Yushun inteligentni dvostruki planetarni mikser: Inovacija tehnologije pripreme katodne suspenzije litijskih baterija

Danas, dok industrija energije baterija ubrzava svoj napredak prema TWh eri, gustoća energije, životni ciklus i sigurnosna izvedba litijevih baterija već su postali ključni pokazatelji osnovne konkurentnosti tvrtke. A svi ovi aspekti izvedbe ukorijenjeni su u kvaliteti pripreme kaše pozitivne elektrode litijeve baterije - kao "prve linije obrane" u proizvodnji listova pozitivne elektrode litijeve baterije, ujednačenost, stabilnost i disperzija kaše pozitivne elektrode izravno određuju učinkovitost naknadnog premazivanja, valjanja i drugih procesa, pa čak i utječu na ukupnu izvedbu konačnog proizvoda baterije. Pod takvim zahtjevima industrije, Yushun Intelligent Double Planetary Mixer Machine, oslanjajući se na svoju tehničku akumulaciju i inovativna otkrića u području opreme za litijske baterije, precizno rješava temeljne probleme pripreme kaše s pozitivnim elektrodama i postaje ključna oprema koja pomaže poduzećima smanjiti troškove, povećati učinkovitost i povećati konkurentnost proizvoda.

Katodna pasta za litijeve baterije nije samo jednostavna mješavina materijala, već složeni koloidni sustav sastavljen od više komponenti u preciznim omjerima. Može se smatrati "hranjivom otopinom" litijevih baterija i služi kao središnja veza koja povezuje sirovine katode i gotovih baterijskih ćelija. Njegove glavne komponente uključuju četiri ključna sastojka: katodne aktivne materijale (kao što su NCM523, NCM811, litij željezni fosfat itd.), vodljive agense (kao što su vodljive čađe, ugljikove nanocijevi itd.), veziva (kao što su poliakrilonitril, PVDF itd.) i organska otapala (kao što su N,N-dimetilacetamid, N-metilpirolidon, itd.). Neke formulacije također mogu dodati malu količinu anorganskih punila i sredstava za mljevenje radi optimizacije učinka.

Svaka od ove četiri komponente ima svoje funkcije i nezamjenjive su: aktivni materijali su jezgra za pohranu i otpuštanje energije, izravno određujući gustoću energije i naponsku platformu baterije; Vodljivi agensi odgovorni su za izgradnju učinkovite mreže prijenosa elektrona, smanjenje omskog otpora elektrode i izbjegavanje lošeg kontakta između čestica aktivnog materijala; Vezivo djeluje poput "ljepila", čvrsto pričvršćujući aktivne materijale i vodljive agense na kolektor struje od aluminijske folije, održavajući cjelovitost strukture elektrode i osiguravajući čvrsto prianjanje između premaza i kolektora struje; Organska otapala služe kao disperzijski medij, otapaju veziva i vlaže površinu čvrstih čestica, dajući jamstvo za ravnomjerno miješanje svih komponenti.

U idealnom slučaju, kaša katode trebala bi postići učinke "bez aglomeracije, bez mjehurića, visoke ujednačenosti i visoke stabilnosti", dopuštajući vodljivom sredstvu da ravnomjerno prekrije površinu aktivnog materijala i vezivu da stvori učinkovite veze između čestica bez blokiranja pora. Ova ravnomjerna distribucija-na mikroskopskoj razini preduvjet je za postizanje dugog životnog vijeka litijskih baterija, visokih performansi i visoke sigurnosti, a također je i glavni cilj procesa pripreme gnojnice. Prema industrijskim statistikama, otprilike 15% kvarova u radu litijskih baterija pripisuje se greškama u procesu miješanja kaše, što jasno pokazuje važnost pripreme katodne kaše.

