Yushun Intelligent Double Planetary Mixer: Innovation af forberedelsesteknologien for katodeopslæmning af lithiumbatterier

I dag, hvor batteriindustrien accelererer sine fremskridt mod TWh-æraen, er lithiumbatteriers energitæthed, cykluslevetid og sikkerhedsydelse allerede blevet nøgleindikatorerne for en virksomheds kernekonkurrenceevne. Og alle disse ydeevneaspekter er forankret i kvaliteten af ​​lithiumbatteriets positive elektrodeopslæmning - som den "første forsvarslinje" i produktionen af ​​lithiumbatteriets positive elektrodeplader, ensartetheden, stabiliteten og spredningen af ​​den positive elektrodeopslæmning bestemmer direkte effektiviteten af ​​efterfølgende belægning, valsning og andre processer og påvirker endda det endelige batteris samlede produktydelse. Under sådanne industrikrav løser Yushun Intelligent Double Planetary Mixer Machine, der stoler på dens tekniske akkumulering og innovative gennembrud inden for lithiumbatteriudstyr, præcist kerneproblemerne ved klargøring af positiv elektrodeopslæmning og bliver et nøgleudstyr, der hjælper virksomheder med at reducere omkostningerne, øge effektiviteten og forbedre produktets konkurrenceevne.

Lithium batteri katodepasta er ikke blot en simpel blanding af materialer, men snarere et komplekst kolloidt system sammensat af flere komponenter i præcise proportioner. Det kan betragtes som "næringsopløsningen" af lithiumbatterier og fungerer som kerneleddet, der forbinder katodens råmaterialer og de færdige battericeller. Dens hovedkomponenter omfatter fire nøgleingredienser: katodeaktive materialer (såsom NCM523, NCM811, lithiumjernphosphat osv.), ledende midler (såsom ledende carbon black, carbonnanorør osv.), bindemidler (såsom polyacrylonitril, PVDF osv.) og organiske opløsningsmidler (såsom{7}methyl N,N,N,N, N-methylpyrrolidon osv.). Nogle formuleringer kan også tilføje en lille mængde uorganiske fyldstoffer og slibemidler for at optimere ydeevnen.

Disse fire komponenter har hver deres egne funktioner og er uundværlige: De aktive materialer er kernen til energilagring og frigivelse, der direkte bestemmer batteriets energitæthed og spændingsplatform; De ledende midler er ansvarlige for at konstruere et effektivt elektrontransmissionsnetværk, reducere den ohmske modstand af elektroden og undgå dårlig kontakt mellem aktive materialepartikler; Bindemidlet fungerer som "lim", der fastgør de aktive materialer og ledende midler på aluminiumsfoliestrømkollektoren, opretholder integriteten af ​​elektrodestrukturen og sikrer en fast vedhæftning mellem belægningen og strømkollektoren; De organiske opløsningsmidler tjener som dispersionsmediet, opløser bindemidlerne og fugter overfladen af ​​de faste partikler, hvilket giver en garanti for ensartet blanding af alle komponenter.

Ideelt set bør katodeopslæmningen opnå virkningerne af "ingen agglomeration, ingen bobler, høj ensartethed og høj stabilitet", hvilket tillader det ledende middel at dække overfladen af ​​det aktive materiale og bindemidlet ensartet for at danne effektive forbindelser mellem partiklerne uden at blokere porerne. Denne ensartede fordeling på mikroskopisk-niveau er forudsætningen for, at lithium-batterier kan opnå høj cykluslevetid, høj ydeevne og høj sikkerhed, og det er også det centrale mål for gylleforberedelsesprocessen. Ifølge industristatistikker tilskrives ca. 15 % af lithiumbatteriets ydeevnefejl defekter i gylleblandingsprocessen, hvilket tydeligt viser vigtigheden af ​​katodeopslæmning.

