高温回转炉在负极材料活化阶段应用

一、活化阶段概述

1.1 活化目的

• 提升比表面积（BET ≥ 1000 m²/g）；
• 增加孔容（≥0.5 cm³/g），为后续硅沉积或钠离子嵌入提供空间；
• 改善电解液浸润性与离子传输通道；
• 增强结构稳定性，缓解硅体积膨胀。

1.2 适用材料类型

二、活化工艺参数（实验室 vs 工业）

三、回转炉配置清单（活化专用）

3.1 设备型号示例

• 型号：Φ600×8000 mm 电热式气氛回转炉
• 产能：500–1000 kg/批次（连续式可达 1 t/h）
• 加热方式：电加热（硅碳棒/电阻丝）
• 最高温度：1000℃（长期使用 850℃）
• 控温精度：±1℃（PID多段程序）
• 旋转速度：0.5–5 rpm（变频可调）
• 倾角调节：0–3°（电动液压调节）
• 气氛系统：
  • 高纯氮气入口×3（前中后段）
  • 尾气燃烧+碱洗塔（处理KOH挥发）
• 密封结构：
  • 机械密封+石墨环，氧含量≤10 ppm
• 内胆材质：
  • 310S不锈钢（耐腐蚀，抗KOH侵蚀）
• 进料方式：
  • 双螺旋+星型阀（防卡料+气氛隔离）
• 出料方式：
  • 水冷螺旋+氮气保护冷却室

四、工业案例参考

案例1：江苏某硅碳负极企业（2024年投产）

• 设备：φ800×10 m 连续式回转炉
• 工艺：KOH活化 → 水洗 → 硅沉积 → 碳包覆
• 活化段参数：
  • 温度：800℃
  • 时间：60 min
  • 氮气流量：30 L/min
  • 旋转速度：2 rpm
• 结果：
  • 比表面积：从 50 → 1200 m²/g
  • 孔容：0.65 cm³/g
  • 硅沉积量：≥50 wt%
  • 首圈容量：1850 mAh/g，首效 89%

案例2：湖南某硬碳负极（钠电）项目

• 原料：生物质（椰壳）
• 活化剂：H₃PO₄（液相浸渍）
• 回转炉段：预碳化 → 活化 → 冷却
• 活化温度：900℃
• 时间：7 h（慢活化，闭孔结构）
• 结果：
  • 比表面积：800 m²/g
  • 首效：92%（钠电）
  • 循环寿命：≥1000 次（0.5C）

五、工艺优化建议

活化-硅沉积-碳包覆三段式一体化回转炉

在线监测（氧含量、温度、尾气成分）

实验室级（1kg）与小试级（10kg）、工业级回转炉配置清单参考

 实验级与小试级典型应用场景

✅ 选型建议（实验→小试→工业）

小试级（10kg）为实验放大关键节点，建议选用赛特瑞三温区回转炉+自动进出料+尾气处理配置。

中试级（50–100 kg）回转炉配置清单

✅ 中试级 vs 小试级核心放大要点

✅ 中试级典型应用场景

1. 硅碳负极活化-沉积-包覆三连段验证
   80 kg 批次：KOH 活化（800 ℃，1 h）→ 硅烷 CVD（650 ℃，30 min）→ 乙炔包覆（950 ℃，45 min），全程不换炉，连续完成。
2. 钠电硬碳慢活化闭孔工艺
   100 kg 椰壳基碳，900 ℃×7 h，倾角 2 °，转速 1 rpm，氮气 50 L/min，闭孔率 ≥ 80 %，首效 92 %。
3. 石墨负极沥青包覆中试
   沥青熔融浸渍 → 回转炉 450 ℃×1 h（预氧化）→ 1000 ℃×30 min（碳化），包覆层厚度 5–8 nm，快充性能提升 30 %。

✅ 选型与建设建议