噴霧干燥自20世紀初歐洲開發(fā)用以脫脂牛乳的干燥技術以來，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為制藥、食品、化工、冶金等行業(yè)用于制造粉末干燥^為成功的技術。尤其是近幾年，噴霧干燥是直接將液體漿料成形為粉狀物料并在其他行業(yè)中^為廣泛應用的干燥形式。但近幾年國內(nèi)離心式噴霧干燥技術與設備的研發(fā)在含有機溶劑的電池材料干燥中仍無較大的突破，目前常州市百得干燥工程有限公司設計開發(fā)了(簡稱為百得干燥)閉式循環(huán)離心噴霧干燥機，該設備根據(jù)多年同類設備制造經(jīng)驗和閉式循環(huán)理論積累的基礎上，針對易燃易爆產(chǎn)品的特點，把防爆、安全、環(huán)保與節(jié)能等新技術進行整合，創(chuàng)新了傳統(tǒng)離心噴霧干燥機，并擴大了其應用范圍。 

  眾所周知，不斷的提高電池能量密度，是鋰電產(chǎn)業(yè)技術研革所孜孜不倦的方向。在當前的鋰電材料體系中，負極材料多為采用石墨材料，而當前的石墨負極材料在提升電池能量密度方面已經(jīng)遇到明顯的瓶頸。
  與石墨負極材料相比，硅基負極材料的能量密度優(yōu)勢明顯。石墨的理論能量密度是372mAh/g，而硅負極的理論能量密度超其10倍，高達4200mAh/g。所以硅碳負極材料的應用，可以提升電池中活性物質(zhì)含量，所以能大大提升單體電芯的容量，這也是硅碳負極材料越來越多被鋰電領域所關注的重要原因。
  硅碳負極材料是一種使用起來非常困難的材料。
    1）在充放電過程中會引起硅體積膨脹100%～300%，而石墨材料只有10%左右，所以硅碳負極的膨脹收縮會導致負極材料的粉末化，從而嚴重影響電池使用壽命；
    2）硅為半導體，導電性比石墨差很多，導致鋰離子脫嵌過程中不可逆程度大，從而降低了其^庫倫效率，也就是說會過多電解液和Li+源，其直接效應也是使電池循環(huán)壽命變差。所以硅碳負極的開發(fā)和應用需要較高的技術壁壘。

       針對硅碳負極材料在常規(guī)干燥工藝中存在的問題：硅碳得不到分散，干燥時間長;當物料量大時，所需的設備容積較大;工人勞動強度大，需定時將物料裝卸或翻動，粉塵飛揚，環(huán)境污染嚴重;熱效率低，一般在60%左右;產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等。百得干燥開發(fā)的閉路循環(huán)噴霧干燥機作為含有機溶劑料液干燥生產(chǎn)中較為理想的新選擇。新工藝可以明顯降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了工人的勞動強度，保護了環(huán)境。

閉式循環(huán)離心噴霧干燥機   工作原理
       作為有機溶劑類料漿干燥的專用設備，氮氣閉路循環(huán)噴霧干燥機是由氮氣作為干燥循環(huán)氣體，干燥過程物料可以防止氧化、同時能夠回收有機溶劑，適用于乙醇、丙酮、己烷等有機溶劑類制備料漿的粉體干燥，設備采用防爆設計，干燥過程安全環(huán)保。
       防爆型閉式循環(huán)噴霧干燥系統(tǒng)是在密閉的環(huán)境下工作，干燥介質(zhì)為惰性氣體，一般為N2，適用于有機溶劑的物料干燥有毒氣的物料或干燥過程中易發(fā)生氧化的物料的干燥。氮氣經(jīng)加熱器加熱后進入干燥塔，液體物料經(jīng)螺桿泵輸送至離心噴頭處，液體被高速旋轉的離心霧化器霧化成液滴，在干燥塔內(nèi)完成熱質(zhì)交換過程，被干燥后的粉狀物料從塔底排出，被蒸發(fā)的有機溶劑氣體在風機的作用下，把夾在氣體中的粉塵通過旋風分離器、噴淋塔除塵后，飽和的有機溶劑氣體經(jīng)冷凝器冷凝成液體排出冷凝器，不凝性氣體介質(zhì)被連續(xù)加熱后作為干燥載體在系統(tǒng)內(nèi)重新循環(huán)使用。而常規(guī)的普通的離心噴霧干燥是通過不斷的送風、排風達到排濕的目的，這也是防爆型閉式離心噴霧干燥設備與普通離心噴霧干燥設備的一個明顯區(qū)別。

閉式循環(huán)離心噴霧干燥機   工藝流程圖

硅碳負極材料閉式循環(huán)離心噴霧干燥機   主要特點
    (1) 封閉系統(tǒng)各管道的連接采用獨特的密封結構，密閉性好，可確保系統(tǒng)在0.5MPa的壓力下無泄漏，熱效率高；
    (2) 采用惰性的氮氣為干燥介質(zhì)氣體，防毒、防氧化、防爆炸，氣體經(jīng)載濕、去濕后可重復循環(huán)使用；
    (3) 系統(tǒng)中配有干燥料液的溶劑的冷凝系統(tǒng)和回收系統(tǒng)可以使干燥料液中的溶劑得以通過二次處理可以循環(huán)使用，在封閉狀態(tài)和氮氣環(huán)境下熱態(tài)完成物料的干燥(溶媒脫除)并通過冷凝器回收溶媒，整機的安全性高。同時，設備為全密閉式設計，物料回收率高，此設備系統(tǒng)的收率之高是其他型式干燥器所達不到的。主要技術指標：干粉物料回收率≥95％，產(chǎn)品殘余溶劑≤2％，從而大大的降低了生產(chǎn)成本；
    (4) 干燥速度^迅速，料液經(jīng)噴霧后，表面積增大，在高溫氣流中，瞬間就可以蒸發(fā)掉95％～98％的水分，完成干燥時間一般僅需5～40see左右；
    (5) 噴霧干燥通常用于處理濕含量40％～60％的溶液，能一次干燥成粉狀產(chǎn)品，大部分產(chǎn)品干燥后不需要再進行粉碎和篩選，從而減少了生產(chǎn)工序，簡化了生產(chǎn)工藝流程。同時，產(chǎn)品具有良好的分散性、流動性和溶解性，由于干燥過程是在空氣中完成的，產(chǎn)品在本能保持與液滴相近似的球狀，具有良好的流動性；
    (6) 設備具有系統(tǒng)壓力在線測試裝置、氧氣濃度在線檢測控制裝置及在位清洗裝置；
    (7) 設備控制系統(tǒng)采用人機界面，即PLC+觸摸屏控制，工藝流程圖動態(tài)顯示。產(chǎn)品的粒度、松密度、水分在一定范圍內(nèi)，可用改變操作條件進行調(diào)整，控制比較方便。

       閉式循環(huán)離心噴霧干燥機對硅碳負極材料等含有機溶劑物料的干燥，以及對物料中有機溶劑的回收等生產(chǎn)過程有著積極意義，其集防爆、安全、節(jié)能、環(huán)保于一體，給電池材料的生產(chǎn)開辟了一條新路徑。