Mixer planetar dublu inteligent Yushun: inovarea tehnologiei de preparare a șlamului catodic bateriei cu litiu

Astăzi, pe măsură ce industria bateriilor își accelerează progresul către era TWh, densitatea energiei, ciclul de viață și performanța de siguranță a bateriilor cu litiu au devenit deja indicatorii cheie ai competitivității de bază a unei companii. Și toate aceste aspecte de performanță sunt înrădăcinate în calitatea pregătirii șlamului cu electrozi pozitivi ai bateriei cu litiu - ca „prima linie de apărare” în producția de foi de electrozi pozitivi pentru baterii cu litiu, uniformitatea, stabilitatea și dispersia șlamului cu electrozi pozitivi determină în mod direct eficacitatea acoperirii ulterioare, a rulării și a altor procese ulterioare și chiar influențează performanța generală a produsului final al bateriei. În conformitate cu astfel de cerințe ale industriei, mașina de amestecare planetară dublă Yushun, bazându-se pe acumularea sa tehnică și progresele inovatoare în domeniul echipamentelor bateriilor cu litiu, rezolvă cu precizie problemele de bază ale pregătirii nămolului cu electrozi pozitivi și devine un echipament cheie care ajută întreprinderile să reducă costurile, să crească eficiența și să sporească competitivitatea produselor.

Pasta catodică a bateriei cu litiu nu este doar un simplu amestec de materiale, ci mai degrabă un sistem coloidal complex compus din mai multe componente în proporții precise. Poate fi considerată „soluția nutritivă” a bateriilor cu litiu și servește drept legătură centrală care conectează materiile prime ale catodului și celulele bateriei finite. Componentele sale principale includ patru ingrediente cheie: materiale active catodice (cum ar fi NCM523, NCM811, fosfat de fier litiu etc.), agenți conductivi (cum ar fi negru de fum conductiv, nanotuburi de carbon etc.), lianți (cum ar fi poliacrilonitril, PVDF etc.) și solvenți organici (cum ar fi N, N{{7}acetamida}, N{7} N-metilpirolidonă etc.). Unele formulări pot adăuga, de asemenea, o cantitate mică de umpluturi anorganice și agenți de măcinare pentru a optimiza performanța.

Aceste patru componente au fiecare funcții proprii și sunt indispensabile: Materialele active sunt nucleul pentru stocarea și eliberarea energiei, determinând direct densitatea energetică și platforma de tensiune a bateriei; Agenții conductivi sunt responsabili pentru construirea unei rețele eficiente de transmisie a electronilor, reducând rezistența ohmică a electrodului și evitând contactul slab între particulele de material activ; Liantul acționează ca „clei”, fixând ferm materialele active și agenții conductivi pe colectorul de curent din folie de aluminiu, menținând integritatea structurii electrodului și asigurând o aderență fermă între acoperire și colectorul de curent; Solvenții organici servesc ca mediu de dispersie, dizolvând lianții și umezind suprafața particulelor solide, oferind o garanție pentru amestecarea uniformă a tuturor componentelor.

În mod ideal, suspensia catodică ar trebui să obțină efectele „fără aglomerare, fără bule, uniformitate ridicată și stabilitate ridicată”, permițând agentului conductor să acopere uniform suprafața materialului activ și liantului să formeze conexiuni eficiente între particule fără a bloca porii. Această distribuție uniformă la nivel microscopic-este condiția prealabilă pentru ca bateriile cu litiu să obțină un ciclu de viață ridicat, o performanță ridicată și o siguranță ridicată și este, de asemenea, obiectivul principal al procesului de preparare a nămolului. Conform statisticilor din industrie, aproximativ 15% din defecțiunile de performanță ale bateriei cu litiu sunt atribuite defectelor procesului de amestecare a șlamului, ceea ce demonstrează în mod clar importanța preparării suspensiei catodice.

În prezent, procesul de omogenizare a nămolului pentru pastele catodice pentru baterii cu litiu constă în principal din patru căi: metoda umedă, metoda semi-uscata, metoda uscată și metoda umedă fără liant (metoda într-un-pas). Deși fiecare dintre aceste rute are propriul accent, toate se confruntă cu o serie de provocări comune și individuale, care au devenit blocajele cheie care limitează eficiența producției și calitatea produsului a întreprinderilor. Acestea pot fi rezumate în patru probleme de bază:

Problema dispersiei neuniforme și a aglomerării este proeminentă

Materialele active și agenții conductori din suspensia catodică sunt în mare parte pulberi de dimensiuni nano-, care au o suprafață specifică mare și o energie de suprafață mare. Sunt predispuse la aglomerare. Echipamentul tradițional are o singură metodă de agitare, care este dificil să formeze o forță de forfecare cuprinzătoare și de mare-intensitate, rezultând ca particulele de pulbere să nu fie complet dispersate, formând particule „aglomerate dure” - aceste particule aglomerate vor bloca canalele de transmisie a electronilor, reducând densitatea energiei bateriei și pot cauza, de asemenea, crăparea și scăderea capacității separatorului. În special în procesul cu metoda uscată, uniformitatea amestecării pulberii este extrem de mare (valoarea abaterii trebuie să fie<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).

