Evolution Energy Minerals Limited meldete die Ergebnisse von Testarbeiten zur Herstellung von unbeschichtetem und beschichtetem kugelförmigem Graphit aus thermisch gereinigtem Graphit aus dem Chilalo Graphitprojekt des Unternehmens in Tansania. Die Testarbeiten bauen auf früheren Tests auf, die bestätigten, dass die thermische Reinigung vor dem Mahlen und der Formgebung eine ultrahohe Reinheit von 99,9995 Gew.-% C erzeugen kann. Höhepunkte: Die elektrochemischen Ergebnisse deuten darauf hin, dass der kugelförmige Graphit von Chilalo in die Super-Premiumklasse aktiver Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien in den Bereichen Elektrofahrzeuge und Energiespeicherung hergestellt werden kann - diese Klasse aktiver Anodenmaterialien wird für USD 18.000 - USD 22.000 pro Tonne verkauft.

Überlegene elektrochemische Batterieleistung von Chilalo beschichtetem sphärischem Graphit, einschließlich: Reversible Kapazität (das Maß für die spezifische Kapazität) von 368 mAh/g1 - dies liegt nahe an der theoretischen Kapazität von 372 mAh/g; und der irreversible Kapazitätsverlust (der im Wesentlichen die Beibehaltung der spezifischen Kapazität von Ladung zu Ladung zeigt) beträgt < 7%. Diese Ergebnisse übertreffen die Spezifikationen der großen EV-Hersteller und bedeuten im Grunde, dass Lithium-Ionen-Batterien mit Chilalo-beschichtetem Kugelgraphit im Vergleich zu Konkurrenzprodukten eine außergewöhnliche Zykluslebensdauer und eine sehr hohe Wiederaufladeeffizienz aufweisen (d.h. ein Premiumprodukt darstellen).

Unoptimierte Tests ergaben eine außergewöhnliche Ausbeute von 64% an nutzbarem sphärischem Graphit (im Vergleich zum Branchendurchschnitt von ~40%) - dies wird die Wirtschaftlichkeit der Produktionsanlage für Batterieanodenmaterialien von Evolution erheblich verbessern. Diese Ergebnisse sind eine überzeugende Rechtfertigung für Evolution, die Machbarkeit und den Bau einer Produktionsanlage für Batterieanodenmaterialien entweder parallel zur Erschließung von Chilalo oder bald danach voranzutreiben. Evolution hat während dieses Programms genügend Daten produziert, um sofort mit Qualifizierungsinitiativen für seinen beschichteten sphärischen Graphit bei führenden Batterieherstellern zu beginnen.

Weitere Verarbeitungs- und Batterietests des gereinigten, nicht kugelförmigen Nebenprodukts aus dem Sphäroidisierungsprozess sind im Gange, um die Eignung als Leitfähigkeitsverbesserung in Batteriekathoden und elektrisch leitfähigen Beschichtungen zu bestimmen - erfolgreiche Ergebnisse würden die Wirtschaftlichkeit der geplanten Anlage für Batterieanodenmaterialien weiter verbessern. Testarbeitsphasen: Evolution arbeitet mit einem US-amerikanischen Technologiepartner, einem etablierten Hersteller von fortschrittlichen Batteriematerialien und erfahrenen Graphitlieferanten für die Batterieindustrie, an einer Reihe von Tests, um die Eignung von Chilalos Feingehalt für die Weiterverarbeitung zu höherwertigen Batterieanodenmaterialien zu ermitteln. In der ersten Testphase wurde festgestellt, dass der Graphit von Chilalo extrem geringe Mengen an Molybdän und Bor enthält.

Die Elementaranalyse der Verunreinigungen in Chilalos 95%igem C-Flockengraphit-Feinkonzentrat ergab extrem niedrige Gehalte an natürlich vorkommendem Molybdän und Bor, was den Weg zu Hochleistungsbatterien und Graphit in Nuklearqualität eröffnet. In der zweiten Testphase wurde der Graphit thermisch gereinigt, um Batteriequalität (>99,95% C) zu erreichen. Diese Reinigung führte zu einem extrem hohen Reinheitsgrad von 99,9995% C, der die Reinheitsanforderungen sowohl des Batterie- als auch des sehr hochwertigen Nuklearsektors übertrifft.

Evolution wählte ein umgekehrtes Verfahren, bei dem der Reinigungsschritt vor dem Mahlen und Formen zu Sphäroiden durchgeführt wird, was das Gegenteil des traditionellen Ansatzes ist. In der aktuellen Testphase wurde der thermisch gereinigte Graphit mit 99,9995% C verwendet, um ihn zu formen und zu mahlen, was auch als Sphäroidisierung bezeichnet wird. Herkömmliche Fließschichten, die zuerst gemahlen und geformt werden, haben in der Regel eine Ausbeute von ~40%, wobei die 60%, die zurückgewiesen werden, nur für geringwertige Nebenprodukte geeignet sind.

