電池廠幾種常見的漿料制備方式

鋰離子電池生產(chǎn)中各極片材料的漿料的混合分散至關(guān)重要,漿料分散質(zhì)量的好壞,直接影響到后續(xù)鋰離子電池生產(chǎn)的質(zhì)量及其產(chǎn)品的性能。

鋰電作為近幾年汽車動力電池的主流解決方式制備工序多，各工序所用設(shè)備行業(yè)存在多種解決方案，同時隨著發(fā)展不斷有新的解決方案進(jìn)入。鋰電池的制作分為極片制作、電芯組裝、化成檢測三個階段。其中極片制作分為漿料制備、涂布、輥壓、分切四個環(huán)節(jié)，本文介紹漿料制備階段，并就目前電池廠幾種常見的漿料制備方式與設(shè)備向大家做簡要介紹。

鋰離子電池的電極制造,正極漿料由粘合劑、導(dǎo)電劑、正極材料等組成;負(fù)極漿料則由粘合劑、石墨碳粉等組成。正、負(fù)極漿料的制備都包括了液體與液體、液體與固體物料之間的相互混合、溶解、分散等一系列工藝過程,而且在這個過程中都伴隨著溫度、粘度、環(huán)境等變化。

在正、負(fù)極漿料中,顆粒狀活性物質(zhì)的分散性和均勻性直接響到鋰離子在電池兩極間的運動,因此在鋰離子電池生產(chǎn)中各極片材料的漿料的混合分散至關(guān)重要,漿料分散質(zhì)量的好壞,直接影響到后續(xù)鋰離子電池生產(chǎn)的質(zhì)量及其產(chǎn)品的性能。

雙行星攪拌機(jī)

工作原理

行星架在轉(zhuǎn)動的時候，可以帶動機(jī)器的攪拌軸圍繞著反應(yīng)釜料桶公轉(zhuǎn)的同時，雙行星的攪拌軸進(jìn)行高速自轉(zhuǎn)，這種公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)的同時進(jìn)行可以促物料受到機(jī)械強(qiáng)烈的剪切與捏合的作用，從而達(dá)到物料的充分乳化、分散和混合的目標(biāo)同，這種結(jié)構(gòu)設(shè)備的混合效果是普通混合機(jī)的幾倍。同時在雙行星攪拌機(jī)的行星架上設(shè)置了一組刮壁刀隨著行星架轉(zhuǎn)動，通過不斷的無縫刮壁，讓壁桶無滯留電池漿料，提高了混合的效果。雙行星攪拌機(jī)是耐真空的機(jī)械，可進(jìn)行抽真空、加熱、冷卻。可以滿足鋰電池漿料的濕法混料工藝的加工需求。

優(yōu)勢：

1.低間隙。漿與漿、漿與桶壁、漿與桶底之間間隙低，攪拌漿相互間以及攪拌漿與攪拌罐內(nèi)部的精密間隙，使攪拌罐無死角，具有高度的捏合效果，使物料在短時間內(nèi)迅速相互滲透及捏合。

2.高效率。獨特的混合分散攪拌結(jié)構(gòu)設(shè)計，大大提高了鋰電池生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)能，能夠進(jìn)行高效生產(chǎn)。

3.物料不粘壁，出料干凈。

360度無死角設(shè)計，保證物料攪拌均勻。在雙行星攪拌機(jī)的行星架上的刮壁刀可以輕松使桶壁無滯留料。同時輔以刮片式攪拌槳，可以對料桶底部進(jìn)行刮拭，避免了攪拌死角，大大提高了物料的混合效果，保證了成品的品質(zhì)。

4.高分散/剪切低噪音。分散/乳化部件線速度可達(dá)到23M/S以上，零部件加工、專業(yè)工裝，零部件配合度高，磨損度小，運行更加平穩(wěn)低噪音；滿負(fù)載運行下，營造低噪音工作空間。

5.耐腐蝕零泄漏。防腐蝕機(jī)械密封加上軟、靜等密封，行星傳動箱采用全密封結(jié)構(gòu)，全方位密封理念使得密封性能在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上提高50%；并且真空保持度高，確保攪拌過程零污染。

6.高強(qiáng)度。根據(jù)不同的混合工藝（干法混料、濕法混料），經(jīng)嚴(yán)格的強(qiáng)度計算，適合高粘度、高固含量電池正負(fù)極漿料、粘結(jié)劑使用。

7.集成化高。預(yù)混、攪拌、周轉(zhuǎn)、過濾諸環(huán)節(jié)無縫快拆式對接，與空氣無接觸?？?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/323/" target="_blank">PLC全自動控制，速度、溫度、升降、真空系統(tǒng)，可集成在一張面板上控制。