På nuværende tidspunkt består gyllehomogeniseringsprocessen for katodepastaer fra lithiumbatterier hovedsageligt af fire veje: våd metode, semi-tør metode, tør metode og våd metode uden bindemiddel (en-metode). Selvom hver af disse ruter har sit eget fokus, står de alle over for en række fælles og individuelle udfordringer, som er blevet de vigtigste flaskehalse, der begrænser virksomhedernes produktionseffektivitet og produktkvalitet. Disse kan opsummeres i fire kerneproblemer:

Problemet med ujævn spredning og agglomeration er fremtrædende

De aktive materialer og ledende midler i katodeslammet er for det meste pulvere i nano-størrelse, som har et stort specifikt overfladeareal og høj overfladeenergi. De er tilbøjelige til agglomeration. Det traditionelle udstyr har en enkelt omrøringsmetode, hvilket er vanskeligt at danne en omfattende og høj-forskydningskraft, hvilket resulterer i, at pulverpartiklerne ikke bliver fuldstændigt spredt, og danner "hårde agglomererede" partikler - disse agglomererede partikler vil blokere elektrontransmissionskanalerne, hvilket reducerer batteriets energitæthed og kan også forårsage, at separatorens energitæthed sprækker. Især i tørmetodeprocessen er ensartetheden af ​​pulverblanding ekstremt høj (afvigelsesværdien skal være<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).

Bobletilbageholdelse og utilstrækkelig stabilitet

Uanset om det er i den våde proces til fremstilling af PVDF-gelopløsning eller i "et--fremstillingsmetoden uden gelpræparering, er luft tilbøjelig til at blive inddraget under omrøringsprocessen, hvilket resulterer i dannelsen af ​​bobler. Traditionelt udstyrs vakuumkontrolkapacitet er begrænset, og det er ikke i stand til effektivt at fjerne de små bobler i gyllen. Disse bobler vil forårsage pinholes og materialemangel defekter under elektrodebelægningsprocessen, hvilket ikke kun påvirker elektrodens udseende, men også potentielt forårsage interne kortslutninger i batteriet, hvilket alvorligt truer brugssikkerheden. Samtidig har traditionelt udstyr svært ved præcist at kontrollere gyllens temperatur og viskositet, hvilket fører til stratificering og udfældning af gyllen under opbevaring og brug, dårlig batchkonsistens og påvirker stabiliteten af ​​efterfølgende produktion - i den våde proces. i den våde ikke-gelfremstillingsproces kræves det, at udstyret samtidigt opnår høj-hastighedsspredning (1350 r/min) og præcis vakuumkontrol (-80 kPa), men traditionelt udstyr er ikke i stand til at balancere dispersionseffektivitet og gyllestabilitet.

Dårlig proceskompatibilitet og højt energiforbrug

Forskellige katodematerialer (såsom ternære materialer og lithiumjernphosphat) og forskellige homogeniseringsprocesruter har væsentligt forskellige krav til parametre som rotationshastighed, drejningsmoment, temperaturkontrol og bladstruktur af blandeudstyret. For eksempel, i LFP-systemet, på grund af dets højere densitet (2,6g/cm³ vs NCM 2,0g/cm³), er en højere rotationshastighed nødvendig for at overvinde partikelsedimentationsmodstanden, mens en for høj rotationshastighed i NCM-systemet vil få PVDF-molekylkæderne til at bryde; i den semi-tørre proces kræver "blandings-dispersion"-dobbelt-trinet, at udstyret har et stærkt drejningsmoment og intelligente temperaturkontrolmuligheder. Konventionelt udstyr er tilbøjeligt til problemer såsom materialestop i akslen, højt energiforbrug og ufuldstændig spredning ved brug. Traditionelt udstyr er for det meste af en fast struktur, ude af stand til fleksibelt at tilpasse sig forskellige proceskrav. Ved ændring af processen er det nødvendigt at udskifte udstyret eller foretage væsentlige justeringer af parametrene, hvilket er besværligt og resulterer i lav udstyrsudnyttelse og højt energiforbrug, hvilket øger virksomhedens produktionsomkostninger.

