眾所周知，不斷的提高電池能量密度，是鋰電產業(yè)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，而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(yōu)勢明顯。石墨的理論能量密度是372mAh/g，而硅負極的理論能量密度超其10倍，高達4200mAh/g。所以硅碳負極材料的應用，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。

   硅碳負極材料是一種使用起來非常困難的材料。在充放電過程中會引起硅體積膨脹100%～300%，而石墨材料只有10%左右，所以硅碳負極的膨脹收縮會導致負極材料的粉末化，從而嚴重影響電池使用壽命；硅為半導體，導電性比石墨差很多，導致鋰離子脫嵌過程中不可逆程度大，從而降低了其首ci庫倫效率，也就是說會過多電解液和Li+源，其直接效應也是使電池循環(huán)壽命變差。所以硅碳負極的開發(fā)和應用需要較高的技術壁壘。
   為了推進硅碳負極的商業(yè)化應用，還面臨著許多挑戰(zhàn)。硅碳負極材料的性能仍需進一步提高，才能實現(xiàn)更高能量密度和更長循環(huán)壽命；通過優(yōu)化材料結構和制備工藝等手段來提高材料性能。江蘇龍鑫智能根據多年噴霧干燥塔的研發(fā)、制造經驗和閉式循環(huán)理論積累的基礎上，針對鋰電池材料的特點，把防爆、安全、環(huán)保與節(jié)能等新技術進行整合，研制了硅碳復合材料閉式循環(huán)噴霧干燥機，改進硅碳制備工藝、降低生產成本，實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化生產，推動硅碳負極材料向規(guī)模化大生產方向邁進。

硅碳復合材料閉式循環(huán)噴霧干燥機 工作原理

   閉式循環(huán)噴霧干燥機對硅碳復合材料等含有機溶劑物料的干燥，以及對物料中有機溶劑的回收等生產過程有著積極意義，其集防爆、安全、節(jié)能、環(huán)保于一體，給硅碳復合材料產品的生產開辟了一條新路徑。
   防爆型閉式循環(huán)噴霧干燥系統(tǒng)是在密閉的環(huán)境下工作，干燥介質為惰性氣體，一般為N2，適用于有機溶劑的物料干燥有毒氣的物料或干燥過程中易發(fā)生氧化的物料的干燥。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，液體被高速旋轉的離心霧化器霧化成液滴，在干燥塔內完成熱質交換過程，被干燥后的粉狀物料從塔底排出，被蒸發(fā)的有機溶劑氣體在風機的作用下，把夾在氣體中的粉塵通過旋風分離器、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，不凝性氣體介質被連續(xù)加熱后作為干燥載體在系統(tǒng)內重新循環(huán)使用。而常規(guī)的普通的離心噴霧干燥是通過不斷的送風、排風達到排濕的目的，這也是防爆型閉式離心噴霧干燥設備與普通離心噴霧干燥設備的一個明顯區(qū)別。

硅碳復合材料閉式循環(huán)噴霧干燥機 技術改進

  (1) 將閉式循環(huán)系統(tǒng)運用于硅碳復合材料的干燥
   封閉系統(tǒng)各管道的連接采用獨特的密封結構，密閉性好，可確保系統(tǒng)在0.5MPa的壓力下無泄漏，熱效率高；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(huán)使用；
  (2) 用脈沖布袋除塵器與多級冷凝的溶劑回收技術
   閉式循環(huán)離心噴霧干燥系統(tǒng)在應用閉式循環(huán)技術的同時，又將脈沖布袋除塵器與溶劑回收技術有機地應用在其中，提高了硅碳復合材料產品的收率，同時節(jié)能、環(huán)保。
   系統(tǒng)中配有干燥料液的溶劑的冷凝系統(tǒng)和回收系統(tǒng)可以使干燥料液中的溶劑得以通過二次處理可以循環(huán)使用，在封閉狀態(tài)和氮氣環(huán)境下熱態(tài)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(tǒng)的收率之高是其他型式干燥器所達不到的。
  (3) 壓差自動變送技術及泄爆裝置
   閉式循環(huán)噴霧干燥機設計為正壓惰性氣體循環(huán)，并運用了壓差自動變送技術，國內很少將該技術應用在此設備中。閉式循環(huán)離心噴霧干燥機工作壓力≤0.1MPa，有著常壓操作的特點， 一則容器和管路本身具有較高安全系數；二則正壓能更好控制系統(tǒng)的氮氣之類惰性氣體的運行。壓差自動變送技術能保證：當系統(tǒng)干燥所耗氮氣壓力低于設定的工作壓力時，氮氣充氣閥即會自動打開并充氣；當壓力達到工作壓力時，氮氣充氣閥會自動閉合，生產更安全。同時干燥塔本身就有防爆膜等泄爆裝置，當系統(tǒng)壓力升至設計安全壓力的上限時，防爆膜即會自動打開泄壓，確保設備安全。干燥生產中有粉體摩擦積累或氣體氣化膨脹而產生靜電而導致系統(tǒng)內壓力升高時，這2種技術能有效消除超壓或爆炸的隱患，進一步確保設備和生產安全。
  (4) 在線氧氣檢測技術
   閉路循環(huán)噴霧干燥機在硅碳復合材料生產中采用了在線氧氣檢測技術，這是國內其它噴霧干燥系統(tǒng)所沒有的。其目的有二：一是防止噴霧干燥系統(tǒng)發(fā)生機體故障而產生泄漏點，能進一步確保安全生產；二是防止漏點滲氧而影響氮氣的純度，以確保產品不被氧化，從而保證產品的質量。在線氧氣檢測裝置可把設備中氧氣殘留量設定在某個范圍內，當氧氣量超過設定值時會發(fā)出聲光報警，并自動切斷電源，以示設備內存在泄漏，即可采取有效措施來解決。
  (5) 智能化控制系統(tǒng)
   硅碳復合材料閉式循環(huán)噴霧干燥機控制系統(tǒng)采用人機界面，即PLC+觸摸屏控制，工藝流程圖動態(tài)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。設備具有系統(tǒng)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。