12 Produktionslinien für Graphitisierungsöfen haben die Probeproduktionsphase erreicht.

1. Zwölf Graphitisierungsofen-Produktionslinien im Probebetrieb: Im April nahm die Linzhang County Aohui Carbon Co., Ltd. in der Graphitisierungsofen-Werkstatt der dritten Projektphase, die abgeschlossen ist, den Probebetrieb auf. Zwölf technisch modernisierte Graphitisierungsofen-Produktionslinien laufen stabil und die Produktionsstätte ist ordentlich organisiert. „Durch den Einsatz von leistungsstarken, hochkapazitiven und energieeffizienten Acheson-Graphitisierungsöfen erreicht die Ofenfüllkapazität 160 Tonnen. Die Energieeinsparung und der reduzierte Verbrauch sind deutlich sichtbar. Nach der Inbetriebnahme des Projekts wird eine Steigerung des jährlichen Produktionswerts um 150 Millionen Yuan erwartet“, sagte Niu Xiaoming, Leiter der Graphitisierungswerkstatt des Unternehmens. Er erklärte, dass die Graphitisierung der kritischste, kostenintensivste und energieintensivste Prozess bei der Herstellung von Lithiumbatterie-Anodenmaterialien (künstlichem Graphit) sei. Für Unternehmen gilt: Wer bei der Graphitisierung, dem energieintensiven Teilbereich, die Führung bei der Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung übernimmt, kann im Wettbewerb auf dem Markt die Initiative ergreifen.

2. Die wichtige Rolle der Graphitisierung bei der Herstellung von Anodenmaterialien: Die Graphitisierung ist der zentrale Schlüsselprozess bei der Herstellung von künstlichem Graphit und Kompositgraphitanoden. Dabei handelt es sich um die Rekonstruktion der Kristallstruktur und die Umwandlung von zufällig angeordnetem, amorphem Kohlenstoff in regelmäßig angeordnete Graphitkristalle durch Hochtemperatur-Wärmebehandlung. Dies bestimmt direkt die elektrochemischen Eigenschaften, die Produktqualität und die Anwendungsfähigkeit der Anodenmaterialien und ist daher von unersetzlicher Bedeutung für die Anodenherstellung. Die spezifischen Funktionen sind wie folgt:
1. Rekonstruktion der Kristallstruktur und Schaffung der Grundlage für die Lithiumspeicherung: Die Rohstoffe Primärkoks und Kohlenstoffvorstufen bestehen aus ungeordneten und chaotischen Kohlenstoffstrukturen mit unregelmäßigen Schichtabständen, zahlreichen Kristallfehlern und einer behinderten Einlagerung und Freisetzung von Lithiumionen. Nach der Hochtemperaturgraphitisierung bei 2800–3200 °C ordnen sich die Kohlenstoffatome zu einem regelmäßigen und geordneten hexagonalen Schichtgraphitgitter mit dicht gestapelten Kohlenstoffschichten und einer stabilen Lamellenstruktur um. Diese regelmäßige Graphitschichtstruktur bildet den Kern für die reversible Interkalation von Lithiumionen und gewährleistet somit die grundlegende Fähigkeit der Anode zur Lithiumspeicherung und -freisetzung.

2. Optimierung der elektrochemischen Kernleistung und Verbesserung der Zyklen- und Lade-/Entladeleistung der Batterie. Durch Graphitisierung lassen sich der Kohlenstoffschichtabstand, die Korngröße und der Graphitisierungsgrad präzise einstellen: Dadurch werden interne Defekte und aktive Verunreinigungsstellen im Material reduziert, Nebenreaktionen des Elektrolyten verringert, die erste irreversible Kapazität effektiv gesenkt und die erste Coulomb-Effizienz der Batterie verbessert. Zudem wird die Integrität des Graphitkristalls erhöht, die strukturelle Stabilität gesteigert und die Anfälligkeit für Schichtkollaps während des Lade- und Entladezyklus verringert, was die Lebensdauer der Batterie erheblich verlängert. Ein optimaler Graphitisierungsgrad gleicht die Ionenleitfähigkeit aus, optimiert die Lade-/Entladeleistung und erfüllt die Anforderungen von Lithium-Hochleistungsbatterien hinsichtlich Schnellladung und hoher Entladerate.

