Processo de trituração de bateria lipo 11.1v: tipos e características do equipamento de trituração

Este artigo irá descrever brevemente a aplicação de diferentes dispersores hidrodinâmicos de cisalhamento na polpação de bateria lipo 11.1v, e resumir as características dos seus equipamentos e do processo. Parceiros interessados podem desejar dedicar alguns minutos para visitar a CNHL.

1. Misturador planetário duplo para polpação de bateria lipo 11.1v

Atualmente, o equipamento de homogeneização predominante utilizado pelos fabricantes de bateria lipo 11.1v é maioritariamente o misturador planetário duplo, também chamado de misturador PD. A parte de agitação de baixa velocidade do misturador planetário duplo é composta por duas pás de agitação em estrutura dobrada.

O acionamento por engrenagem planetária é usado para fazer a pá de agitação rodar enquanto gira em torno do seu eixo, permitindo que o material se mova para cima, para baixo e em redor, alcançando um efeito ideal de mistura em pouco tempo. O componente de dispersão de alta velocidade é um disco dispersor dentado, que gira juntamente com o suporte planetário e roda a alta velocidade, sujeitando o material da bateria lipo 11.1v a um forte cisalhamento e dispersão.

O misturador PD pode misturar eficazmente uma grande quantidade de sólidos com uma pequena quantidade de líquido. Através do movimento planetário das duas pás de agitação em estrutura dobrada, consegue um forte efeito de amassamento sem pontos mortos, e desempenha um papel no impacto e efeito de cisalhamento do disco dispersor de alta velocidade, proporcionando um bom efeito de dispersão da pasta da bateria lipo 11.1v. O misturador PD apresenta melhor uniformidade de dispersão.

Os principais problemas do misturador planetário duplo usado no processo de polpação da bateria lipo 11.1v são:
O volume e a altura do equipamento exigem muito do espaço da oficina, e a área total é grande;
O volume da pasta da bateria lipo 11.1v afeta o seu efeito de agitação, o volume efetivo do misturador base é pequeno;
O tempo de agitação é longo e a eficiência de dispersão da pasta da bateria lipo 11.1v é baixa;
Utiliza alimentação intermitente, resultando em má consistência entre lotes;
É difícil controlar a temperatura, humidade e poeira do ambiente de produção.
A investigação atual sobre o misturador planetário duplo inclui o design estrutural da pá de agitação e do disco dispersor, bem como a simulação do campo de fluxo durante o processo de mistura planetária dupla.

2. Máquina dispersora de cisalhamento de alta velocidade para polpação de bateria lipo 11.1v

Com a melhoria contínua da capacidade de produção da bateria lipo 11.1v e a urgente procura de mercado por baterias lipo 11.1v de alto desempenho, torna-se difícil satisfazer os requisitos apenas com o misturador planetário duplo, o que limita a produção em grande escala da bateria lipo 11.1v.
Em 2007, a PRIMIX do Japão anunciou o desenvolvimento de um dispositivo de produção contínua de pasta de eletrodo para bateria lipo 11.1v - um dispersor de cisalhamento de alta velocidade.

O princípio de dispersão do TK.FILMICS é o "método de filme fino giratório de alta velocidade". O rotor que roda a alta velocidade lança a pasta contra a parede do cilindro do estator, e a diferença de velocidade entre a pasta em fluxo rápido e a parede estacionária do cilindro gera uma forte força de cisalhamento para dispersar a pasta. O fluxo laminar, o fluxo turbulento e o efeito de correntes de vórtice da pasta da bateria lipo 11.1v fazem com que as partículas na pasta sofram colisões e cisalhamento para dispersar a pasta da bateria lipo 11.1v.