缺點：

在操作過程中雙行星攪拌也會遇到諸多問題：

1.批次分散工藝，混合分散時間長，能量消耗大。

2.電極粉末材料由行星攪拌器頂部加入，粉塵容易飛揚、漂浮。更重要的是粉末與液相混合極易發(fā)生團(tuán)聚。

3.物料易殘留于行星攪拌器的罐蓋、罐壁及攪拌槳上，清洗操作困難。

4.空氣易存留于分散混合罐，氣泡的產(chǎn)生影響分散效果。

5.批次工藝致使量產(chǎn)受到限制，生產(chǎn)線占地面的大，維護(hù)成本高。

電池漿料雙螺桿式攪拌

螺桿式攪拌系統(tǒng)一般由計量斗、稱量及輸送系統(tǒng)、貯罐、制膠罐、中轉(zhuǎn)罐、喂料機(jī)、高速混料機(jī)、增壓泵、磁性式過濾器、高速均質(zhì)機(jī)、輔助設(shè)備及DCS中央控制系統(tǒng)組成。鋰電池的正、負(fù)極原材料（粉體與液體）通過精確的計量系統(tǒng)在線自動和連續(xù)輸送到螺旋混合機(jī)中、在螺旋混合機(jī)中完成混合、分散、研磨、抽真空等操作形成漿料，然后漿料連續(xù)從螺旋混合機(jī)中輸出進(jìn)入下道生產(chǎn)工序。

雙螺桿攪拌全自動生產(chǎn)線具有生產(chǎn)效率高、封閉式生產(chǎn)、物料及能源消耗少等優(yōu)點，目前在行業(yè)內(nèi)也獲得一定認(rèn)可。

優(yōu)勢：

1、生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)。連續(xù)攪拌工藝基于雙螺桿擠出機(jī)，將連續(xù)原料喂料、預(yù)攪拌捏合、精細(xì)分散和脫氣等基本操作集中于單個設(shè)備，連續(xù)攪拌工藝包括所有的液體和固體成分的可控性的連續(xù)喂料以及在液相中的固體顆粒的微觀分布。

2、較少設(shè)備資金投入。借助高生產(chǎn)效率，連續(xù)攪拌工藝可以用一條操作生產(chǎn)線取代多個批次攪拌機(jī)。因此，可以顯著減少大規(guī)模生產(chǎn)裝置所需的投資。

3、憑借能源節(jié)約、自動化程度高和所需的人力資源少，降低運營成本。

4、增強(qiáng)產(chǎn)品性能的重復(fù)性和可控性。

5、在線質(zhì)量控制實現(xiàn)更穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。原料喂料（粉末和液體），攪拌，分散和排氣的全自動化操作提高配方精確度，改善工藝控制并增強(qiáng)可追溯性。

缺點：

1、難以確保失重秤的精度。由于添加劑和原材料的比例差異較大，在非堆積式進(jìn)料方式下，應(yīng)采用更高精度的失重秤以保證進(jìn)料計量的準(zhǔn)確性，保證各類粒子能夠按照配方比例連續(xù)、準(zhǔn)確進(jìn)入設(shè)備，才能提高混料的均勻性，從而提高電池品質(zhì)。

2、物料的一致性差，雙螺桿設(shè)計應(yīng)采用合理的螺桿設(shè)計組合，以保證物料進(jìn)入的連續(xù)性和混合的均勻性。

犁式攪拌機(jī)

犁式攪拌機(jī)由傳動部件、攪拌器、圓形桶體、高速飛刀組成，攪拌器的犁頭在高速運轉(zhuǎn)時對物料除了軸向分散以外，還可帶動物料沿圓形筒體作周圍流動，有效解決物料分層問題，中間的高速飛刀進(jìn)行輔助混合和對結(jié)塊料的分散解聚的作用。物料在犁頭和飛刀的雙重作用下能在較短的時間內(nèi)均勻混合。

優(yōu)勢：

1、混合速度快。新概念的犁刀式攪拌機(jī)理的核心技術(shù)的運用，加上高速旋轉(zhuǎn)刀頭的離散式攪拌，根據(jù)產(chǎn)品的不同配方，主機(jī)攪拌時間為90-180s。

2、攪拌主機(jī)的混合精度高。各種物料的和易性及均勻度好，混合時不產(chǎn)生離析，攪拌的混合比可高達(dá)1：10000，能夠最大程度地滿足施工要求。

3、卸料采用氣動開門，獨特的開門方式使卸料可在10秒以內(nèi)完成；

4、飛刀采用錳鋼制作，裝配硬齒面齒輪減速機(jī)，可滿負(fù)荷啟動；

5、犁頭、飛刀片磨損可更換，在干粉混合的基礎(chǔ)上可加噴液功能，使固液混合效果更佳。

缺點：

1、生產(chǎn)連續(xù)性差。裝料量太多，物料在犁刀式混合機(jī)內(nèi)會因為沒有充分的活動空間而影響混合效果和延長混合時間，增大功率消耗；裝料量過少，也會因為犁刀式混合機(jī)內(nèi)的物料太少而不能形成足夠的阻力，從而減弱了混合效果，延長了混合時間。

2、容易造成物料的堆積，使用后殘渣不易清洗。

不同的漿料制備方案在行業(yè)內(nèi)各家企業(yè)均有應(yīng)用，孰優(yōu)孰劣尚無定論，北方華創(chuàng)新能源致力于漿料制備工藝的研發(fā)，打造先進(jìn)的漿料制備系統(tǒng)，為行業(yè)客戶提供更優(yōu)的漿料制備方案。