《鋰離子電池正極材料規模化生產技術》針對鋰離子電池正極材料大規模生產中的具體工藝及設備，以主流工藝(濕法制備前驅體—高溫固相合成技術路線)中的前驅體制備與設備、過程工藝參數及檢測儀表、原料的處理與輸送設備、正極材料的生產與計量、自動化生產與智能控制、安全防護等作為研究對象，結合編著者多年的工作經驗，討論了正極材料大規模工業化生產中的自動化、智能化工廠的設計，以及產品質量的控制設備儀表的選擇安裝操作等內容；重點介紹了大規模生產中的自動控制技術和設備，并探索如何在生產中引進信息化技術和先進的制造執行系統(MES)，以期為我國鋰離子電池正極材料生產工藝和設備管理的轉型升級提供參考借鑒。
當前鋰離子電池正極材料的大規模生產主要采用“濕法制備前驅體—高溫固相合成”技術路線。眾多生產企業針對這種工藝方法投入了大量資源和人力，使得該技術日臻完善。然而，我國還是一個發展中國
家，設備陳舊、生產工藝僵化的現象普遍存在，國家工業化整體的水平還處在工業2.0 或工業3.0 的階段，距工業4.0 的信息工業化還有一段距離。這是阻礙我國制造業效率和品質的主要問題，這個現象也同樣存在于鋰離子電池正極材料生產企業中。因此，我國鋰離子電池正極材料的生產工藝、設備管理水平亟需轉型升級，利用信息技術提升、改善、重構生產要素，提高企業組織管理水平，創新生產方式，提升資產質量和服務功能，以適應市場的迅速發展和變化。
《鋰離子電池正極材料規模化生產技術》主要介紹鋰離子電池正極材料的工藝和技術，重點介紹大規模生產中高溫固相合成工段的自動控制技術和設備，并探索如何在生產中引進信息化技術和先進的制造執行系統(MES)。
目錄
第1章 鋰離子電池材料及制備工藝 1
1.1 電池的分類 2
1.2 二次電池的分類 3
1.3 鋰離子電池的結構及工作原理 6
1.4 鋰離子電池的主要材料 8
1.4.1 正極材料 8
1.4.2 負極材料 9
1.4.3 隔膜 10
1.4.4 電解液 11
1.5 常見的鋰離子電池正極材料及其制備技術 12
1.5.1 鈷酸鋰 12
1.5.2 錳酸鋰 13
1.5.3 三元材料 13
1.5.4 磷酸鐵鋰 16
第2章 控制結晶技術制備高性能正極材料前驅體 19
2.1 正極材料規模制備技術的發展簡介 20
2.2 影響正極材料性能的要素 23
2.3 控制結晶技術的原理 27
2.3.1 晶體的成核 28
2.3.2 晶體的生長 36
2.4 控制結晶技術的設備與工藝 37
2.4.1 典型正極材料的控制結晶制備工藝 44
2.4.2 三元材料前驅體的陳化及陳化釜 48
2.4.3 三元前驅體的干燥工藝與設備 49
2.5 控制結晶-固相反應技術的經濟性分析 53
第3章 生產過程中重要工藝參數的檢測 55
3.1 溫度測量 56
3.1.1 熱電偶測溫 56
3.1.2 熱電阻測溫 57
3.1.3 非接觸式測溫 59
3.1.4 通用型溫度控制儀表 60
3.2 粒度檢測 61
3.3 流量檢測 63
3.3.1 熱式氣體質量流量計 64
3.3.2 科氏力質量流量計 65
3.4 物料位置的測量和檢測 67
3.4.1 電容式料位計 68
3.4.2 射頻導納式料位計 68
3.4.3 音叉式料位計和振棒式料位計 70
3.4.4 阻旋式料位計 71
3.5 壓力檢測 72
3.6 粉塵濃度檢測 74
3.6.1 摩擦靜電測量法 74
3.6.2 光測量法 75
第4章 原料的投放、混合、粉磨和輸送 77
4.1 原料處理工藝 78
4.1.1 原料的投放 78
4.1.2 原料的貯存 83
4.1.3 原料的破碎及粉磨 85
4.1.4 原料的混合 90
4.2 物料的氣力輸送 92
4.2.1 吸送式氣力輸送 93
4.2.2 壓送式氣力輸送 100
4.2.3 氣力輸送的運行技術 105
4.3 設備材料的要求 108
4.4 混合、破碎、粉磨、輸送設備的傳動和控制 110
