Zariadenia na spracovanie a miešanie prášku z batérie: Praktický sprievodca výberom

Keď sa pilotná batériová formulácia presunie do výroby, prvá várka zvyčajne zlyhá nie kvôli chémii, ale kvôli miešaniu. Suspenzia, ktorá v 20-litrovej laboratórnej nádobe vyzerala hladko, vychádza z 1000-litrovej nádrže s aglomerátmi, zachyteným vzduchom a viskozitou, ktorá sa mení z dávky na dávku. Hlavnou príčinou je takmer vždy nesúlad zariadenia: prášok sa spracováva strojom, ktorý nie je navrhnutý pre jeho veľkosť častíc, viskozitu alebo citlivosť na strih. Tento článok vysvetľuje, ako sa v priemyselnej praxi vyberá zariadenie na spracovanie a miešanie práškových batérií, čo sa deje v každej fáze procesu a na ktorých špecifikáciách najviac záleží predtým, ako investujete kapitál do výrobnej linky.

Čo zahŕňa spracovanie a miešanie batériového prášku

Výroba batérií sa delí na dve zásadne odlišné operácie: spracovanie suchého prášku a miešanie mokrej suspenzie. Suché spracovanie zahŕňa príjem, skladovanie, dopravu a miešanie aktívneho materiálu (NCM, LFP, grafit, kremíkovo-uhlíkové kompozity), vodivého uhlíka a práškového spojiva. Mokré miešanie začína, keď sa pridá rozpúšťadlo (NMP alebo voda), a pokračuje cez namáčanie, dispergovanie, miesenie a odvzdušňovanie, kým nie je kaša pripravená na poťahovanie.

Záver, ktorý platí v každej úspešnej línii, je jednoduchý: suché miešanie určuje počiatočnú distribúciu zložiek, zatiaľ čo mokré miešanie určuje konečnú kvalitu disperzie. Ani jedno štádium nemôže plne kompenzovať zlú prácu v druhom.

• Suché miešanie: pred pridaním rozpúšťadla homogenizujte práškové zložky; spoločným cieľom je RSD pod 5 % pre distribúciu vodivého uhlíka a spojiva.
• Zmáčanie: zaveďte rozpúšťadlo tak, aby kvapalina nahradila vzduch na povrchu častíc; kvalita zmáčania rozhoduje o tom, ako rýchlo sa aglomeráty rozpadnú.
• Disperzia: použite strih na redukciu aglomerátov smerom k primárnym časticiam; konečná rýdzosť sa zvyčajne kontroluje Hegmanovým meradlom.
• Odvzdušnenie: odstráňte bubliny vo vákuu; zachytený vzduch spôsobuje po nanesení dierky a pórovitosť.
• Konečné nastavenie: pridajte rozpúšťadlo alebo roztok spojiva, aby ste dosiahli viskozitu náteru a obsah pevných látok.

Tieto operácie sa zriedka vyskytujú na jednom stroji, pokiaľ nie je zariadenie špecificky navrhnuté ako kombinovaná procesná jednotka.

Prispôsobenie vybavenia každej fáze procesu

Pred výberom stroja definujte povinnosť. Viskozita, požiadavka na strih, úroveň vákua a veľkosť šarže každá poukazuje na inú triedu zariadení na spracovanie a miešanie práškových batérií.

Miešanie suchého prášku: pásové a kužeľové miešačky

Na predbežné zmiešavanie aktívneho materiálu s vodivým uhlíkom a suchým spojivom je praktickou predvolbou pásová miešačka alebo kužeľová miešačka, pretože vystavuje veľký povrch prášku jemnému obratu bez poškodenia tvaru častíc. Vákuový pásový mixér typu V pridáva vákuum, ktoré obmedzuje zachytávanie vlhkosti pre hygroskopické prášky. Výrobná prax ukazuje, že 15 až 30 minút miešania zvyčajne stačí na dosiahnutie RSD pod 5 % pre dobre dávkované prísady. Pri nákupe záleží na konštrukcii vypúšťania, pomere plnenia a na tom, ako ľahko je možné stroj vyčistiť medzi dávkami.

Vákuový pásový mixér série TOPH2031 Tento mixér kombinuje vákuové miešanie typu V s dizajnom pásky, ktorý ponúka jemný obrat prášku, nízke nasávanie vlhkosti a efektívne vybíjanie, vďaka čomu je spoľahlivým riešením predmiešania pre hygroskopické materiály batérií. Zobraziť produkt →

Miešanie kalov s vysokou viskozitou: vákuové dvojité planétové miešačky

Katódové kaly v NMP bežne dosahujú 5 000 až 50 000 mPa.s a formulácie s vysokým zaťažením presahujú 100 000 mPa.s. Pri tejto konzistencii konvenčné miešadlo s horným vstupom vytvára pohyblivý kanál okolo hriadeľa, zatiaľ čo mŕtve zóny zostávajú pri stene. Dvojitý planétový mixér otáča dve miešadlá okolo nádrže, pričom sa tiež otáčajú okolo svojich vlastných osí, pričom neustále presmerujú tok a pretláčajú každú časť kalu cez lopatky. V kombinácii s vákuovým krytom a škrabkou na stenu ide o konfiguráciu, ktorú väčšina výrobných liniek používa na konečnú disperziu suspenzií NCM a LFP.

