今年，由蘇非院研制的國內(nèi)首臺(tái)“化學(xué)氣相沉積包覆硅基負(fù)極材料”的工業(yè)級(jí)連續(xù)回轉(zhuǎn)窯正式上線，生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到1500噸/年，成功突破了我國硅基負(fù)極材料CVD窯爐的工業(yè)化難題，標(biāo)志著我國在下一代鋰電池負(fù)極材料工業(yè)化生產(chǎn)上取得重大進(jìn)展。
硅基負(fù)極CVD 回轉(zhuǎn)窯項(xiàng)目
隨著新能源汽車對(duì)續(xù)航能力、快充要求的提高，鋰電池負(fù)極材料趨向高比容量方向發(fā)展。硅基負(fù)極的理論容量高達(dá)4200mAh/g，相比傳統(tǒng)石墨負(fù)極（理論最大值372mAh/g）有顯著提升，被認(rèn)為是理想的下一代負(fù)極材料。而CVD法是解決硅基負(fù)極膨脹問題、實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的重要方法。
目前，我國CVD法硅基負(fù)極材料的技術(shù)研發(fā)已取得一系列重要成果，然而生產(chǎn)工藝壁壘高、單位生產(chǎn)成本高等問題一直制約著CVD法硅基負(fù)極材料工業(yè)化進(jìn)程。
生產(chǎn)工藝壁壘高：CVD法所用的有機(jī)硅源、有機(jī)碳源等都是易燃易爆的高危品，對(duì)設(shè)備的密封性、安全性要求異常嚴(yán)格，目前國內(nèi)大多用的都是進(jìn)口設(shè)備；
單位生產(chǎn)成本高：一是進(jìn)口設(shè)備投資大，二是目前生產(chǎn)設(shè)備多為示范線或間歇生產(chǎn)線，無法形成連續(xù)、穩(wěn)定、大批量生產(chǎn)，導(dǎo)致硅基負(fù)極材料生產(chǎn)成本高，單位克容量的性價(jià)比低。
蘇非院依托在非標(biāo)窯爐設(shè)計(jì)領(lǐng)域40余年的豐富經(jīng)驗(yàn)和全專業(yè)的人才隊(duì)伍，成功開發(fā)了工業(yè)級(jí)硅基負(fù)極材料CVD回轉(zhuǎn)窯，不僅可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)、年產(chǎn)量可達(dá)1500噸，而且包覆更薄更均勻更完整、一致性更高、循環(huán)性能更好。
在密封方式上，采用我院專利密封技術(shù)——?jiǎng)屿o環(huán)采用組合密封，盤根+氮?dú)庹龎罕Ｗo(hù)密封，系統(tǒng)綜合考慮了筒體膨脹，確保了窯爐系統(tǒng)優(yōu)異的密封性。
在熱工及機(jī)械設(shè)計(jì)上，充分考慮耐溫、耐腐蝕、蠕變強(qiáng)度等因素，采用特種高溫板材，設(shè)計(jì)使用溫度高，可長期耐受1000℃-1100℃。
在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，通過對(duì)窯體內(nèi)氣氛、壓力的精準(zhǔn)控制，可以保障窯爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，使用壽命可達(dá)10年以上。
在安全保障上，集成采取筒體超溫/超壓安全保障、回轉(zhuǎn)窯密封氮?dú)獗Ｗo(hù)、熱解氣管道壓力檢測堵塞、緊急放散和泄爆、高溫關(guān)鍵設(shè)備設(shè)有氮?dú)獗Ｗo(hù)及氮?dú)獯祾叩劝踩Ｕ象w系。
硅基負(fù)極CVD回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)建模
蘇非院開發(fā)的年產(chǎn)1500噸硅基負(fù)極材料CVD連續(xù)回轉(zhuǎn)窯，不僅打破了國外對(duì)硅基負(fù)極材料CVD窯爐的壟斷，突破了我國CVD法工業(yè)化“卡脖子”難題，而且顯著推動(dòng)整個(gè)硅基負(fù)極材料的發(fā)展，有力保障了新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的高質(zhì)量發(fā)展，有效助力我國“雙碳”目標(biāo)達(dá)成。目前已成功在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行推廣應(yīng)用。
蘇非院專業(yè)從事非標(biāo)窯爐設(shè)計(jì)，潛心礦物功能材料、化工材料、環(huán)保突破性研發(fā)工作40余載，擁有熱工、機(jī)械、自動(dòng)化控制、環(huán)保等全專業(yè)人才，具備雄厚的技術(shù)研發(fā)能力，和窯爐設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，已取得36項(xiàng)相關(guān)專利，制定多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。