Trenutačno se postupak homogenizacije kaše za katodne paste litijskih baterija uglavnom sastoji od četiri rute: mokra metoda, polu-suha metoda, suha metoda i mokra metoda bez veziva (jedno-korak metoda). Iako svaki od ovih pravaca ima svoj fokus, svi se suočavaju s nizom zajedničkih i pojedinačnih izazova, koji su postali ključna uska grla koja ograničavaju učinkovitost proizvodnje i kvalitetu proizvoda poduzeća. Oni se mogu sažeti u četiri ključna problema:

Istaknut je problem neravnomjerne disperzije i aglomeracije

Aktivni materijali i vodljivi agensi u katodnoj kaši uglavnom su prahovi nano{0}}veličine, koji imaju veliku specifičnu površinu i visoku površinsku energiju. Sklone su aglomeraciji. Tradicionalna oprema ima jednu metodu miješanja, što je teško stvoriti sveobuhvatnu silu smicanja visokog-intenziteta, što rezultira time da čestice praha nisu potpuno raspršene, stvarajući "tvrdo aglomerirane" čestice - te aglomerirane čestice će blokirati kanale prijenosa elektrona, smanjujući gustoću energije baterije, a također mogu uzrokovati pucanje separatora i pad kapaciteta. Posebno u procesu suhe metode, ujednačenost miješanja praha je izuzetno visoka (vrijednost odstupanja treba biti<3%), and traditional equipment is difficult to meet this strict standard. At the same time, it also faces the bottleneck of low powder wetting efficiency, and has extremely high requirements for the equipment stirring trajectory and dispersion disc line speed (≥17m/s).

Zadržavanje mjehurića i nedovoljna stabilnost

Bilo u mokrom postupku za pripremu otopine PVDF gela ili u proizvodnoj metodi u "-jednom koraku" bez pripreme gela, zrak je sklon uvlačenju tijekom procesa miješanja, što rezultira stvaranjem mjehurića. Kapacitet kontrole vakuuma tradicionalne opreme je ograničen i ne može učinkovito ukloniti sitne mjehuriće u gnojnici. Ovi mjehurići uzrokovat će rupe i nedostatke materijala tijekom procesa presvlačenja elektrode, ne samo da utječu na kvalitetu izgleda elektrode, već i potencijalno uzrokujući unutarnje kratke spojeve u bateriji, ozbiljno ugrožavajući sigurnost upotrebe. U isto vrijeme, tradicionalna oprema ima poteškoća u preciznoj kontroli temperature i viskoznosti kaše, što dovodi do stratifikacije i taloženja kaše tijekom skladištenja i upotrebe, loše konzistencije šarže i utječe na stabilnost naknadne proizvodnje - u mokrom postupku, tradicionalna oprema često se suočava s problemima kao što su zadržavanje mjehurića u otopini gela, nedovoljno prodiranje materijala i loša stabilnost šarže; u mokrom procesu pripreme ne-gela, potrebna je oprema za istovremeno postizanje visoke-brzinske disperzije (1350 o/min) i precizne kontrole vakuuma (-80 kPa), ali tradicionalna oprema ne može uravnotežiti učinkovitost disperzije i stabilnost kaše.

Loša kompatibilnost procesa i velika potrošnja energije

Različiti katodni materijali (kao što su ternarni materijali i litij željezo fosfat) i različiti procesi homogenizacije imaju značajno različite zahtjeve za parametre kao što su brzina vrtnje, moment, kontrola temperature i struktura lopatica opreme za miješanje. Na primjer, u LFP sustavu, zbog njegove veće gustoće (2,6 g/cm³ u odnosu na NCM 2,0 g/cm³), potrebna je veća brzina rotacije kako bi se prevladao otpor sedimentacije čestica, dok će u NCM sustavu pretjerano velika brzina rotacije uzrokovati prekid molekularnih lanaca PVDF-a; u polu-suhom postupku, dvostruka-faza "miješanja-disperzije" zahtijeva da oprema ima snažan izlazni moment i sposobnost inteligentne kontrole temperature. Konvencionalna oprema je sklona problemima kao što su zaglavljivanje materijala u osovini, velika potrošnja energije i nepotpuna disperzija prilikom korištenja. Tradicionalna oprema uglavnom ima fiksnu strukturu i ne može se fleksibilno prilagoditi različitim zahtjevima procesa. Prilikom promjene procesa potrebno je zamijeniti opremu ili izvršiti značajne prilagodbe parametara, što je glomazno i ​​rezultira niskim iskorištenjem opreme i visokom potrošnjom energije, povećavajući proizvodne troškove poduzeća.