O TK.FILMICS não consegue completar sozinho a preparação da pasta da bateria lipo 11.1v, necessitando primeiro de um misturador PD para pré-mistura. Comparado com o equipamento tradicional de mistura e dispersão planetária dupla, o equipamento de dispersão por cisalhamento de alta velocidade para pasta da bateria lipo 11.1v apresenta as seguintes características:
(1) Mistura e dispersão dos materiais com base no princípio do cisalhamento, com efeito notável e baixo consumo de energia;
(2) Equipamento de tamanho reduzido, ocupa menos espaço, e é flexível e simples na operação de produção;
(3) Possui capacidade de autoaspiração e limpeza automática, sendo fácil de manter;
(4) O número de camadas do estator rotativo pode ser aumentado conforme as necessidades de produção, permitindo que o material seja submetido a múltiplas ações durante o processo de dispersão, reforçando assim o efeito de dispersão;
(5) O equipamento tem alta intensidade de dispersão, e a pasta da bateria lipo 11.1v apresenta boa uniformidade de dispersão e tamanho de partículas pequeno.

Foi feita uma comparação e análise da distribuição de tensões e da eficiência de polpação entre o misturador planetário duplo tradicional e o dispersor de cisalhamento de alta velocidade. Quando o dispersor de cisalhamento de alta velocidade está a funcionar, a tensão interna é elevada e a distribuição é uniforme. Ao mesmo tempo, a dispersão de alta velocidade melhora significativamente a eficiência de polpação da bateria lipo 11.1v.

3. Extrusora contínua de parafuso duplo para polpação de bateria lipo 11.1v

Para melhorar ainda mais a eficiência da polpação da bateria lipo 11.1v e a uniformidade dos lotes de pasta, já em 2010, a Samsung SDI da Coreia do Sul cooperou com a Asada Iron Works Co., Ltd. do Japão para desenvolver equipamento contínuo de polpação para baterias de iões de lítio. A extrusora contínua de parafuso duplo usada para a polpação contínua da bateria lipo 11.1v é composta principalmente por duas partes: sistema de dosagem de alimentação (para dosagem e pesagem contínua de pó e solvente) e sistema principal (extrusora contínua de parafuso duplo, para dispersão e amassamento de cada componente).

O processo tradicional de polpação coloca todo o pó em todos os componentes líquidos de uma só vez, podendo ser disperso numa pasta uniforme após um longo período de 4 a 10 horas. A polpação contínua por parafuso duplo divide o lote tradicional de pasta da bateria lipo 11.1v em várias partes pequenas, dispersa-as continuamente e depois as agrega num lote completo. A polpação contínua por extrusão de parafuso duplo é claramente superior ao processo tradicional em termos de eficiência e uniformidade da polpação.

O princípio de funcionamento da extrusora de parafuso duplo é adicionar continuamente substâncias ativas, agentes condutores, ligantes e solventes no extrusor tubular. A unidade estrutural importante do polpador contínuo por extrusão de parafuso duplo é a configuração da estrutura do parafuso duplo. O parafuso duplo é composto por múltiplos elementos de transmissão para a frente e para trás e múltiplos elementos de dispersão para a frente e para trás, bem como espaçadores e eixos de suporte entre os elementos de transmissão para a frente e para trás. Não há diferença significativa no tamanho e morfologia das partículas ativas para as folhas de cátodo NCM obtidas pelo processo tradicional de polpação da bateria lipo 11.1v e pelo processo contínuo de polpação por parafuso duplo, pelo que a máquina de polpação por parafuso duplo pode ser usada para polpação eficiente da bateria lipo 11.1v.

Resumo
A melhoria da eficiência e da qualidade do processo de polpação da bateria lipo 11.1v são temas importantes na fabricação de eletrodos. A agitação mecânica é usada para alcançar a desaglomeração dos aglomerados de partículas e o importante processo microscópico de polpação uniformemente dispersa. É difícil obter uma pasta fina e uniforme por um único método de dispersão. Normalmente, usa-se um misturador PD para pré-mistura e um dispersor de alta velocidade para despolimerização de alta intensidade, de modo a obter uma pasta da bateria lipo 11.1v com baixa viscosidade, alto teor sólido e alta estabilidade. Atualmente, a aplicação em grande escala da máquina de polpação contínua por parafuso duplo é reduzida. Como método contínuo e eficiente de polpação, tem uma pequena área ocupada, tempo de polpação curto e um enorme potencial de desenvolvimento.
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