Das Verfahren von Evolution hat zu einer deutlich höheren Ausbeute geführt, wobei das zurückgewiesene Material aufgrund seiner sehr hohen Reinheit potenziell für hochwertige Nebenprodukte geeignet ist. Nach der Sphäroidisierung wurde das unbeschichtete kugelförmige Material einem firmeneigenen Beschichtungsprozess mit weichem Kohlenstoff unterzogen. Der daraus resultierende kohlenstoffbeschichtete kugelförmige Graphit hat Eigenschaften, die den Spezifikationen einiger der weltweit führenden Hersteller von Elektroautobatterien entsprechen. Das formgebende Vorprodukt war thermisch gereinigter Graphit mit einer anfänglichen Reinheit von 99,9995% C, einer Klopfdichte von 0,67 g/cm3 und einer Oberfläche von 1,99 m2/g. Die EDS-Analyse (Energy Dispersive Scan) dieses Vorläufermaterials zeigt extrem reine Flocken ohne nennenswerte Verunreinigungen.

Die Konzentration von Eisen, einem der wichtigsten schädlichen Elemente in Batterien, wurde mittels ICP-OES mit 0,97 ppm gemessen. Test von nicht kugelförmigen "Abfällen" oder Nebenprodukten: Konventionelle sphärische Graphit-Flowsheets produzieren typischerweise: ~35-40% Ausbeute an verkaufsfähigem, beschichtetem, kugelförmigem Graphit und ~60-65% "Ausschuss", der ein 94%iges, nicht kugelförmiges, geringwertiges Nebenprodukt darstellt. Im Gegensatz dazu hat Evolution folgende Ergebnisse erzielt: 64% Ausbeute an hochwertigem, beschichtetem, sphärischem Graphit. Der US-Technologiepartner von Evolution führt eine Reihe von Demonstrationsprojekten durch, um das 36%ige, nicht sphärische, hochreine Nebenprodukt sowohl zu Materialien für die Verbesserung der Leitfähigkeit von Batteriekathoden als auch zu elektrisch leitfähigen Beschichtungen mit hoher Leistung zu verarbeiten.

Positive Ergebnisse aus den Demonstrationsprojekten für das nicht kugelförmige Nebenprodukt würden die Wirtschaftlichkeit der von Evolution vorgeschlagenen nachgelagerten Batterieanodenanlage durch die Herstellung hochwertiger Produkte aus 100 % des feinen Flockenmaterials erheblich verbessern. Herkömmliche Technologien verarbeiten kugelförmigen Graphit mit einer Ausgangsreinheit von etwa 94-95% C. Es wird ein Kaskadenmahlkreislauf eingesetzt, der in der Regel aus 21-23 Stiftmühlen besteht, die mit Windsichtern ausgestattet sind. Da die vorherrschenden Verunreinigungen in Flockengraphit Eisenoxide, Aluminiumoxid und Siliziumdioxid sind, haben die Verunreinigungen eine erhebliche abrasive Wirkung auf die Mühlenteile.

Das Fließschema von Evolution bietet eine Reihe von Vorteilen durch die Sphäroisierung von hochreinem Flockengraphit, wobei der verunreinigungsfreie Graphit als Trockenfilmschmiermittel und nicht als Schleifmittel auf den Mühlenkomponenten wirkt. Der resultierende kohlenstoffbeschichtete kugelförmige Graphit wies folgende Eigenschaften auf: Klopfdichte von 0,95 g/cm3, d503 von 25 µm und BET-Oberfläche von 2,8 m2/g, was bereits den Spezifikationen einiger der weltweit führenden Hersteller von EV-Batterien entspricht. Anpassungen des Mahlprozesses können leicht zur Herstellung von kugelförmigem kohlenstoffbeschichtetem Graphit mit einer feineren Partikelgröße führen, um die Anforderungen anderer EV-Hersteller in Zukunft zu erfüllen.

Die angegebenen Kapazitäten wurden bei einer C/10-Bildungsrate erreicht, was bedeutet, dass die Zelle für jeden Teil des Zyklus über zehn Stunden geladen und entladen wurde. Die Langzeit-Zyklustests laufen noch, und weitere Ergebnisse werden in den kommenden Wochen erwartet. Das Unternehmen rechnet auch mit dem Abschluss der Demonstrationsprojekte für das nicht kugelförmige Nebenprodukt, die darauf abzielen, Materialien zur Verbesserung der Leitfähigkeit von Batteriekathoden und elektrisch leitende Beschichtungen mit hoher Leistung herzustellen.