電芯熱解碳化爐是一種專門(mén)用于處理廢舊鋰電池電芯（尤其是負(fù)極材料）的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化設(shè)備，通過(guò)高溫?zé)o氧或缺氧環(huán)境將有機(jī)組分分解為炭材料及可回收物質(zhì)。以下是其原理與運(yùn)用的詳細(xì)解析：

一、工作原理

1.熱解

在無(wú)氧或低氧環(huán)境中，電芯被加熱至500~1200℃，負(fù)極中的粘結(jié)劑、電解液等有機(jī)物發(fā)生裂解，生成揮發(fā)性氣體和固態(tài)殘留物。

正極材料因高溫發(fā)生還原反應(yīng)，金屬元素轉(zhuǎn)化為更易回收的形態(tài)。

2.碳化

有機(jī)物熱解后殘留的碳骨架進(jìn)一步高溫重構(gòu)，形成多孔炭材料，可回收用于新電池負(fù)極或工業(yè)添加劑。

3.分階段控溫

低溫段（200~400℃）：蒸發(fā)電解液溶劑。

中溫段（400~800℃）：分解粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑。

高溫段（800℃+）：金屬氧化物還原及炭材料石墨化。

二、核心應(yīng)用場(chǎng)景

1.鋰電池回收

從廢舊電芯中回收負(fù)極石墨炭材料，直接用于新電池生產(chǎn)，降低原料成本。

分離正極金屬，通過(guò)后續(xù)濕法冶金提純。

2.資源再生

熱解氣體經(jīng)冷凝后可回收有機(jī)溶劑。

碳化產(chǎn)物用于制造導(dǎo)電劑、吸附材料。

3.環(huán)保處理

避免傳統(tǒng)焚燒法的二噁英污染，減少固廢排放。

三、設(shè)備關(guān)鍵設(shè)計(jì)

1.氣氛控制

密封爐體+惰性氣體保護(hù)系統(tǒng)，氧含量需低于100ppm以防燃燒爆炸。

2.熱源與加熱方式

電加熱或燃?xì)饧訜?，多溫區(qū)獨(dú)立控溫。

微波加熱。

3.尾氣處理

冷凝塔回收有機(jī)物，scrubber處理酸性氣體，剩余可燃?xì)怏w燃燒供能。

4.自動(dòng)化進(jìn)料/出料

破碎后的電芯通過(guò)螺旋輸送機(jī)連續(xù)進(jìn)料，減少人工接觸有害物質(zhì)。

四、技術(shù)優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)

優(yōu)勢(shì)：

回收率高（石墨回收率>90%，金屬回收率>95%）。

能耗低。

挑戰(zhàn)：

熱解氣體腐蝕性強(qiáng)，需耐腐材料。

炭產(chǎn)物純度依賴前處理。

五、行業(yè)案例

特斯拉電池回收線：采用熱解碳化+濕法冶金組合工藝，閉環(huán)回收鋰、鈷、石墨。

中國(guó)邦普循環(huán)：規(guī)?；療峤鉅t處理磷酸鐵鋰電池，負(fù)極炭材料再用于儲(chǔ)能電池。

六、未來(lái)發(fā)展方向

低溫催化熱解：降低能耗并提升產(chǎn)物純度。

一體化設(shè)計(jì)：結(jié)合破碎、分選、熱解模塊，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)處理。

總結(jié)：電芯熱解碳化爐通過(guò)“無(wú)氧熱裂解碳化”實(shí)現(xiàn)鋰電池的高效資源化，是新能源循環(huán)經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵設(shè)備，但其技術(shù)難點(diǎn)在于腐蝕防護(hù)與產(chǎn)物提純，需結(jié)合工藝優(yōu)化與材料創(chuàng)新。