ケーススタディ：LFPおよびNCMカソード製造におけるSiCローラーの腐食分析

特に炭化ケイ素（SiC）ローラーリチウム電池キルン用無加圧焼結SiC（SSiC）ローラー、その高温安定性と機械的強度により、正極材料の製造に広く使用されています。

ただし、プロセス条件が異なると、腐食挙動が大幅に変化する可能性があります。

このケーススタディでは、次のパフォーマンスを分析します。SiCローラーでLFP (LiFePO₄)そしてNCM（ニッケルコバルトマンガン）腐食メカニズム、故障モード、最適化戦略に焦点を当てた実稼働環境。

• リチウム源:Li₂CO₃
• 炉雰囲気：低腐食、主に水蒸気
• 最高温度: ~1000°C

観察されたパフォーマンス:

• 均一な灰色の表面堆積
• 大幅な密度低下なし
• 手術中に骨折はありませんでした
• 耐用年数: ~2年

ローラーは比較的穏やかな条件下でも安定した性能を維持しました。

腐食性の高いリチウム環境下では、従来のローラーはアップグレード中に急速に劣化する可能性があります。SSiCローラーソリューション構造の安定性と耐食性が向上します。

観察された問題:

• 大規模な表面剥離
• 大幅な密度削減
• 内部構造の劣化
• 耐用年数: ~ 2 か月
• 故障: 2 つのローラーの破損が記録されました

腐食と機械的故障は、生産の安定性に大きな影響を与えました。

XRD および XRF 分析により、次のことが判明しました。

• オリジナルSiC相が大幅に減少
• 新しい化合物が形成されました:
  • ケイ酸リチウム (Li₂SiO₃、Li₂Si₂O₅)
  • ニッケル含有化合物
  • リチウムマンガン酸化物

これは、激しい化学反応が物質構造を変化させる。

SEM 分析により次のことがわかりました。

• 気孔率の増加
• 拡大した孔径
• 内部構造の緩み

測定された変化:

• 密度は以下から減少しました≥3.05 g/cm3 → ~2.8 g/cm3

腐食は表面を超えてバルク材料に浸透しました。

SiC は酸素と反応します。

SiC + O₂ → SiO₂

• 一時的な保護層を形成します
• 攻撃的な条件下では失敗する可能性がある

高温時:

• LiOH 分解 → 反応性リチウム種
• SiO₂ と反応します:

SiO₂ + Li₂O → Li₂SiO₃

で700～800℃:

• ケイ酸リチウムが軟化 → 溶融相を形成
• SiO₂ 保護層を溶解する

継続的に暴露され、腐食が促進される

SiC は溶融リチウム化合物と反応します。

SiC + Li₂SiO₃ + O₂ → Li₄SiO₄ + Li₂Si₂O₅ + CO/CO₂

の結果急速な物質消費

• ケイ酸リチウムは粒界に沿って浸透します
• 粒界相が溶解
• 粒界結合が弱まる

次のことにつながります。

• 構造崩壊
• 機械的強度の低下
• ローラー破損

LFP と NCM の主な違い:

LiOH + 高温溶融相が腐食の主な原因です

• 方法: プラズマ溶射
• コーティング：Y₂O₃ / Al₂O₃

関数：

• 溶融塩の濡れを防ぐ
• ガスの侵入をブロック
• 遅れ腐食

利点:

• 費用対効果が高い (ローラーあたり約 1000 RMB)
• 迅速な実装

短期的な改善に最適

よりアグレッシブな NCM 実稼働環境向けに、高性能無加圧焼結炭化ケイ素ローラー高度な表面エンジニアリングと組み合わせることで、長期的な耐食性を大幅に向上させることができます。

利点：

• 緻密な構造
• 強力な結合
• 腐食経路を遮断

提供します長期安定性と長寿命

腐食と熱安定性の両方が重要な場合は、高密度を選択します。SSiCキルンローラー最適化された表面保護により、リチウム電池生産システムの耐用年数が大幅に向上します。

• コーティングまたはCVDのアップグレードを実装する
• 少量のトライアルから始める

• 加熱速度を最適化する700～800℃の範囲
• 溶融相の形成を減らす

• 定期的な密度検査
• 表面検査
• 腐食がひどいローラーは早めに交換してください

この事例は次のことを示しています。

• SiC ローラーは以下の用途で優れた性能を発揮します。穏やかなLFP環境
• しかし深刻な劣化に直面しているLiOHを使用したNCMプロセス

以下の組み合わせ:

• 高温
• 反応性リチウム化合物
• 溶融相の形成

急速な腐食や構造破壊につながります。

NCM 製造などの要求の厳しいアプリケーションの場合:

材料設計と表面工学が重要です
アップグレードされた SiC ソリューションにより、信頼性と耐用年数が大幅に向上します

無加圧焼結炭化ケイ素 (SSiC) ローラーは、以下の分野で広く使用されています。

• リチウム電池正極材の製造、
• ローラー炉床炉,
• NCMおよびLFP処理ライン、
• 高温腐食環境。

主な利点は次のとおりです。

• 優れた高温強度、
• 安定した熱伝導率、
• 耐食性の向上、
• そして長期的な構造的信頼性。

探検する：

• 無加圧焼結SiCローラー
• 無加圧焼結炭化ケイ素 (SSiC) コンポーネント