3. Entfernung von Verunreinigungen zur Verbesserung der Materialreinheit und -sicherheit: Verunreinigungen wie Schwefel, Sauerstoff, Wasserstoff, Asche und andere Bestandteile verbleiben in den Anodenrohstoffen. Während der Hochtemperaturgraphitisierung zersetzen sich diese Verunreinigungen und entweichen als Gase, wodurch Schwermetalle und anorganische Asche stark reduziert werden. Hochreine Graphitmaterialien weisen stabile chemische Eigenschaften auf. Dadurch lassen sich Probleme wie Elektrolytzersetzung, Elektrodenverflüchtigung und verstärkte Selbstentladung durch Verunreinigungen vermeiden. Dies erhöht die Sicherheit und Lagerstabilität von Lithiumbatterien und erfüllt die Anforderungen an hochreine Materialien für Antriebs- und Energiespeicherbatterien.

4. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Materialien können reguliert und an verschiedene Anwendungsszenarien angepasst werden. Durch die Anpassung der Graphitisierungstemperatur, der Haltezeit und des Werkzeugprozesses lassen sich Graphitisierungsgrad, Kompaktheit und Leitfähigkeit differenzieren: Hochgraphitisierte Produkte weisen eine höhere Energiedichte auf und eignen sich für Akkus für digitale Endgeräte; mittelgradig graphitierte Kompositanoden zeichnen sich durch höhere Zähigkeit und geringere Ausdehnungsraten aus und eignen sich für Langstreckenbatterien und Energiespeichersysteme. Gleichzeitig kann eine Hochtemperaturbehandlung die Leitfähigkeit und die Kompaktheit der Materialien verbessern, was eine hochdichte Beschichtung der Elektrodenstücke begünstigt und die Energiedichte von Batteriezellen erhöht.

5. Ermittlung der Kosten künstlicher Anoden und des Werts der Massenproduktion. Die Graphitisierung ist der energieintensivste und kostenintensivste Prozess in der Anodenproduktion und macht 30–40 % der Gesamtkosten von künstlichem Graphit aus. Ihr Prozessniveau beeinflusst direkt den Energieverbrauch, die Ausbeute und die Kapazitätseffizienz: Ausgereifte interne Graphitisierungsöfen und energiesparende Röstverfahren ermöglichen die Kontrolle der Produktionskosten bei gleichzeitiger Sicherstellung der Leistung. Eine stabile Chargenkonsistenz der Graphitisierung ermöglicht die standardisierte Massenproduktion von Anodenmaterialien. Dies ist der Schlüssel zur großflächigen Substitution von Naturgraphit durch künstliche Graphitanoden und unterstützt die Entwicklung der Lithiumbatterie-Industriekette.

6. Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften des Materials, Anpassung an die Hochtemperaturgraphitisierung der nachgelagerten Polblechherstellung, stabilere Oberflächenmorphologie der Partikel, verbesserte mechanische Festigkeit, optimierte Fließfähigkeit und Verdichtung des Pulvers, verringerte Pulververluste und Zerkleinerungsprobleme beim Aufschließen, Beschichten und Walzen, reduzierte Produktions- und Verarbeitungsschwierigkeiten der nachgelagerten Batteriezellen sowie verbesserte Konsistenz der Polstücke und Ausbeute der Fertigprodukte.


Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Graphitisierung nicht nur das wichtigste Mittel zur Strukturmodifikation darstellt, sondern auch das zentrale Element zur Leistungsregulierung ist. Sie ist zudem der Kernprozess der künstlichen Graphitanode, der diese von gewöhnlichen Kohlenstoffmaterialien unterscheidet und den Anforderungen der Lithiumbatterie-Energiespeicherung gerecht wird.