物料具有保護作用，循環氣體經歷載濕、去濕的過程，介質可重復使用;惰性氣體(或氮氣)經加熱器加熱后進入干燥塔，液體物料經螺桿泵輸送至離心噴頭處，液體被高速循環的霧化器霧化成的粉狀物料從塔底排出，被蒸發的有機溶劑氣體在風機負壓的壓力下，把夾在氣體中的粉塵經旋風分離器、噴淋塔除塵后飽和的有機溶劑氣體經冷凝器冷凝成液體排出冷凝器，不凝性氣體介質連續加熱后作為干燥載體在系統內重新循環使用。而常規的離心噴霧干燥機是通過不斷的送、排風達到排濕的目的，這也是防爆型閉路循環噴霧干燥設備與普通離心噴霧干燥設備的一個明顯區別;干燥系統內部為正壓操作，保持一定的正壓值，如果內部壓力下降，由壓力變送器來自動控制進量，保證系統壓力平衡。設備采用防爆設計，干燥過程安全環保。

硅碳負極材料閉路循環離心噴霧干燥機 工藝流程圖

硅碳負極材料閉路循環離心噴霧干燥機 工藝流程設計

　　1、干燥系統形式：閉式循環系統

　　2、干燥介質：氮氣

　　3、霧化方式：離心式霧化

　　4、霧滴與熱空氣接觸方式：并流式

　　5、料液供給方式：蠕動泵無級調速，穩定供料

　　6、加熱方式：防爆電加熱

　　7、除塵方式：旋風分離器+脈沖袋濾器

　　8、溶劑回收：冷凝器回收

硅碳負極材料閉路循環離心噴霧干燥機 主要技術參數表

　　1、設備型號：BLPG-50型閉路循環離心噴霧干燥機

　　2、干燥室：Φ2300×H2440mm

　　3、干燥主塔：Φ2500×H5450mm

　　4、溶劑蒸發量：50kg/h

　　5、進風溫度：140～180℃溫度可調

　　6、出風溫度：70～90℃溫度可調

　　7、尾氣氧含量：<0.3%

　　8、溶劑回收率：≥95%

　　9、裝機功率：～150kw

　　10、氮氣耗量：壓力0.3～0.5MPa、流量0.8Nm3/h

硅碳負極材料閉路循環離心噴霧干燥機 主要特點

　　1、封閉系統各管道的連接采用獨特的密封結構，密閉性好，可確保系統在0.5MPa的壓力下無泄漏，熱效率高;

　　2、采用惰性的氮氣為干燥介質氣體，防毒、防氧化、防爆炸，氣體經載濕、去濕后可重復循環使用;

　　3、系統中配有干燥料液的溶劑的冷凝系統和回收系統可以使干燥料液中的溶劑得以通過二次處理可以循環使用，在封閉狀態和氮氣環境下熱態完成物料的干燥(溶媒脫除)并通過冷凝器回收溶媒，整機的安全性高。同時，設備為全密閉式設計，物料回收率高，此設備系統的收率之高是其他型式干燥器所達不到的。主要技術指標：干粉物料回收率≥95%，產品殘余溶劑≤2%，從而大大的降低了生產成本;

　　4、干燥速度十分迅速，料液經噴霧后，表面積增大，在高溫氣流中，瞬間就可以蒸發掉95%～98%的水分，完成干燥時間一般僅需5～40秒左右;

　　5、噴霧干燥通常用于處理濕含量40%～60%的溶液，能一次干燥成粉狀產品，大部分產品干燥后不需要再進行粉碎和篩選，從而減少了生產工序，簡化了生產工藝流程。同時，產品具有良好的分散性、流動性和溶解性，由于干燥過程是在空氣中完成的，產品在本能保持與液滴相近似的球狀，具有良好的流動性;

　　6、設備具有系統壓力在線測試裝置、氧氣濃度在線檢測控制裝置及在位清洗裝置;

　　7、設備控制系統采用人機界面，即PLC+觸摸屏控制，工藝流程圖動態顯示。產品的粒度、松密度、水分在一定范圍內，可用改變操作條件進行調整，控制比較方便。