《鋰離子電池正極材料規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)》針對(duì)鋰離子電池正極材料大規(guī)模生產(chǎn)中的具體工藝及設(shè)備，以主流工藝(濕法制備前驅(qū)體—高溫固相合成技術(shù)路線)中的前驅(qū)體制備與設(shè)備、過(guò)程工藝參數(shù)及檢測(cè)儀表、原料的處理與輸送設(shè)備、正極材料的生產(chǎn)與計(jì)量、自動(dòng)化生產(chǎn)與智能控制、安全防護(hù)等作為研究對(duì)象，結(jié)合編著者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，討論了正極材料大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中的自動(dòng)化、智能化工廠的設(shè)計(jì)，以及產(chǎn)品質(zhì)量的控制設(shè)備儀表的選擇安裝操作等內(nèi)容；重點(diǎn)介紹了大規(guī)模生產(chǎn)中的自動(dòng)控制技術(shù)和設(shè)備，并探索如何在生產(chǎn)中引進(jìn)信息化技術(shù)和先進(jìn)的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，以期為我國(guó)鋰離子電池正極材料生產(chǎn)工藝和設(shè)備管理的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供參考借鑒。
當(dāng)前鋰離子電池正極材料的大規(guī)模生產(chǎn)主要采用“濕法制備前驅(qū)體—高溫固相合成”技術(shù)路線。眾多生產(chǎn)企業(yè)針對(duì)這種工藝方法投入了大量資源和人力，使得該技術(shù)日臻完善。然而，我國(guó)還是一個(gè)發(fā)展中國(guó)
家，設(shè)備陳舊、生產(chǎn)工藝僵化的現(xiàn)象普遍存在，國(guó)家工業(yè)化整體的水平還處在工業(yè)2.0 或工業(yè)3.0 的階段，距工業(yè)4.0 的信息工業(yè)化還有一段距離。這是阻礙我國(guó)制造業(yè)效率和品質(zhì)的主要問(wèn)題，這個(gè)現(xiàn)象也同樣存在于鋰離子電池正極材料生產(chǎn)企業(yè)中。因此，我國(guó)鋰離子電池正極材料的生產(chǎn)工藝、設(shè)備管理水平亟需轉(zhuǎn)型升級(jí)，利用信息技術(shù)提升、改善、重構(gòu)生產(chǎn)要素，提高企業(yè)組織管理水平，創(chuàng)新生產(chǎn)方式，提升資產(chǎn)質(zhì)量和服務(wù)功能，以適應(yīng)市場(chǎng)的迅速發(fā)展和變化。
《鋰離子電池正極材料規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)》主要介紹鋰離子電池正極材料的工藝和技術(shù)，重點(diǎn)介紹大規(guī)模生產(chǎn)中高溫固相合成工段的自動(dòng)控制技術(shù)和設(shè)備，并探索如何在生產(chǎn)中引進(jìn)信息化技術(shù)和先進(jìn)的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)。
目錄
第1章 鋰離子電池材料及制備工藝 1
1.1 電池的分類(lèi) 2
1.2 二次電池的分類(lèi) 3
1.3 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)及工作原理 6
1.4 鋰離子電池的主要材料 8
1.4.1 正極材料 8
1.4.2 負(fù)極材料 9
1.4.3 隔膜 10
1.4.4 電解液 11
1.5 常見(jiàn)的鋰離子電池正極材料及其制備技術(shù) 12
1.5.1 鈷酸鋰 12
1.5.2 錳酸鋰 13
1.5.3 三元材料 13
1.5.4 磷酸鐵鋰 16
第2章 控制結(jié)晶技術(shù)制備高性能正極材料前驅(qū)體 19
2.1 正極材料規(guī)模制備技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)介 20
2.2 影響正極材料性能的要素 23
2.3 控制結(jié)晶技術(shù)的原理 27
2.3.1 晶體的成核 28
2.3.2 晶體的生長(zhǎng) 36
2.4 控制結(jié)晶技術(shù)的設(shè)備與工藝 37
2.4.1 典型正極材料的控制結(jié)晶制備工藝 44
2.4.2 三元材料前驅(qū)體的陳化及陳化釜 48
2.4.3 三元前驅(qū)體的干燥工藝與設(shè)備 49
2.5 控制結(jié)晶-固相反應(yīng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性分析 53
第3章 生產(chǎn)過(guò)程中重要工藝參數(shù)的檢測(cè) 55
3.1 溫度測(cè)量 56
3.1.1 熱電偶測(cè)溫 56
3.1.2 熱電阻測(cè)溫 57
3.1.3 非接觸式測(cè)溫 59
3.1.4 通用型溫度控制儀表 60
3.2 粒度檢測(cè) 61
3.3 流量檢測(cè) 63
3.3.1 熱式氣體質(zhì)量流量計(jì) 64
3.3.2 科氏力質(zhì)量流量計(jì) 65
3.4 物料位置的測(cè)量和檢測(cè) 67
3.4.1 電容式料位計(jì) 68
3.4.2 射頻導(dǎo)納式料位計(jì) 68
3.4.3 音叉式料位計(jì)和振棒式料位計(jì) 70
3.4.4 阻旋式料位計(jì) 71
3.5 壓力檢測(cè) 72
3.6 粉塵濃度檢測(cè) 74
3.6.1 摩擦靜電測(cè)量法 74
3.6.2 光測(cè)量法 75
第4章 原料的投放、混合、粉磨和輸送 77
4.1 原料處理工藝 78
4.1.1 原料的投放 78
4.1.2 原料的貯存 83
4.1.3 原料的破碎及粉磨 85
4.1.4 原料的混合 90
4.2 物料的氣力輸送 92
4.2.1 吸送式氣力輸送 93
4.2.2 壓送式氣力輸送 100
4.2.3 氣力輸送的運(yùn)行技術(shù) 105
4.3 設(shè)備材料的要求 108
4.4 混合、破碎、粉磨、輸送設(shè)備的傳動(dòng)和控制 110
第5章 煅燒及窯爐 115
5.1 窯爐 116
5.1.1 推板窯 116
5.1.2 輥道窯 121
