Processo di poltiglia della batteria lipo 11.1v: tipi e caratteristiche delle attrezzature per la poltiglia

Questo articolo descriverà brevemente l'applicazione di diversi dispersori a taglio idrodinamico nella poltiglia di batteria lipo 11.1v, e riassumerà le caratteristiche delle loro apparecchiature e dei processi. I partner interessati potrebbero voler dedicare qualche minuto a visitare CNHL.

1. Miscelatore planetario doppio per poltiglia della batteria lipo 11.1v

Attualmente, l'attrezzatura di omogeneizzazione principale utilizzata dai produttori di batterie lipo 11.1v è per lo più miscelatori planetari doppi, chiamati anche miscelatori PD. La parte di agitazione a bassa velocità del miscelatore planetario doppio è composta da due pale agitanti a telaio piegato.

La trasmissione a ingranaggi planetari viene utilizzata per far ruotare la pala agitatrice mentre essa ruota intorno, in modo che il materiale possa muoversi su e giù e intorno per ottenere l'effetto di miscelazione ideale in breve tempo. Il componente dispersore ad alta velocità è un disco dispersore dentato, che ruota insieme al portapianeti e ruota ad alta velocità, in modo che il materiale della batteria lipo 11.1v sia sottoposto a forte taglio e dispersione.

Il miscelatore PD può miscelare efficacemente una grande quantità di solidi e una piccola quantità di liquido. Attraverso il moto planetario delle due pale agitanti a telaio piegato, può ottenere un forte effetto di impastamento senza punti morti, e svolgere un ruolo nell'impatto e nell'effetto di taglio del disco dispersore ad alta velocità. Per un buon effetto di dispersione della sospensione della batteria lipo 11.1v. Il miscelatore PD ha una migliore uniformità di dispersione.

I principali problemi del miscelatore planetario doppio utilizzato nel processo di poltiglia della batteria lipo 11.1v sono:
Il volume dell'apparecchiatura e l'altezza dell'apparecchiatura hanno requisiti elevati per il laboratorio, e l'area complessiva è grande;
L'effetto del volume della sospensione della batteria lipo 11.1v sul suo effetto di agitazione, il volume efficace del miscelatore di base è piccolo;
Il tempo di agitazione è lungo e l'efficienza di dispersione della sospensione della batteria lipo 11.1v è bassa;
Utilizzando l'alimentazione intermittente, la coerenza tra i lotti è scarsa;
È difficile controllare la temperatura, l'umidità e la polvere dell'ambiente di produzione.
La ricerca attuale sul miscelatore planetario doppio include la progettazione strutturale della pala agitatrice e del disco dispersore, e la simulazione del campo di flusso durante il processo di miscelazione planetaria doppia.

2. Macchina ad alta velocità per dispersione e taglio per la poltiglia della batteria lipo 11.1v

Con il continuo miglioramento della capacità produttiva della batteria lipo 11.1v e la urgente domanda di mercato per batterie lipo 11.1v ad alte prestazioni, è difficile soddisfare i requisiti utilizzando solo il miscelatore planetario doppio, il che limita la produzione su larga scala della batteria lipo 11.1v.
Nel 2007, la giapponese PRIMIX ha annunciato lo sviluppo di un dispositivo per la produzione continua di sospensione elettrodica per batteria lipo 11.1v - un dispersore a taglio ad alta velocità.

Il principio di dispersione di TK.FILMICS è il "metodo del film sottile rotante ad alta velocità". Il rotore ad alta velocità lancia la sospensione sulla parete del cilindro dello statore, e la differenza di velocità tra la sospensione che scorre ad alta velocità e la parete del cilindro stazionaria genera una forte forza di taglio per disperdere la sospensione. Il flusso laminare, il flusso turbolento e l'effetto di corrente vorticosa della sospensione della batteria lipo 11.1v fanno sì che le particelle nella sospensione producano collisioni di taglio per disperdere la sospensione della batteria lipo 11.1v.

