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實驗室回轉爐在鋰電池材料熱處理中具有獨特優勢，其結構與工作原理使其能滿足材料合成、改性等多種工藝需求，以下從應用場景、工作原理、優勢、關鍵工藝參數及典型應用案例等方面展開介紹：
實驗室回轉爐是一種可旋轉的管式爐，通過爐體轉動使物料均勻受熱，主要用于鋰電池正負極材料、電解質等的熱處理過程，具體包括：
正極材料合成：如磷酸鐵鋰（LiFePO?）、三元材料（LiNixCoyMnzO?）的燒結成型。
負極材料改性：石墨類、硅基負極的高溫處理或包覆改性。
電解質制備：固態電解質粉體的燒結或熔融冷卻。
廢舊電池材料修復：退役正極材料的再生熱處理（如鋰源補充燒結）。
旋轉混合 + 控溫燒結：爐管以一定轉速旋轉（通常 0.1-10 rpm），物料在重力和摩擦力作用下不斷翻滾，避免局部過熱或團聚，同時爐體加熱系統（如電阻絲、硅鉬棒）提供精確控溫的熱處理環境。
氣氛可控：可通入惰性氣體（如 N?、Ar）、還原性氣體（如 H?/N?混合氣）或氧化性氣體（如空氣），滿足不同反應氛圍需求。
爐管材質：多采用剛玉、石英或莫來石，耐高溫且抗腐蝕（如應對 Li?的侵蝕）。
驅動系統：電機帶動爐管旋轉，轉速可調，確保物料混合均勻。
溫控系統：PID 控溫儀表，精度可達 ±1℃，支持程序升溫 / 降溫。
氣氛控制系統：氣體流量計、閥門及尾氣處理裝置，防止有害氣體泄漏（如含氟廢氣）。
溫度：決定材料晶型與結構（如 LiFePO?在 600-750℃形成橄欖石結構，溫度過低結晶度不足，過高則 Fe2?易氧化為 Fe3?）。
升溫速率：過快可能導致粉體團聚或開裂（如硅基負極體積膨脹率高，需緩慢升溫），通常 5-10℃/min 為宜。
正極材料：三元材料需氧氣氣氛促進鋰源擴散（如 LiOH 與過渡金屬氧化物反應）；磷酸鐵鋰需惰性氣氛防止 Fe2?氧化。
負極材料：石墨包覆時可通入 H?/N?混合氣，促進碳源裂解沉積。
轉速過低：物料混合不充分，可能出現局部過燒；轉速過高：粉體因離心力貼附爐壁，減少受熱面積。一般推薦 2-5 rpm。
爐管填充量不超過容積的 1/3，避免物料堆積導致傳熱不均（如 LiCoO?燒結時填充率過高會影響鋰揮發控制）。
工藝：將 FePO?、Li?CO?、碳源（如葡萄糖）混合后裝入回轉爐，在 N?氣氛中以 5℃/min 升溫至 700℃，保溫 5h，轉速 3 rpm。
優勢：旋轉使碳包覆層均勻分布，提升材料導電性，同時惰性氣氛防止 Fe2?氧化，電池循環性能（1C 循環 200 次容量保持率＞95%）優于箱式爐燒結樣品。
工藝：硅粉與瀝青混合后加入回轉爐，在 Ar 氣氛中以 10℃/min 升溫至 800℃，轉速 4 rpm，保溫 2h。
作用：旋轉使瀝青均勻包覆硅顆粒，高溫碳化后形成彈性碳層，緩沖硅嵌鋰時的體積膨脹（體積變化率從 300% 降至 150%），提升負極循環壽命。
工藝：氧化物前驅體混合后在空氣氣氛中，以 8℃/min 升溫至 1100℃，轉速 2 rpm，保溫 4h。
優勢：旋轉促進粉體致密化，燒結體致密度可達 92% 以上，離子電導率（25℃）達 1×10?3 S/cm，接近理論值。
實驗室回轉爐憑借物料混合均勻、氣氛可控、工藝靈活等特點，成為鋰電池材料研發中熱處理的核心設備，尤其在高比能正負極材料、固態電解質的制備中發揮關鍵作用。未來，隨著智能化與復合技術的發展，其將在材料微觀結構調控、界面優化等方面提供更精準的解決方案，助力鋰電池性能提升與成本降低。
