在全球能源轉(zhuǎn)型浪潮推動下，提升鋰電池能量密度，已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵命題。作為石墨負(fù)極的顛覆性替代方案，硅基負(fù)極材料因其理論比容量遠(yuǎn)超傳統(tǒng)石墨材料，被視為下一代高能量密度鋰電池的關(guān)鍵材材料。
行業(yè)趨勢：硅碳負(fù)極的產(chǎn)業(yè)化機遇
近年來，化學(xué)氣相沉積（CVD）法制備的硅碳負(fù)極憑借優(yōu)異的性能、成本優(yōu)勢和穩(wěn)定性，成為當(dāng)前研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的重點方向。
CVD 法核心工藝
· 多孔碳骨架制備：通過碳化、活化工藝形成高孔隙率載體。
· 硅沉積：將硅烷通入多孔碳，熱解生成納米硅顆粒均勻填充孔隙。
· 碳包覆：表面包覆導(dǎo)電碳層，提升循環(huán)穩(wěn)定性。
多孔碳碳化窯
技術(shù)突破：硅碳負(fù)極裝備的開發(fā)與應(yīng)用
蘇州非礦院整合非標(biāo)裝備設(shè)計能力與熱工技術(shù)積累，開發(fā)硅碳負(fù)極核心裝備，助力行業(yè)突破產(chǎn)業(yè)化瓶頸。
多孔碳制備—碳化回轉(zhuǎn)窯
蘇州非礦院設(shè)計、制造的碳化回轉(zhuǎn)窯采用專利組合密封+精準(zhǔn)控溫技術(shù)滿足多孔碳前驅(qū)體材料高揮發(fā)物料的處理，系統(tǒng)自帶高溫過濾系統(tǒng)確保排焦順暢、高收率，不僅產(chǎn)能高，而且滿足連續(xù)化規(guī)模生產(chǎn)需求，解決了低溫碳化行業(yè)無法長期穩(wěn)定運行的痛點。目前在多個項目上已成熟應(yīng)用。
通過對升溫和恒溫溫度及停留時間焙燒控制，確保多孔碳前驅(qū)體材料高揮發(fā)的去除，并對高濃度易燃易爆揮發(fā)份進行除塵、焚燒、余熱回收利用等處理，保證環(huán)保指標(biāo)達標(biāo)、產(chǎn)能穩(wěn)定、減少系統(tǒng)運行成本的目的。
多孔碳制備—活化爐
公司開發(fā)多孔碳活化回轉(zhuǎn)窯滿足了水蒸氣、二氧化碳多種活化工藝使用要求，采用獨家研發(fā)氣固二相均勻反應(yīng)技術(shù)，開發(fā)了工藝氣體噴射系統(tǒng)。通過精準(zhǔn)控制反應(yīng)區(qū)間溫度、利用特有揚料抄板形式讓工藝反應(yīng)更加均勻，采用高溫過濾裝置確保物料收集和尾氣正常穩(wěn)定排放，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，可以有效解決水蒸氣、二氧化碳活化工藝產(chǎn)生的關(guān)鍵問題，如反應(yīng)不均勻、效率低、物料跑料率高、廢氣易燃易爆等。
通過水蒸氣、二氧化碳活化與碳基材料均勻反應(yīng)，高溫反應(yīng)在碳材料中形成孔隙結(jié)構(gòu)，制備出多孔碳材料。該工藝的關(guān)鍵在于精確控制溫度（影響反應(yīng)速率和孔隙結(jié)構(gòu)）、時間（決定活化程度和孔隙大小）和氣體流速（影響反應(yīng)均勻性和效率），以獲得理想的孔隙結(jié)構(gòu)。
CVD氣相沉積回轉(zhuǎn)窯
硅碳包覆—CVD氣相沉積回轉(zhuǎn)窯
結(jié)合硅基材料的反應(yīng)機理和工藝特點，通入多種反應(yīng)氣體，實現(xiàn)窯體內(nèi)質(zhì)量、流速、壓力精準(zhǔn)控制，系統(tǒng)連續(xù)式長期運行，目前在多個項目上已成熟應(yīng)用。
· 規(guī)模化生產(chǎn)：構(gòu)建壓力場、氣體場、溫度場的多場耦合協(xié)同機制，通過自動穩(wěn)壓、氣態(tài)均布和精準(zhǔn)控溫設(shè)計，解決了CVD回轉(zhuǎn)窯包覆均勻性的難點，可實現(xiàn)間歇及連續(xù)化運行生產(chǎn)。
· 控溫設(shè)計：加熱方式模塊化設(shè)計，實現(xiàn)快速檢修維護。復(fù)合測溫方式確保穩(wěn)定燒成質(zhì)量。
· 工藝設(shè)計：質(zhì)量流量計精準(zhǔn)控制氣氛，窯爐傾角、轉(zhuǎn)速可調(diào)，控制煅燒時間。
· 安全保障：組合密封+氮氣保護+緊急放散和泄爆+工藝氣體管路壓力檢測等，組成安全系統(tǒng)，保障工業(yè)化生產(chǎn)。