TK.FILMICS non può completare la preparazione della sospensione della batteria lipo 11.1v con una singola macchina, necessita prima di un miscelatore PD per la pre-miscelazione. Rispetto al tradizionale apparecchio di miscelazione e dispersione planetaria doppia, l'apparecchiatura di dispersione ad alta velocità per la sospensione della batteria lipo 11.1v presenta le seguenti caratteristiche:
(1) Miscelazione e dispersione dei materiali basate sul principio di taglio, l'effetto è notevole e il consumo energetico è basso;
(2) L'apparecchiatura è di piccole dimensioni, occupa meno spazio ed è flessibile e semplice nell'operazione di produzione;
(3) Ha capacità di auto-aspirazione e pulizia automatica, e l'apparecchiatura è facile da mantenere;
(4) Il numero di strati dello statore rotante può essere aumentato in base alle esigenze di produzione, in modo che il materiale possa essere sottoposto a più azioni durante il processo di dispersione, rafforzando così l'effetto di dispersione;
(5) L'apparecchiatura ha un'elevata forza di dispersione, e la sospensione della batteria lipo 11.1v presenta una buona uniformità di dispersione e dimensioni delle particelle ridotte.

È stata confrontata e analizzata la distribuzione dello stress e l'efficienza di poltigliatura del tradizionale miscelatore planetario doppio e del dispersore a taglio ad alta velocità. Quando il dispersore a taglio ad alta velocità era in funzione, lo stress interno era elevato e la distribuzione uniforme. Allo stesso tempo, la dispersione ad alta velocità ha migliorato significativamente l'efficienza di poltigliatura della batteria lipo 11.1v.

3. Estrusore continuo a doppia vite per la poltigliatura della batteria lipo 11.1v

Per migliorare ulteriormente l'efficienza della poltiglia della batteria lipo 11.1v e migliorare l'uniformità dei lotti di poltiglia, già nel 2010, la sudcoreana Samsung SDI ha collaborato con la giapponese Asada Iron Works Co., Ltd. per sviluppare un'apparecchiatura continua per la poltigliatura delle batterie agli ioni di litio. L'estrusore continuo a doppia vite utilizzato per la poltigliatura continua della batteria lipo 11.1v è composto principalmente da due parti: sistema di dosaggio dell'alimentazione (per il dosaggio e la pesatura continui di polvere e solvente) e sistema principale (estrusore continuo a doppia vite, per la dispersione e l'impastamento di ogni componente).

Il processo tradizionale di poltigliatura mette tutta la polvere in tutti i componenti liquidi in una volta sola, e può essere disperso in una sospensione uniforme dopo un lungo tempo di 4-10 ore. La poltigliatura continua a doppia vite consiste nel dividere il lotto tradizionale di poltiglia della batteria lipo 11.1v in più piccole parti, disperderle continuamente e poi aggregarle in un lotto intero. La poltigliatura continua a estrusione a doppia vite è chiaramente superiore al processo tradizionale in termini di efficienza e uniformità della poltigliatura.

Il principio di funzionamento dell'estrusore a doppia vite è quello di aggiungere continuamente sostanze attive, agenti conduttivi, leganti e solventi nell'estrusore tubolare. L'unità strutturale importante della macchina continua di estrusione a doppia vite è la configurazione della struttura a doppia vite. La doppia vite è composta da più elementi di trasmissione avanti e indietro e da più elementi di dispersione avanti e indietro, oltre a distanziatori e alberi di supporto tra gli elementi avanti e indietro. Non vi è una differenza significativa nelle dimensioni e nella morfologia delle particelle attive per le lastre catodiche NCM ottenute dal tradizionale processo di poltigliatura della batteria lipo 11.1v e dal processo continuo di poltigliatura a doppia vite, quindi la macchina di poltigliatura a doppia vite può essere utilizzata per la poltigliatura ad alta efficienza della batteria lipo 11.1v.

Riepilogo
Il miglioramento dell'efficienza e della qualità del processo di poltiglia della batteria lipo 11.1v sono argomenti importanti nella produzione degli elettrodi. Si utilizza l'agitazione meccanica per ottenere la deagglomerazione degli agglomerati di particelle e l'importante processo microscopico di dispersione uniforme della poltiglia. È difficile ottenere una sospensione fine e uniforme con un solo metodo di dispersione. Di solito, si usa un miscelatore PD per la pre-miscelazione e un dispersore ad alta velocità per la depolimerizzazione ad alta intensità, in modo da ottenere una sospensione di batteria lipo 11.1v a bassa viscosità, alto contenuto solido e alta stabilità. Attualmente, l'applicazione su larga scala della macchina continua di poltiglia a doppia vite è limitata. Come metodo continuo ed efficiente di poltigliatura, ha un ingombro ridotto, un tempo di poltigliatura breve e un enorme potenziale di sviluppo.
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