Mesclador planetari doble intel·ligent Yushun: innovació en la tecnologia de preparació de purins de càtode de bateria de liti

Avui, a mesura que la indústria de l'energia de les bateries està accelerant el seu progrés cap a l'era del TWh, la densitat d'energia, la vida útil del cicle i el rendiment de seguretat de les bateries de liti ja s'han convertit en els indicadors clau de la competitivitat bàsica d'una empresa. I tots aquests aspectes de rendiment estan arrelats en la qualitat de la preparació de purins d'elèctrodes positius de la bateria de liti - com a "primera línia de defensa" en la producció de làmines d'elèctrodes positius de bateria de liti, la uniformitat, l'estabilitat i la dispersió de la purina d'elèctrodes positius determinen directament l'eficàcia del revestiment posterior, el rodatge i altres processos, i fins i tot influeixen en el rendiment global del producte final. Sota aquestes demandes de la indústria, Yushun Intelligent Double Planetary Mixer Machine, basant-se en la seva acumulació tècnica i els seus avenços innovadors en el camp dels equips de bateries de liti, resol amb precisió els problemes bàsics de la preparació de purins d'elèctrodes positius i es converteix en un equip clau que ajuda les empreses a reduir costos, augmentar l'eficiència i millorar la competitivitat del producte.

La pasta de càtode de bateria de liti no és només una simple barreja de materials, sinó més aviat un complex sistema col·loïdal compost per múltiples components en proporcions precises. Es pot considerar com la "solució nutritiva" de les bateries de liti i serveix com a enllaç central que connecta les matèries primeres del càtode i les cèl·lules de la bateria acabades. Els seus components principals inclouen quatre ingredients clau: materials actius de càtode (com NCM523, NCM811, fosfat de ferro de liti, etc.), agents conductors (com negre de carboni conductor, nanotubs de carboni, etc.), aglutinants (com ara poliacrilonitril, PVDF, etc.) i dissolvents orgànics (com N, N{7} dimetilacetamida} N-metilpirrolidona, etc.). Algunes formulacions també poden afegir una petita quantitat de farcits inorgànics i agents de mòlta per optimitzar el rendiment.

Aquests quatre components cadascun tenen les seves pròpies funcions i són indispensables: Els materials actius són el nucli per a l'emmagatzematge i alliberament d'energia, determinant directament la densitat d'energia i la plataforma de voltatge de la bateria; Els agents conductors són els responsables de construir una xarxa eficient de transmissió d'electrons, reduint la resistència òhmica de l'elèctrode i evitant el mal contacte entre les partícules de material actiu; L'aglutinant actua com a "cola", fixant fermament els materials actius i els agents conductors al col·lector de corrent de paper d'alumini, mantenint la integritat de l'estructura de l'elèctrode i assegurant una adhesió ferma entre el recobriment i el col·lector de corrent; Els dissolvents orgànics serveixen com a mitjà de dispersió, dissolent els aglutinants i mulla la superfície de les partícules sòlides, proporcionant una garantia per a la mescla uniforme de tots els components.

L'ideal és que la purina de càtode assoleixi els efectes de "sense aglomeració, sense bombolles, alta uniformitat i alta estabilitat", permetent que l'agent conductor cobreixi uniformement la superfície del material actiu i l'aglutinant per formar connexions efectives entre les partícules sense bloquejar els porus. Aquesta distribució uniforme a nivell microscòpic- és el requisit previ perquè les bateries de liti assoleixin un cicle de vida elevat, un rendiment elevat i una alta seguretat, i també és l'objectiu principal del procés de preparació de purins. Segons les estadístiques de la indústria, aproximadament el 15% de les fallades de rendiment de la bateria de liti s'atribueixen a defectes del procés de mescla de purins, cosa que demostra clarament la importància de la preparació de purins de càtode.

