I. 12 линий по производству графитизационных печей перешли в стадию опытного производства: В апреле на предприятии Linzhang Aohui Carbon Co., Ltd. в цехе графитизационных печей III этапа, который был завершен и перешел в стадию опытного производства, стабильно и упорядоченно работали 12 технически модернизированных линий по производству графитизационных печей. «Используя мощные, высокопроизводительные и энергосберегающие графитизационные печи Acheson, в одну печь можно загрузить до 160 тонн материала, что приводит к значительной экономии энергии и снижению потребления. После ввода проекта в полную эксплуатацию ожидается увеличение годовой стоимости продукции на 150 миллионов юаней», — пояснил Ню Сяомин, руководитель цеха графитизации компании. Он добавил, что графитизация является наиболее важным, дорогостоящим и энергоемким процессом в производстве анодных материалов для литиевых батарей (искусственного графита). Для предприятий тот, кто первым добьется экономии энергии и снижения потребления в этом энергоемком процессе графитизации, получит конкурентное преимущество на рынке.

II. Важная роль графитизации в производстве анодных материалов: Графитизация является ключевым и важнейшим процессом в подготовке искусственных графитовых и композитных графитовых анодов. Она включает высокотемпературную термообработку легко графитизируемых углеродных материалов для восстановления их кристаллической структуры, превращая их из случайного аморфного углерода в упорядоченные слоистые графитовые кристаллы. Этот процесс напрямую определяет электрохимические характеристики, качество продукции и пригодность анодного материала для применения, обладая незаменимой ключевой ценностью в производстве анодов. Его конкретные роли заключаются в следующем:

1. Восстановление кристаллической структуры, создание основы для хранения лития: Первичные сырьевые материалы — кокс и углерод — имеют неупорядоченную, случайную слоистую углеродную структуру с хаотичным межслоевым расстоянием и многочисленными кристаллическими дефектами, что препятствует внедрению и извлечению ионов лития. После высокотемпературной графитизации при 2800–3200℃ атомы углерода перестраиваются, образуя упорядоченную гексагональную слоистую графитовую решетку с плотно расположенными слоями углерода и стабильной слоистой структурой. Эта упорядоченная слоистая графитовая структура является основным носителем для обратимого внедрения и извлечения ионов лития, что принципиально обеспечивает способность анода накапливать и высвобождать литий.

2. Оптимизация основных электрохимических характеристик и улучшение циклической и скоростной характеристик батареи. Графитизация позволяет точно контролировать межслоевое расстояние углерода, размер зерен и степень графитизации: уменьшая внутренние дефекты и активные центры примесей, минимизируя побочные реакции электролита, эффективно снижая начальную необратимую емкость и повышая начальную кулоновскую эффективность; улучшая целостность кристаллической структуры графита, повышая структурную стабильность, уменьшая вероятность разрушения слоев во время циклов заряда-разряда и значительно продлевая срок службы батареи; разумная степень графитизации уравновешивает скорость ионной проводимости, оптимизирует скоростные характеристики и адаптируется к требованиям быстрой зарядки и высокоскоростной разрядки силовых литиевых батарей. 3. Удаление примесей и повышение чистоты и безопасности материала. Примеси, такие как сера, кислород, водород и зола, остаются в исходном материале отрицательного электрода. В процессе высокотемпературной графитизации эти примеси разлагаются и улетучиваются в газообразном виде, значительно уменьшая содержание тяжелых металлов и неорганической золы. Высокочистые графитовые материалы обладают стабильными химическими свойствами, что позволяет избежать проблем, вызванных примесями, таких как разложение электролита, расширение электродного газа и повышенный саморазряд, повышая безопасность и стабильность хранения литиевых батарей и соответствуя стандартам высокой чистоты материалов для силовых батарей и батарей хранения энергии.

4. Контроль физико-химических свойств материала для адаптации к различным сценариям применения: Путем регулирования температуры графитизации, времени выдержки и технологических процессов можно дифференцировать степень графитизации, плотность и проводимость. Продукты с высокой степенью графитизации обладают более высокой плотностью энергии, что подходит для бытовых цифровых батарей; композитные аноды с умеренной степенью графитизации обладают большей прочностью и меньшим коэффициентом расширения, что подходит для батарей дальнего действия и систем хранения энергии. Одновременно высокотемпературная обработка может улучшить проводимость материала и плотность уплотнения, способствуя нанесению высокоплотного покрытия на электроды и повышению энергетической плотности отдельных элементов батареи.

5. Определение стоимости и ценности массового производства искусственных анодов: Графитизация является наиболее энергоемким и дорогостоящим процессом в производстве анодов, на который приходится 30–40% от общей стоимости искусственного графита. Ее технологический уровень напрямую влияет на энергопотребление при производстве, выход годной продукции и эффективность: зрелые печи для графитизации с внутренним последовательным соединением и энергосберегающие процессы кальцинирования позволяют контролировать производственные затраты, обеспечивая при этом высокую производительность; стабильная стабильность процесса графитизации от партии к партии обеспечивает стандартизированное массовое производство анодных материалов, что является ключом к крупномасштабной замене природного графита искусственными графитовыми анодами и поддерживает масштабное развитие цепочки производства литий-ионных батарей.

6. Улучшенные характеристики обработки материала и пригодность для последующего производства электродов: Высокотемпературная графитизация приводит к более стабильной морфологии поверхности частиц, повышению механической прочности и значительному улучшению текучести и уплотнения порошка. Это уменьшает осыпание и разрушение порошка во время приготовления суспензии, нанесения покрытия и прокатки, снижая сложность обработки для последующего производства аккумуляторных элементов и улучшая однородность электродов и выход готовой продукции.

В целом, графитизация является не только основным средством структурной модификации и ключевым этапом регулирования характеристик, но и ключевым процессом, отличающим искусственные графитовые аноды от обычных углеродных материалов и отвечающим требованиям к хранению энергии литиевых батарей. Она напрямую связывает сырье для анодов, производство среднего уровня и последующее применение в производстве батарей, являясь важнейшим звеном в цепочке производства анодных материалов.