在鋰電正負極材料生產中,鐵雜質會嚴重影響電池的循環(huán)壽命與安全性能,因此除鐵環(huán)節(jié)是保障材料純度的關鍵。而除鐵器作為除鐵過程的核心設備,其選型、使用與維護直接決定了除鐵效果,若除鐵器選擇不當,不僅無法徹底去除鐵雜質,還可能引入新的金屬污染;若未規(guī)范操作除鐵器,即便設備性能達標,也會因操作疏漏導致鐵雜質殘留;若長期忽視除鐵器的維護,設備磁場強度衰減或部件磨損,同樣會讓除鐵環(huán)節(jié)失效。可見,想要避免金屬污染殘留,必須從除鐵器的全生命周期管理入手,同時兼顧材料處理的各個細節(jié),構建系統(tǒng)化的除鐵防控體系。
一、選型:匹配材料特性選對除鐵器
除鐵器的選型需緊密結合鋰電正負極材料的物理特性與生產場景,這是避免金屬污染殘留的基礎。對于正極材料如三元材料、磷酸鐵鋰,其顆粒硬度較高且多為干燥粉體,適合選用永磁筒式除鐵器,該類除鐵器磁場穩(wěn)定、吸附力強,能在粉體輸送過程中持續(xù)吸附鐵雜質,且不易因材料摩擦造成部件磨損,減少金屬碎屑引入;對于負極材料如石墨,其質地較軟且可能存在油性成分,需選用電磁平板除鐵器,通過調節(jié)磁場強度適配不同粒度的石墨,同時避免永磁體吸附油性雜質后難以清理的問題。若選錯除鐵器類型,比如用處理粗顆粒的除鐵器處理細粉材料,會導致部分細鐵粉無法被吸附,直接造成金屬污染殘留。
二、規(guī)范操作:嚴控參數(shù)避免二次污染
除鐵器的規(guī)范操作是杜絕金屬污染殘留的關鍵環(huán)節(jié),需從運行參數(shù)設置與操作流程兩方面嚴格把控。在運行參數(shù)上,需根據(jù)材料流量、粒度調整除鐵器的磁場強度與輸送速度,例如處理粒度小于100目的粉體時,應適當降低輸送速度,延長材料在除鐵器磁場區(qū)域的停留時間,確保鐵雜質充分吸附;若速度過快,材料與除鐵器接觸時間不足,部分鐵粉會隨材料流走。在操作流程上,每次啟動除鐵器前需檢查設備周邊是否存在金屬工具、螺栓等異物,防止設備運行時異物掉入材料中;清理除鐵器吸附的鐵雜質時,需使用專用的非金屬刮板,避免刮板磨損產生金屬碎屑,同時清理后需用無塵布擦拭設備表面,防止殘留雜質混入下一批次材料。
三、定期維護:保障除鐵器穩(wěn)定運行
除鐵器的長期穩(wěn)定運行依賴于定期維護,若維護不到位,設備性能衰減會直接導致金屬污染殘留。首先需定期檢測除鐵器的磁場強度,建議每季度使用高斯計檢測一次,若磁場強度下降超過10%,需及時更換磁芯或進行充磁處理,避免因吸附力不足導致鐵雜質無法去除;其次要檢查設備的關鍵部件,如輸送帶、密封件等,若輸送帶出現(xiàn)破損,會導致材料泄漏,同時破損處可能產生金屬碎屑,需立即更換;密封件老化會讓外界灰塵與金屬雜質進入設備內部,需每月檢查密封情況并及時更換老化部件。此外,除鐵器的清潔也不容忽視,每周需用壓縮空氣吹掃設備內部的積粉,防止積粉結塊后包裹鐵粉,導致鐵粉重新混入材料。
四、全流程監(jiān)控:多環(huán)節(jié)協(xié)同防控
避免金屬污染殘留不能僅依賴除鐵器,還需構建全流程監(jiān)控體系,實現(xiàn)多環(huán)節(jié)協(xié)同防控。在材料預處理階段,需對原材料進行篩分處理,去除粒徑大于500μm的金屬顆粒,減少除鐵器的處理負荷;若原材料中粗顆粒金屬較多,會占用除鐵器的吸附空間,導致細鐵粉無法被吸附。在除鐵過程中,需安裝在線金屬檢測儀,實時監(jiān)測材料中的鐵含量,若檢測到鐵含量超標,應立即停機檢查除鐵器運行狀態(tài),排查是否存在磁場強度不足、吸附區(qū)域堵塞等問題。在除鐵后,需對成品進行離線檢測,采用ICP-MS(電感耦合等離子體質譜儀)檢測材料中的金屬雜質含量,確保鐵含量低于5ppm,若超標則需重新進行除鐵處理,直至達標后方可進入下一生產環(huán)節(jié)。
總之,鋰電正負極材料除鐵過程中避免金屬污染殘留,需以除鐵器為核心,通過選型、規(guī)范操作、定期維護構建設備保障體系,同時結合全流程監(jiān)控實現(xiàn)多環(huán)節(jié)防控。只有將每個環(huán)節(jié)的細節(jié)落到實處,才能限度降低金屬污染殘留風險,保障鋰電材料的純度,為鋰電池的性能與安全奠定基礎。