5.1.3 鐘罩窯 123
5.1.4 回轉(zhuǎn)窯 126
5.2 煅燒運(yùn)行 126
5.2.1 裝缽設(shè)備 128
5.2.2 卸缽設(shè)備 129
5.3 機(jī)械輸送設(shè)備 131
5.4 幾種裝卸缽機(jī)械的實(shí)體圖樣 132
第6章 正極材料的生產(chǎn)和計(jì)量 137
6.1 正極材料生產(chǎn)中的特殊性 138
6.1.1 金屬單質(zhì)的危害 138
6.1.2 水分含量的控制 139
6.1.3 自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)對(duì)手段 139
6.2 稱(chēng)重計(jì)量 140
6.2.1 稱(chēng)重傳感器的選擇和應(yīng)用 141
6.2.2 電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器和數(shù)字式稱(chēng)重傳感器 143
6.2.3 稱(chēng)重傳感器的結(jié)構(gòu)型式 144
6.3 稱(chēng)重傳感器的應(yīng)用技術(shù) 148
6.3.1 數(shù)量 148
6.3.2 位置 148
6.3.3 安裝要求 149
6.3.4 量程的選擇 150
6.3.5 準(zhǔn)確度等級(jí)的選擇 151
6.4 稱(chēng)重電子衡器的精確度 152
6.4.1 固定式電子衡器的精確度 152
6.4.2 自動(dòng)定量衡器的精確度 154
6.4.3 稱(chēng)重計(jì)量裝置的標(biāo)定和調(diào)校 154
6.5 正極材料生產(chǎn)線上典型的稱(chēng)重計(jì)量裝置 157
6.5.1 生產(chǎn)線上稱(chēng)重計(jì)量裝置的連接 160
6.5.2 生產(chǎn)線上眾多稱(chēng)重計(jì)量裝置的集中管理 165
第7章 自動(dòng)化生產(chǎn)線上的其他設(shè)備 167
7.1 自動(dòng)稱(chēng)重 168
7.2 自動(dòng)上袋機(jī) 169
7.3 自動(dòng)抽真空和熱合封口機(jī) 170
7.4 自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)和噴墨打印機(jī) 172
7.5 自動(dòng)碼垛機(jī)和纏包機(jī) 174
第8章 鋰離子電池正極材料生產(chǎn)過(guò)程中的安全防護(hù) 177
8.1 氣體防爆和粉塵防爆 178
8.1.1 爆炸性氣體 178
8.1.2 爆炸性粉塵 179
8.2 防爆措施 180
8.2.1 避免點(diǎn)火源 180
8.2.2 防止靜電火花 181
8.2.3 防止明火和自燃 183
8.3 防爆電氣設(shè)備的選型 184
8.4 電氣接地系統(tǒng) 186
8.5 粉體的密封式灌裝 189
8.6 粉體搭拱架橋的防止 192
8.6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要考慮的問(wèn)題 192
8.6.2 采用恰當(dāng)?shù)幕罨胧┖瓦x用合適的破拱器具 193
8.6.3 破拱裝置的安裝位置和振動(dòng)力的調(diào)節(jié) 196
8.7 粉料包裝時(shí)的脫氣和密實(shí)化 197
8.8 防止金屬單質(zhì)對(duì)正極材料的污染 199
第9章 生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 203
9.1 工藝流程圖的設(shè)計(jì) 204
9.2 自控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)考慮 209
9.3 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 210
9.4 現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng) 212
9.5 監(jiān)控軟件畫(huà)面制作與操作 215
9.6 國(guó)內(nèi)外監(jiān)控軟件現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 216
9.7 監(jiān)控軟件的功能與作用 217
9.8 監(jiān)控畫(huà)面制作的一般步驟 218
9.9 常用報(bào)表編制方法 219
9.10 自動(dòng)化生產(chǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷 220
9.10.1 設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷維護(hù)技術(shù)的結(jié)構(gòu)與功能 220
9.10.2 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷維護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù) 223
第10章 鋰離子電池正極材料生產(chǎn)中的智能化控制與管理 227
10.1 鋰電行業(yè)發(fā)展需要電池材料的智能制造 228
10.2 產(chǎn)品的標(biāo)識(shí)和信息管理 230
10.2.1 一維碼 231
10.2.2 二維碼 232
10.2.3 射頻識(shí)別(RFID)裝置 233
10.2.4 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化生產(chǎn)線上的應(yīng)用 234
10.3 先進(jìn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的應(yīng)用 236
10.4 鋰離子電池正極材料規(guī)模生產(chǎn)線的行業(yè)特點(diǎn) 237
10.5 南大紫金公司NMES功能模塊介紹 238
10.6 鋰離子電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)的革命 241
第11章 工藝、設(shè)備、材料及系統(tǒng)提供商 245
參考文獻(xiàn) 266
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