第5章 煅燒及窯爐 115
5.1 窯爐 116
5.1.1 推板窯 116
5.1.2 輥道窯 121
5.1.3 鐘罩窯 123
5.1.4 回轉窯 126
5.2 煅燒運行 126
5.2.1 裝缽設備 128
5.2.2 卸缽設備 129
5.3 機械輸送設備 131
5.4 幾種裝卸缽機械的實體圖樣 132
第6章 正極材料的生產和計量 137
6.1 正極材料生產中的特殊性 138
6.1.1 金屬單質的危害 138
6.1.2 水分含量的控制 139
6.1.3 自動化生產過程中的應對手段 139
6.2 稱重計量 140
6.2.1 稱重傳感器的選擇和應用 141
6.2.2 電阻應變式稱重傳感器和數字式稱重傳感器 143
6.2.3 稱重傳感器的結構型式 144
6.3 稱重傳感器的應用技術 148
6.3.1 數量 148
6.3.2 位置 148
6.3.3 安裝要求 149
6.3.4 量程的選擇 150
6.3.5 準確度等級的選擇 151
6.4 稱重電子衡器的精確度 152
6.4.1 固定式電子衡器的精確度 152
6.4.2 自動定量衡器的精確度 154
6.4.3 稱重計量裝置的標定和調校 154
6.5 正極材料生產線上典型的稱重計量裝置 157
6.5.1 生產線上稱重計量裝置的連接 160
6.5.2 生產線上眾多稱重計量裝置的集中管理 165
第7章 自動化生產線上的其他設備 167
7.1 自動稱重 168
7.2 自動上袋機 169
7.3 自動抽真空和熱合封口機 170
7.4 自動貼標機和噴墨打印機 172
7.5 自動碼垛機和纏包機 174
第8章 鋰離子電池正極材料生產過程中的安全防護 177
8.1 氣體防爆和粉塵防爆 178
8.1.1 爆炸性氣體 178
8.1.2 爆炸性粉塵 179
8.2 防爆措施 180
8.2.1 避免點火源 180
8.2.2 防止靜電火花 181
8.2.3 防止明火和自燃 183
8.3 防爆電氣設備的選型 184
8.4 電氣接地系統 186
8.5 粉體的密封式灌裝 189
8.6 粉體搭拱架橋的防止 192
8.6.1 結構設計中需要考慮的問題 192
8.6.2 采用恰當的活化措施和選用合適的破拱器具 193
8.6.3 破拱裝置的安裝位置和振動力的調節 196
8.7 粉料包裝時的脫氣和密實化 197
8.8 防止金屬單質對正極材料的污染 199
第9章 生產線自動控制系統的設計 203
9.1 工藝流程圖的設計 204
9.2 自控系統的總體設計考慮 209
9.3 工業控制網絡 210
9.4 現場總線和工業以太網 212
9.5 監控軟件畫面制作與操作 215
9.6 國內外監控軟件現狀與發展趨勢 216
9.7 監控軟件的功能與作用 217
9.8 監控畫面制作的一般步驟 218
9.9 常用報表編制方法 219
9.10 自動化生產的遠程監控和診斷 220
9.10.1 設備遠程監控與診斷維護技術的結構與功能 220
9.10.2 實現遠程監控與診斷維護技術的關鍵技術 223
第10章 鋰離子電池正極材料生產中的智能化控制與管理 227
10.1 鋰電行業發展需要電池材料的智能制造 228
10.2 產品的標識和信息管理 230
10.2.1 一維碼 231
10.2.2 二維碼 232
10.2.3 射頻識別(RFID)裝置 233
10.2.4 無線網絡在自動化生產線上的應用 234
10.3 先進制造執行系統(MES)的應用 236
10.4 鋰離子電池正極材料規模生產線的行業特點 237
10.5 南大紫金公司NMES功能模塊介紹 238
10.6 鋰離子電池產業技術的革命 241
第11章 工藝、設備、材料及系統提供商 245
參考文獻 266
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