Processus de production de supercondensateurs à charbon actif et présentation du équipement de broyage

Introduction au charbon actif activé par supercondensateur

Les supercondensateurs, également appelés ultracondensateurs, représentent une technologie révolutionnaire de stockage d’énergie qui comble le fossé entre les condensateurs traditionnels et les batteries. Au cœur des supercondensateurs haute performance se trouve le charbon actif, un matériau apprécié pour sa superficie de surface exceptionnellement grande, sa structure poreuse ajustable et sa conductivité électrique exceptionnelle. Les performances des supercondensateurs sont directement influencées par les propriétés physiques et chimiques du charbon actif utilisé dans leurs électrodes. Par conséquent, le processus de production, en particulier l’étape de mélange des matériaux, est crucial pour définir les caractéristiques finales du produit, telles que la superficie de surface spécifique, la distribution des tailles de particules et la pureté.

Cet article étudie en détail le processus de production de charbon actif de grade supercondensateur, en mettant l’accent sur le rôle crucial des équipements de broyage et de mélange. Nous explorerons les exigences technologiques nécessaires pour produire une poudre de carbone de haute qualité et présenterons des solutions de broyage avancées répondant à ces spécifications exigeantes.

Le processus de production du charbon actif activé pour supercapacités

Le processus de transformation des matériaux carbonés bruts en carbone actif de haute pureté,適é pour les supercondenseurs, comprend plusieurs étapes méticuleuses :

1. Sélection et préparation des matières premières :Les précurseurs courants comprennent les coques de noix de coco, la goudron de charbon, les résines phénoliques et d’autres matériaux organiques à haut contenu en carbone. Ces matériaux sont d’abord nettoyés puis broyés en morceaux plus petits.
2. Carburation :Le matériau broyé est soumis à des températures élevées (600-900°C) dans une atmosphère inerte. Ce processus élimine les composants volatiles, laissant derrière lui une structure de carbone avec une porosité initiale.
3. Activation :C’est l’étape la plus cruciale pour obtenir une grande surface de surface. Cela peut être réalisé par activation physique (thermique) à l’aide de vapeur ou de CO₂ à des températures de 800-1100 °C, ou par activation chimique à l’aide d’agents tels que le KOH, le NaOH ou le ZnCl₂ à des températures plus basses. L’activation chimique permet souvent d’obtenir des surfaces de surface plus élevées et est couramment utilisée dans les applications de supercondensateurs.
4. Lavage et purification :Le charbon activé chimiquement doit être lavé méticuleusement pour éliminer les agents d’activation résiduels et les impuretés. C’est essentiel pour atteindre une haute stabilité électrochimique et une bonne conductivité.
5. Séchage :Le carbone purifié est séché pour en éliminer l’humidité.
6. Meulage et Classification (le Point principal de l’attention) :Les blocs de carbone séchés sont broyés en une poudre fine, avec une distribution de taille des particules strictement contrôlée. Cette étape est de la plus haute importance, car elle influence directement la densité de remplissage de l’électrode, l’accessibilité ionique ainsi que la capacité totale de l’appareil.
7. Post-traitement (Optionnel) :Des traitements supplémentaires, tels que la fonctionnalisation de la surface ou l’ajout d’atomes hétérogènes (par exemple, l’azote, l’oxygène), peuvent être appliqués pour améliorer la mouillabilité et la pseudocapacité.

Le rôle crucial de la moulure dans la production de carbone pour les supercondensateurs

Le mélange n’est pas seulement une étape de réduction de taille ; c’est un processus qui définit la qualité du produit final. Le bonbonneau de charbon actif idéal pour les supercondensateurs doit posséder les caractéristiques suivantes :

• Taille des particules ultra-fines :Généralement, la taille est comprise entre 5 et 20 micromètres (D50) pour garantir une haute densité de remplissage ainsi qu’une grande surface accessible dans l’électrode.
• Distribution étroite de la taille des particules (PSD) :Un fichier PSD bien structuré empêche les particules plus grosses de bloquer les pores et garantit des propriétés électrochimiques uniformes dans tout le matériau électrode.
• Haute pureté :Le processus de moulage ne doit pas introduire de contaminants métalliques provenant des pièces usées, car ceux-ci pourraient détériorer l’électrolyte et réduire la durée de vie du supercondensateur.
• Préervation de la structure poreuse :Un broyage trop agressif peut endommager la structure micro-poreuse et méso-poreuse délicate formée lors de l’activation des matériaux. La technologie de broyage doit être suffisamment douce pour préserver cette architecture essentielle tout en réduisant efficacement la taille des particules.

Par conséquent, le choix du bon équipement de broyage n’est pas une option, mais une nécessité pour les fabricants qui visent le marché des supercondensateurs de haute gamme.

Présentation des équipements avancés de fraissage

Les systèmes de mouture traditionnels, tels que les moulins à billes ou les moulins à hélice, ne répondent souvent pas à ces exigences. Ils peuvent provoquer des contamination, générer une chaleur excessive (qui peut modifier la structure du carbone) et produire une distribution de taille de particules très variée (PSD). Les technologies de mouture modernes et avancées offrent un contrôle précis, une efficacité élevée et une contamination minimale.

