Тематическое исследование: Анализ коррозии SiC-роллеров при производстве LFP и NCM-катодов

Ролики из карбида кремния (SiC), особеннобезнагнетательные цилиндрированные цилиндрированные цилиндры SiC (SSiC) для литийных батарейных печей, широко используются в производстве катодных материалов из-за их высокотемпературной стабильности и механической прочности.

Однако при различных условиях процесса их коррозионное поведение может значительно различаться.

В данном тематическом исследовании анализируется эффективностьСвинцовые роликивLFP (LiFePO4)иNCM (Никель-кобальт-манган)производственные среды, сосредоточенные на механизмах коррозии, режимах отказов и стратегиях оптимизации.

• Источник лития:Li2CO3
• Атмосфера печи: низкая коррозия, в основном водяной пар
• Максимальная температура: ~ 1000°C

Наблюдаемые показатели:

• Однородное осаждение серой поверхности
• Нет значительного снижения плотности
• Никаких переломов во время работы
• Продолжительность службы: ~ 2 года

Ролики сохраняли стабильную производительность в относительно мягких условиях.

При сильно коррозионной среде лития обычные ролики могут быстро деградировать, в то время как модернизированныеРастворы SSiC-роллеровобеспечивают повышенную стабильность конструкции и коррозионную устойчивость.

Замеченные проблемы:

• Масштабное расщепление поверхности
• Значительное снижение плотности
• Внутренняя структурная деградация
• Срок службы: ~ 2 месяца
• Неисправность: зарегистрировано 2 перелома ролика

Коррозия и механические сбои значительно повлияли на стабильность производства.

Анализ XRD и XRF показал:

• ОригинальноеЗначительно уменьшилась фаза SiC
• Образуются новые соединения:
  • Силикаты лития (Li2SiO3, Li2Si2O5)
  • Соединения, содержащие никель
  • Оксиды лития и марганца

Это указываетинтенсивные химические реакции, изменяющие структуру материала.

Анализ SEM показал:

• Увеличение пористости
• Размер увеличенных пор
• Расслабленная внутренняя структура

Измеренное изменение:

• Плотность уменьшилась с≥ 3,05 г/см3 → ~ 2,8 г/см3

Коррозия проникла за поверхность в сыпучий материал.

SiC реагирует с кислородом:

SiC + O2 → SiO2

• Образует временный защитный слой
• Может потерпеть неудачу в агрессивных условиях

При высокой температуре:

• LiOH расщепляется → реактивные виды лития
• Реагирует с SiO2:

SiO2 + Li2O → Li2SiO3

В700-800°С:

• Силикаты лития смягчаются → образуют расплавленную фазу
• Растворить защитный слой SiO2

Приводит к постоянному воздействию и ускоренной коррозии

SiC реагирует с расплавленными соединениями лития:

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

Результаты вбыстрое потребление материалов

• Силикаты лития проникают вдоль границ зерна
• Фазы границы зерна растворяются
• Межзернистая связь ослабевает

Приводит к:

• Структурный распад
• Сниженная механическая прочность
• Перелом на ролике

Основные различия между LFP и NCM:

LiOH + высокотемпературная расплавленная фаза является основным фактором коррозии

• Способ: распыление плазмой
• Покрытие:Y2O3 / Al2O3

Функция:

• Предотвращение намокания расплавленной соли
• Проникновение блока газа
• Задержка коррозии

Преимущества:

• Снижение затрат (~ 1000 юаней за ролик)
• Быстрая реализация

Подходит для краткосрочного улучшения

Для более агрессивных производственных сред NCM, высокопроизводительныеСвинцовые валы из карбида кремния без давленияв сочетании с передовой поверхностной инженерией может значительно улучшить долгосрочную коррозионную стойкость.

Преимущества:

• Плотное строение
• Сильная связь
• Блокируют пути коррозии

Предоставляетдолгосрочная стабильность и более длительный срок службы

Когда коррозия и тепловая стабильность являются критическими, выбор плотнойВалы для печей SSiCс оптимизированной защитой поверхности может значительно улучшить срок службы в системах производства литийных батарей.

• Использовать покрытие или обновления CVD
• Начните с небольших испытаний

• Оптимизировать скорость нагрева вДиапазон 700−800°C
• Уменьшить образование расплавленной фазы

• Регулярное испытание плотности
• Проверка поверхности
• Заменяйте сильно коррозионные ролики

Этот случай показывает, что:

• SiC-роллеры хорошо работают вмягкая среда ЛПП
• Но столкнуться с серьезной деградацией вПроцессы NCM с LiOH

Сочетание:

• Высокая температура
• Реактивные соединения лития
• Формирование расплавленной фазы

приводит к быстрой коррозии и нарушению конструкции.

Для требовательных приложений, таких как производство NCM:

Конструкция материалов и поверхностная инженерия имеют решающее значение
Усовершенствованные решения SiC могут значительно улучшить надежность и срок службы

Беснагнетательные циликоновые карбиды (SSiC) широко используются в:

• производство материала для катодов литийных батарей,
• печи для роликовых очагов,
• линии обработки NCM и LFP,
• и высокотемпературные коррозионные среды.

Ключевые преимущества:

• отличная высокотемпературная прочность,
• стабильная теплопроводность,
• повышенная коррозионная стойкость,
• и долгосрочной структурной надежности.

Исследуйте:

• Беснагнетательные сцинтерованные SiC-роллы
• Компоненты без давления синтерированного карбида кремния (SSiC)