Priemyselný dvojitý planétový mixér radu TOPH2014 LGXJ Táto priemyselná dvojitá planétová miešačka, navrhnutá pre suspenzie s vysokou viskozitou až do 3 000 000 cP, je vybavená dvojitými miešadlami a vysokorýchlostným disperzným hriadeľom, vďaka čomu je voľbou výrobnej triedy pre finálnu disperziu suspenzií batérií NCM a LFP. Zobraziť produkt →

Kontrola disperzie a jemnosti: vysokorýchlostné dispergátory

Nie každá kaša potrebuje planetárne miesenie. Anódové kaly na vodnej báze pri 2 000 až 5 000 mPa·s sa často úspešne dispergujú pomocou vysokorýchlostného dispergátora, kde zúbkovaná čepeľ generuje vysoký strih na svojom okraji. Dispergátor je tiež užitočný ako krok predmiešania pred planetárnym cyklom, ktorý rýchlo zmáča prášok. Praktické pravidlo: ak je materiál citlivý na strih a cieľová jemnosť sa dosiahne v priebehu niekoľkých minút, použite dispergátor; ak je materiál viskóznejší a potrebuje dlhší čas zotrvania vo vákuu, použite planetárny stroj.

Disperzné krivky porovnávajú vákuovú dvojitú planétovú miešačku s konvenčným jednohriadeľovým miešadlom pre rovnakú formuláciu NCM; hodnoty predstavujú typickú veľkosť aglomerátu D50 počas miešania.

Vysokorýchlostný dispergátor FL série TOPH51 Tento vysokorýchlostný dispergátor pracuje s tekutými a pevnými a kvapalnými materiálmi s minimálnou absorpciou vzduchu, čo umožňuje rýchle rozpúšťanie a disperziu jemných častíc medzi nátermi, farbivami, pigmentmi a lepidlami, čím dopĺňa planetárne mixéry pre kroky predzmiešania s nižšou viskozitou. Zobraziť produkt →

Typické viskozitné okná na prvý pohľad

Nižšie uvedená tabuľka umiestňuje typické rodiny batériových kalov na logaritmickú stupnicu, pretože viskozita má niekoľko rádov.

Hodnoty viskozity sú typické výrobné rozsahy pre batériové kalové systémy, merané pri nízkych referenčných podmienkach.

Špecifikácie, ktoré rozhodujú o kúpe

V praxi je rozpočet len zriedka rozhodujúcim faktorom; špecifikácie, ktoré sa počas vyjednávania javia ako zanedbateľné, sa počas uvádzania do prevádzky stanú ťažkými poruchami. Štyri kontrolné body si zaslúžia pozornosť v každej RFQ.

V prípade liniek, ktoré sa škálujú od pilota po výrobu, je prispôsobenie prietokového poľa rovnako dôležité ako prispôsobenie objemu nádoby. Používa veľa dodávateľov výpočtová analýza dynamiky tekutín (CFD). predpovedať rýchlostné profily, mŕtve zóny a rozloženie šmyku pred výrobou; ten istý nástroj podporuje zväčšenie, keď je výrobná nádoba niekoľkonásobne väčšia ako pilotná jednotka.

Pri hodnotení dodávateľov pre nový závod na výrobu batérií si vyžiadajte referencie od zariadení s podobným zložením. Užitočným východiskovým bodom je zdokumentovať, ako funguje miešacie zariadenie projektové línie priemyslu lítiových batérií , pretože recepty na kašu sa medzi výrobcami batérií výrazne líšia.

Anatómia vákuového planetárneho mixéra

Nižšie uvedený diagram ukazuje typický vákuový dvojitý planétový mixér pre vysokoviskózne kaly z batérií. Porovnanie rozloženia komponentov uľahčuje čítanie cenových ponúk, pretože dodávatelia sa líšia najmä usporiadaním pohonu, dizajnom škrabiek a kvalitou vákuového tesnenia.

1. Vákuový kryt
2. Vákuový a práškový nabíjací port
3. Dvojité planétové hnacie hriadele
4. Lopatky rámového typu
5. Škrabka na stenu
6. Telo nádoby s plášťom
7. Spodný vypúšťací ventil

Dva hriadele sa otáčajú okolo stredu cievy aj na svojich vlastných osiach. Tento dvojitý pohyb udržuje suspenziu 100 000 mPa·s v pohybe namiesto rotácie ako jednej hmoty.

Praktický kontrolný zoznam výberu

Tento zoznam použite pri preverovaní zariadení na spracovanie a miešanie prášku z batérie; šetrí čas pre kupujúceho aj dodávateľa.

• Definujte východiskový prášok: sypnú hustotu, veľkosť častíc D50, citlivosť na vlhkosť a sypný uhol.
• Definujte koncový bod kalu: cieľovú viskozitu, obsah pevných látok, jemnosť a teplotný limit.
• Potvrďte zaťaženie pri vrchole viskozity počas zvlhčovania, nie pri priemernej viskozite konečnej suspenzie.
• Skontrolujte vákuovú schopnosť a či dizajn tesnenia obsahuje výpary rozpúšťadla.
• Overte prístup k čisteniu pre rýchlu výmenu produktu, najmä pri prepínaní chemických katód.
• Ak je objem výroby vo vašom závode nový, vyžiadajte si údaje o zväčšení z pilotného stroja.

Často kladené otázky

Rýchle odpovede na otázky, ktoré sa najčastejšie vyskytujú pri projektoch miešania kalov z batérií.