今年,由蘇非院研制的國內首臺“化學氣相沉積包覆硅基負極材料”的工業級連續回轉窯正式上線,生產規模達到1500噸/年,成功突破了我國硅基負極材料CVD窯爐的工業化難題,標志著我國在下一代鋰電池負極材料工業化生產上取得重大進展。

硅基負極CVD 回轉窯項目
隨著新能源汽車對續航能力、快充要求的提高,鋰電池負極材料趨向高比容量方向發展。硅基負極的理論容量高達4200mAh/g,相比傳統石墨負極(理論最大值372mAh/g)有顯著提升,被認為是理想的下一代負極材料。而CVD法是解決硅基負極膨脹問題、實現商業化應用的重要方法。
目前,我國CVD法硅基負極材料的技術研發已取得一系列重要成果,然而生產工藝壁壘高、單位生產成本高等問題一直制約著CVD法硅基負極材料工業化進程。
生產工藝壁壘高:CVD法所用的有機硅源、有機碳源等都是易燃易爆的高危品,對設備的密封性、安全性要求異常嚴格,目前國內大多用的都是進口設備;
單位生產成本高:一是進口設備投資大,二是目前生產設備多為示范線或間歇生產線,無法形成連續、穩定、大批量生產,導致硅基負極材料生產成本高,單位克容量的性價比低。
蘇非院依托在非標窯爐設計領域40余年的豐富經驗和全專業的人才隊伍,成功開發了工業級硅基負極材料CVD回轉窯,不僅可以實現連續化生產、年產量可達1500噸,而且包覆更薄更均勻更完整、一致性更高、循環性能更好。
在密封方式上,采用我院專利密封技術——動靜環采用組合密封,盤根+氮氣正壓保護密封,系統綜合考慮了筒體膨脹,確保了窯爐系統優異的密封性。
在熱工及機械設計上,充分考慮耐溫、耐腐蝕、蠕變強度等因素,采用特種高溫板材,設計使用溫度高,可長期耐受1000℃-1100℃。
在系統設計上,通過對窯體內氣氛、壓力的精準控制,可以保障窯爐連續穩定運行,使用壽命可達10年以上。
在安全保障上,集成采取筒體超溫/超壓安全保障、回轉窯密封氮氣保護、熱解氣管道壓力檢測堵塞、緊急放散和泄爆、高溫關鍵設備設有氮氣保護及氮氣吹掃等安全保障體系。

硅基負極CVD回轉窯系統建模
蘇非院開發的年產1500噸硅基負極材料CVD連續回轉窯,不僅打破了國外對硅基負極材料CVD窯爐的壟斷,突破了我國CVD法工業化“卡脖子”難題,而且顯著推動整個硅基負極材料的發展,有力保障了新能源汽車產業鏈的高質量發展,有效助力我國“雙碳”目標達成。目前已成功在行業內進行推廣應用。
蘇非院專業從事非標窯爐設計,潛心礦物功能材料、化工材料、環保突破性研發工作40余載,擁有熱工、機械、自動化控制、環保等全專業人才,具備雄厚的技術研發能力,和窯爐設計、施工、調試經驗,已取得36項相關專利,制定多項標準。