Niska proizvodna učinkovitost i loša dosljednost serije

Ciklus miješanja tradicionalne opreme za homogenizaciju je dug. Na primjer, konvencionalni proizvodni ciklus mokrim postupkom zahtijeva više od 12 sati. Među njima, priprema PVDF gela zahtijeva 4-6 sati miješanja + 12 sati stajanja, infiltracija glavnog materijala zahtijeva 5 sati, a disperzija velikom brzinom zahtijeva kontinuiranu brzinu od 1300 o/min tijekom 5 sati. To ozbiljno ograničava učinkovitost proizvodnje. U isto vrijeme, opremi nedostaju mogućnosti inteligentne kontrole i ne može nadzirati i prilagoditi parametre miješanja u stvarnom vremenu, što rezultira velikim fluktuacijama u viskoznosti, stupnju disperzije i drugim pokazateljima kaše iz različitih serija (prekoračujući nacionalni standard od ±5% zahtjeva), utječući na konzistenciju baterijskih proizvoda i povećavajući opterećenje i troškove naknadnog sortiranja i testiranja.

Kao odgovor na četiri ključne bolne točke procesa homogenizacije, tim za istraživanje i razvoj tvrtke Yushun Intelligent Equipment proveo je tri godine provodeći tehničko istraživanje i razvoj. Integrirajući mehaniku fluida, znanost o materijalima i tehnologiju inteligentne kontrole, stvorili su novu generaciju inteligentnog dvo-planetnog sustava miješanja. Uz pet osnovnih prednosti, precizno rješava probleme u pripremi katodnih pasta i postaje poželjna oprema za poduzeća s litijevim baterijama - odabir Yushun inteligentnog dvostrukog planetarnog miksera u biti znači odabir učinkovitog, stabilnog proizvodnog rješenja-koji štedi energiju, a također i odabir poboljšanja konkurentnosti proizvoda.

Dvo-planetno miješanje spojeva, rješavanje problema neravnomjerne disperzije

Oprema usvaja dvostruki-sustav kretanja "revolucija planetarnog okvira + rotacija disperzijskog diska", u kombinaciji s dizajnom rotirajućeg strugača, kako bi se postiglo miješanje bez uglova od 360 stupnjeva i turbulentna konvekcija materijala, u potpunosti govoreći zbogom mrtvim zonama miješanja i ostacima materijala. Dizajn donjeg struganja lopatice za miješanje, u kombinaciji s visokom zaobljenošću (manje od 0,2 mm) unutrašnjosti bačve i razumnim razmakom-materijala lopatice, osigurava da se materijali na stijenci i dnu bačve mogu potpuno izmiješati. U isto vrijeme, linijska brzina disperzijskog diska može doseći 25 m/s, daleko premašujući konvencionalne industrijske standarde, koji mogu generirati -posmične sile visokog intenziteta, učinkovito razbiti aglomeraciju praha i kontrolirati veličinu čestica paste na iznimno niskoj razini. Stvarni podaci mjerenja pokazuju da je u usporedbi s tradicionalnom opremom, ujednačenost obrađenih materijala poboljšana za 40%, konzistencija šarže doseže 99,3%, savršeno ispunjavajući stroge zahtjeve suhog procesa za ujednačenost miješanja praha i značajno poboljšavajući učinkovitost vlaženja praha, prikladno za potrebe disperzije različitih katodnih materijala kao što su ternarni i litij željezo fosfat.

Tehnologija nadkritičnog vakuuma eliminira rizik od zaostalih mjehurića

Yushun Intelligent je inovativno razvio više{0}}stupnjevit sustav kontrole gradijenta vakuuma, koji može postići ultra-visoku razinu vakuuma od -98 kPa, što daleko premašuje razinu vakuuma konvencionalne opreme u industriji. U isto vrijeme, usvaja dva seta mehaničkih brtvi i dizajn meke-tvrde kompozitne brtve, kao i potpuno zabrtvljenu strukturu za planetarnu prijenosnu kutiju, osiguravajući da vakuumski tlak ostane iznad -0,092 tijekom 24 sata bez ikakvog curenja ulja ili plina. Ovaj učinkovit vakuumski sustav može brzo ukloniti sitne mjehuriće iz gnojnice, povećavajući učinkovitost uklanjanja pjene za 60%, smanjujući preostali sadržaj mjehurića na manje od 0,01%. Ovo eliminira nedostatke kao što su rupe na elektrodama i nedostatak materijala u njihovom korijenu, osiguravajući sigurnosne performanse baterije. Štoviše, vakuumsko okruženje može učinkovito spriječiti isparavanje otapala i oksidaciju kaše, dodatno povećavajući stabilnost kaše i ispunjavajući stroge zahtjeve za vakuum mokrog procesa bez stvrdnjavanja "metoda u jednom koraku"