Actualment, el procés d'homogeneïtzació de purins per a pastes de càtode de bateries de liti consta principalment de quatre vies: mètode humit, mètode semi-sec, mètode sec i mètode humit sense aglutinant (mètode d'un-pas). Tot i que cadascuna d'aquestes rutes té el seu propi enfocament, totes s'enfronten a una sèrie de reptes comuns i individuals, que s'han convertit en els colls d'ampolla clau que restringeixen l'eficiència de la producció i la qualitat del producte de les empreses. Aquests es poden resumir en quatre problemes bàsics:

El problema de la dispersió desigual i l'aglomeració és destacat

Els materials actius i els agents conductors de la suspensió del càtode són majoritàriament pols de mida nano-, que tenen una gran superfície específica i una gran energia superficial. Són propensos a l'aglomeració. L'equip tradicional té un únic mètode d'agitació, que és difícil de formar una força de cisalla completa i d'alta intensitat-, donant lloc a que les partícules de pols no es dispersin completament, formant partícules "aglomerades dures" - aquestes partícules aglomerades bloquejaran els canals de transmissió d'electrons, reduint la densitat d'energia de la bateria, i també poden provocar que el separador es redueixi i la capacitat es redueixi. Especialment en el procés del mètode sec, la uniformitat de la barreja de pols és extremadament alta (el valor de desviació ha de ser<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).

Retenció de bombolles i estabilitat insuficient

Ja sigui en el procés humit per preparar la solució de gel de PVDF o en el mètode de producció "-un sol pas" sense preparació de gel, l'aire és propens a ser arrossegat durant el procés d'agitació, donant lloc a la formació de bombolles. La capacitat de control del buit dels equips tradicionals és limitada i no és capaç d'eliminar eficaçment les petites bombolles del purí. Aquestes bombolles provocaran forats i defectes d'escassetat de material durant el procés de recobriment de l'elèctrode, no només afectant la qualitat de l'aparença de l'elèctrode, sinó que també poden causar curtcircuits interns a la bateria, amenaçant seriosament la seguretat d'ús. Al mateix temps, els equips tradicionals tenen dificultats per controlar amb precisió la temperatura i la viscositat del purí, provocant l'estratificació i la precipitació del purí durant l'emmagatzematge i l'ús, una mala consistència del lot i afectant l'estabilitat de la producció posterior - en el procés humit, els equips tradicionals sovint s'enfronten a problemes com la retenció de bombolles a la solució de gel, l'estabilitat de penetració del lot insuficient i la mala estabilitat del material; En el procés de preparació de gel humit sense -, l'equip ha d'aconseguir simultàniament una dispersió d'alta-velocitat (1350 r/min) i un control precís del buit (-80 kPa), però l'equip tradicional no és capaç d'equilibrar l'eficiència de la dispersió i l'estabilitat del purí.

Poca compatibilitat de processos i alt consum d'energia

Els diferents materials de càtode (com els materials ternaris i el fosfat de ferro de liti) i les diferents rutes de procés d'homogeneïtzació tenen requisits significativament diferents per a paràmetres com ara la velocitat de rotació, el parell, el control de temperatura i l'estructura de la fulla de l'equip de mescla. Per exemple, en el sistema LFP, a causa de la seva densitat més alta (2,6 g/cm³ vs NCM 2,0 g/cm³), es necessita una velocitat de rotació més alta per superar la resistència a la sedimentació de partícules, mentre que en el sistema NCM, una velocitat de rotació excessivament alta farà que les cadenes moleculars de PVDF es trenquin; en el procés semi-sec, l'etapa dual-de "mescla-dispersió" requereix que l'equip tingui una gran sortida de parell i capacitats intel·ligents de control de temperatura. Els equips convencionals són propensos a problemes com ara embussos de material a l'eix, alt consum d'energia i dispersió incompleta quan s'utilitzen. L'equip tradicional és majoritàriament d'estructura fixa, incapaç d'adaptar-se de manera flexible als diferents requisits del procés. Quan es canvia el procés, cal reemplaçar l'equip o fer ajustos significatius als paràmetres, cosa que és feixuc i es tradueix en una baixa utilització de l'equip i un alt consum d'energia, augmentant el cost de producció de l'empresa.