Principales considérations pour le choix du matériel de broyage

• Mécanisme d’usinage :Choisissez entre le broyage basé sur l’impact, la compression ou la tension mécanique en fonction de la dureté et de la fragilité du matériau.
• Système de classification :Un classeur d’air intégré et à haute précision est essentiel pour obtenir un spectre de puissances (PSD – Power Spectrum Distribution) étroit ainsi que pour recycler les particules de taille trop grande.
• Résistance à l’usure :Les composants destinés au broyage doivent être fabriqués à partir de céramiques de pointe ou de métaux spécialement durcis afin de minimiser les risques de contamination.
• Système de refroidissement :Un refroidissement efficace est nécessaire pour empêcher la détérioration thermique du charbon actif sensible à la chaleur.
• Automatisation et contrôle :Les systèmes basés sur des PLC permettent un contrôle précis des paramètres tels que la vitesse d’alimentation, l’énergie consommée lors du broyage et la vitesse du trieur, garantissant ainsi une qualité de produit constante.

Solutions de broyage recommandées

Étant donné les exigences strictes liées à la production de charbon activé pour les supercondensateurs, nous recommandons vivement notre équipement de broyage phare, conçu spécialement pour les applications nécessitant des poussières fines et de haute valeur.

1. Moulin ultramicroscopique de la série SCM (45-5 μm)

Pour les applications exigeant les poudres de la plus haute qualité et une précision ultime, notre…Moulin ultrafin SCMC’est la solution idéale. Cette usine a été conçue pour produire des poudres avec une compréhension de 325 à 2500 mailles (D97 ≤ 5μm), ce qui en fait l’outil parfait pour la fabrication de carbures destinés aux supercondensateurs de haute performance. De telles poudres nécessitent des particules ultra-fines et uniformes afin de maximiser la surface de contact et la densité des électrodes.

Avantages techniques :

• Haute efficacité et économie d’énergie :Il offre une capacité deux fois supérieure à celle des moulins à jet tout en réduisant la consommation d’énergie de 30 %. Son système de contrôle intelligent fournit un retour automatique sur la finesse du produit final.
• Classification de haute précision :Équipé d’un classificateur à turbine verticale, il assure une précision dans la taille des particules, sans contamination par de la poussière grossière, garantissant ainsi un produit final homogène.
• Conception durable :Les rouleaux de broyage et l’anneau sont fabriqués à partir de matériaux spéciaux résistants à l’usure, ce qui prolonge considérablement la durée de vie du dispositif. Le design à vis sans palier de la chambre de broyage assure un fonctionnement stable.
• Protection de l’environnement et faible niveau de bruit :Le collecteur de poussière à pulvérisation dépasse les normes internationales, et la conception de la salle insonorisée maintient les niveaux de bruit en dessous de 75 dB.

Spécifications du modèle (Extrait) :

• SCM800 : Capacité de 0,5 à 4,5 t/h, Puissance du moteur principal de 75 kW
• SCM1000 : Capacité de 1,0 à 8,5 t/h, Puissance du moteur principal de 132 kW
• SCM1680 : capacité de 5,0 à 25 t/h, puissance du moteur principal de 315 kW

2. Moulin trapezoïdal de la série MTW (600-45μm)

Pour les lignes de production qui nécessitent une grande capacité et une fiabilité élevées, notamment pour des traitements de broyage plus grossiers ou pour des étapes de réduction initiale des dimensions, notre offre…Moulin à trapezoid de la série MTWC’est un excellent choix. Il gère efficacement les matériaux ayant une taille d’entrée allant jusqu’à 50 mm et produit des poussières de taille de maille comprise entre 30 et 325 (soit jusqu’à 0,038 mm).

Avantages techniques :

• Conception de pelle résistante à l’usure :Cette lame de pelle combine des caractéristiques qui réduisent les coûts d’entretien et un design incurvé qui prolonge la durée de vie de la roue de broyage.
• Canal d’air optimisé :Le canal d’air incurvé réduit les pertes d’énergie du flux d’air, améliorant ainsi l’efficacité de transmission. Des plaques de protection de haute résistance protègent la surface de travail.
• Transmission à engrenages intégraux :Utilise un système de roues dentées à biseau offrant une efficacité de transmission allant jusqu’à 98 %, ce qui permet d’économiser de l’espace et de réduire les coûts d’installation.
• Structure en volute résistante à l’usure :Un design non bloquant améliore l’efficacité de la classification de l’air et réduit les coûts d’entretien de 30 %.

Ces usines integrent des technologies avancées brevetées, comprenant des designs de propriété intellectuelle, des systèmes de lubrification à l’huile interne ainsi que des technologies de réduction de la poussière par impulsions de pointe au niveau international, ce qui leur permet de répondre aux plus hauts standards mondiaux en termes de performance et de fiabilité.

Conclusion

La production de charbon actif de haute qualité pour les supercondensateurs est un processus complexe dans lequel chaque étape revêt une importance capitale. L’étape d’usinage est particulièrement cruciale pour déterminer les performances électrochimiques du produit final. Investir dans des technologies d’usinage avancées, précises et fiables n’est pas une dépense opérationnelle, mais un investissement stratégique dans la qualité du produit et la compétitivité sur le marché.

NotreMoulin ultrafin SCMetMoulin à trapèze de la série MTWCes équipements représentent le sommet de la technologie de broyage, offrant la précision, l’efficacité et la propreté nécessaires à la fabrication de charbon actif de haute qualité, conforme aux exigences du secteur de l’ storage d’énergie avancé. En choisissant le bon équipement, les fabricants peuvent garantir une production constante de matériaux de haute performance qui répondent aux besoins en constante croissance de ce secteur.