Lav produktionseffektivitet og dårlig batchkonsistens

Omrøringscyklussen for traditionelt homogeniseringsudstyr er lang. For eksempel kræver den konventionelle produktionscyklus for den våde proces mere end 12 timer. Blandt dem kræver fremstillingen af ​​PVDF-gel 4-6 timers omrøring + 12 timers henstand, hovedmaterialets infiltration kræver 5 timer, og højhastighedsdispergeringen kræver en kontinuerlig hastighed på 1300 r/min i 5 timer. Dette begrænser i høj grad produktionseffektiviteten. Samtidig mangler udstyret intelligente kontrolfunktioner og kan ikke overvåge og justere omrøringsparametrene i realtid, hvilket resulterer i store udsving i viskositet, spredningsgrad og andre indikatorer for gyllen fra forskellige partier (overstiger den nationale standard ±5% krav), påvirker konsistensen af ​​batteriprodukter og øger arbejdsbyrden og omkostningerne ved efterfølgende sortering.

Som svar på de fire kernesmerter i homogeniseringsprocessen brugte R&D-teamet fra Yushun Intelligent Equipment tre år på at udføre teknisk forskning og udvikling. Ved at integrere væskemekanik, materialevidenskab og intelligent styringsteknologi har de skabt en ny generation af intelligent dobbelt-planetblandingssystem. Med fem kernefordele løser den præcist problemerne i fremstillingen af ​​katodepastaer og bliver det foretrukne udstyr for lithiumbatterivirksomheder - at vælge Yushun intelligent dobbelt planetarisk mixer betyder i bund og grund at vælge en effektiv, stabil og energibesparende produktionsløsning- og også at vælge at forbedre produktets konkurrenceevne.

Dobbelt-planetblanding, der løser problemet med ujævn spredning

Udstyret anvender et dobbelt-bevægelsessystem med "planetrammeomdrejning + spredningsskiverotation", kombineret med et roterende skraberdesign, for at opnå 360 graders ingen-hjørneblanding og turbulent konvektion af materialerne, hvilket fuldstændigt siger farvel til blanding af døde zoner og materialerester. Blandeskovlens bundskrabedesign kombineret med den høje rundhed (mindre end 0,2 mm) af tøndens indre og den rimelige skovl-materialespalte sikrer, at materialerne på tøndevæggen og bunden kan blandes fuldt ud. Samtidig kan dispersionsskivens linjehastighed nå 25m/s, hvilket langt overstiger industriens konventionelle standarder, hvilket kan generere høj-intensitetsforskydningskraft, effektivt bryde pulveragglomereringen og kontrollere partikelstørrelsen af ​​pastaen på et ekstremt lavt niveau. De faktiske måledata viser, at sammenlignet med traditionelt udstyr er ensartetheden af ​​de forarbejdede materialer forbedret med 40%, batch-konsistensen når 99,3%, hvilket perfekt opfylder de strenge krav fra den tørre proces til ensartethed af pulverblanding og væsentligt forbedrer pulverbefugtningseffektiviteten, egnet til spredningsbehovene for forskellige katodematerialer såsom ternært og lithium.

Upercritical vakuumteknologi eliminerer risikoen for resterende bobler

Yushun Intelligent har innovativt udviklet et flertrins vakuumgradientkontrolsystem, som kan opnå et ultra-højt vakuumniveau på -98 kPa, hvilket langt overstiger vakuumniveauet for konventionelt udstyr i branchen. Samtidig anvender den to sæt mekaniske tætninger og et blødt-hårdt komposittætningsdesign samt en fuldt forseglet struktur til den planetariske transmissionskasse, der sikrer, at vakuumtrykket forbliver over -0,092 i 24 timer uden olielækage eller gaslækage. Dette effektive vakuumsystem kan hurtigt fjerne små bobler fra gyllen, hvilket øger skumdæmpningseffektiviteten med 60 %, hvilket reducerer det resterende bobleindhold til mindre end 0,01 %. Dette eliminerer defekter såsom elektrodehuller og materialemangel ved deres rod, hvilket sikrer batteriets sikkerhedsydelse. Desuden kan vakuummiljøet effektivt forhindre opløsningsmiddelfordampning og gylleoxidation, hvilket yderligere forbedrer gyllens stabilitet og opfylder de strenge vakuumkrav i den våde ikke-hærdende proces "et-trins metode"