Baixa eficiència de producció i mala consistència del lot

El cicle d'agitació dels equips d'homogeneïtzació tradicional és llarg. Per exemple, el cicle de producció convencional del procés humit requereix més de 12 hores. Entre ells, la preparació del gel de PVDF requereix 4-6 hores d'agitació + 12 hores de repòs, la infiltració del material principal requereix 5 hores i la dispersió d'alta velocitat requereix una velocitat contínua de 1300 r/min durant 5 hores. Això restringeix molt l'eficiència de la producció. Al mateix temps, l'equip no té capacitats de control intel·ligent i no pot controlar i ajustar els paràmetres d'agitació en temps real, donant lloc a grans fluctuacions de viscositat, grau de dispersió i altres indicadors de purins de diferents lots (superant el requisit estàndard nacional de ± 5%), afectant la consistència dels productes de la bateria i augmentant la càrrega de treball i el cost de la classificació i prova posteriors.

En resposta als quatre punts principals del procés d'homogeneïtzació, l'equip d'R + D de Yushun Intelligent Equipment va passar tres anys realitzant investigació i desenvolupament tècnics. En integrar la mecànica de fluids, la ciència dels materials i la tecnologia de control intel·ligent, han creat una nova generació de sistemes intel·ligents de mescla dual-planeta. Amb cinc avantatges bàsics, soluciona amb precisió els problemes en la preparació de pastes de càtode i es converteix en l'equip preferit per a les empreses de bateries de liti - escollir el mesclador planetari doble intel·ligent Yushun significa essencialment triar una solució de producció eficient, estable i d'estalvi d'energia-, i també triar millorar la competitivitat del producte.

Barreja de compostos-planetats duals, solucionant el problema de la dispersió desigual

L'equip adopta un sistema de moviment dual -de "revolució del marc del planeta + rotació del disc de dispersió", combinat amb un disseny de raspador rotatiu, per aconseguir una barreja de 360 ​​graus sense -cantons i una convecció turbulenta dels materials, acomiadant completament de la barreja de zones mortes i residus de material. El disseny de raspat inferior de la paleta de mescla, combinat amb l'alta rodonesa (menys de 0,2 mm) de l'interior del canó i la bretxa raonable del material de la paleta-, garanteix que els materials de la paret i el fons del canó es puguin barrejar completament. Al mateix temps, la velocitat de la línia del disc de dispersió pot arribar als 25 m/s, superant amb escreix els estàndards convencionals de la indústria, que pot generar força de cisalla d'alta intensitat-, trencar eficaçment l'aglomeració de pols i controlar la mida de les partícules de la pasta a un nivell extremadament baix. Les dades de mesura reals mostren que, en comparació amb els equips tradicionals, la uniformitat dels materials processats ha millorat en un 40%, la consistència del lot arriba al 99,3%, complint perfectament amb els estrictes requisits del procés sec per a la uniformitat de la barreja de pols i millorant significativament l'eficiència de la humectació de la pols, adequada per a les necessitats de dispersió de diversos materials catòdics com el fosfor iternari i liti.

La tecnologia de buit supercrítica elimina el risc de bombolles residuals

Yushun Intelligent ha desenvolupat de manera innovadora un sistema de control de gradient de buit en diverses etapes, que pot assolir un nivell de buit ultra{-alt de -98 kPa, superant amb escreix el nivell de buit dels equips convencionals de la indústria. Al mateix temps, adopta dos conjunts de segells mecànics i un disseny de segell dur-suau, així com una estructura totalment segellada per a la caixa de transmissió planetària, que garanteix que la pressió de buit es mantingui per sobre de -0,092 durant 24 hores sense cap fuga d'oli ni de gas. Aquest eficaç sistema de buit pot eliminar ràpidament les petites bombolles del purí, augmentant l'eficiència de l'eliminació d'escuma en un 60%, reduint el contingut de bombolles residuals a menys del 0,01%. Això elimina defectes com els forats dels elèctrodes i l'escassetat de material a l'arrel, garantint el rendiment de seguretat de la bateria. A més, l'entorn de buit pot prevenir eficaçment l'evaporació del dissolvent i l'oxidació de les purins, millorant encara més l'estabilitat del purí i complint els estrictes requisits de buit del procés humit sense curar "mètode d'un sol pas"