Retenție de bule și stabilitate insuficientă

Fie în procesul umed de preparare a soluției de gel PVDF, fie în metoda de producție „-un singur pas” fără prepararea gelului, aerul este predispus să fie antrenat în timpul procesului de agitare, ceea ce duce la formarea de bule. Capacitatea de control al vidului a echipamentelor tradiționale este limitată și nu poate elimina eficient bulele mici din suspensie. Aceste bule vor provoca găuri și defecte de lipsă de material în timpul procesului de acoperire a electrodului, nu numai că afectează calitatea aspectului electrodului, ci și pot cauza scurtcircuite interne în baterie, amenințănd serios siguranța utilizării. În același timp, echipamentele tradiționale întâmpină dificultăți în a controla cu precizie temperatura și vâscozitatea nămolului, ceea ce duce la stratificarea și precipitarea nămolului în timpul depozitării și utilizării, consistența slabă a lotului și afectând stabilitatea producției ulterioare - în procesul umed, echipamentele tradiționale se confruntă adesea cu probleme cum ar fi reținerea bulelor în soluția de gel, stabilitatea insuficientă a penetrării materialului în lot; în procesul de preparare umedă fără gel, echipamentul trebuie să realizeze simultan o viteză mare de dispersie (1350 r/min) și un control precis al vidului (-80 kPa), dar echipamentele tradiționale nu sunt capabile să echilibreze eficiența dispersiei și stabilitatea nămolului.

Compatibilitate slabă cu procesele și consum mare de energie

Materialele catodice diferite (cum ar fi materialele ternare și fosfatul de litiu și fier) ​​și diferitele rute ale procesului de omogenizare au cerințe semnificativ diferite pentru parametri precum viteza de rotație, cuplul, controlul temperaturii și structura lamei echipamentului de amestecare. De exemplu, în sistemul LFP, datorită densității sale mai mari (2,6g/cm³ față de NCM 2,0g/cm³), este necesară o viteză de rotație mai mare pentru a depăși rezistența la sedimentarea particulelor, în timp ce în sistemul NCM, o viteză de rotație excesiv de mare va determina ruperea lanțurilor moleculare PVDF; în procesul semi-uscat, etapa duală-de „amestecare-dispersie” necesită ca echipamentul să aibă un cuplu puternic și capabilități inteligente de control al temperaturii. Echipamentele convenționale sunt predispuse la probleme, cum ar fi blocarea materialului în arbore, consum mare de energie și dispersie incompletă atunci când sunt utilizate. Echipamentul tradițional are în mare parte o structură fixă, incapabil să se adapteze flexibil la diferite cerințe ale procesului. La schimbarea procesului, este necesar să înlocuiți echipamentul sau să faceți ajustări semnificative ale parametrilor, ceea ce este greoi și are ca rezultat utilizarea redusă a echipamentului și consumul ridicat de energie, crescând costul de producție al întreprinderii.

Eficiență scăzută a producției și consistență slabă a lotului

Ciclul de agitare al echipamentelor tradiționale de omogenizare este lung. De exemplu, ciclul de producție convențional al procesului umed necesită mai mult de 12 ore. Dintre acestea, prepararea gelului PVDF necesită 4-6 ore de agitare + 12 ore de repaus, infiltrarea materialului principal necesită 5 ore, iar dispersia de mare viteză necesită o viteză continuă de 1300 r/min timp de 5 ore. Acest lucru limitează sever eficiența producției. În același timp, echipamentul nu are capacități de control inteligent și nu poate monitoriza și ajusta parametrii de agitare în timp real, ceea ce duce la fluctuații mari ale vâscozității, gradului de dispersie și alți indicatori ai nămolului din diferite loturi (depășind cerințele standardului național de ± 5%), afectând consistența produselor baterie și crescând volumul de lucru și costul sortării și testării ulterioare.

Ca răspuns la cele patru puncte critice ale procesului de omogenizare, echipa de cercetare și dezvoltare a Yushun Intelligent Equipment a petrecut trei ani efectuând cercetare și dezvoltare tehnică. Prin integrarea mecanicii fluidelor, știința materialelor și a tehnologiei de control inteligent, au creat o nouă generație de sisteme inteligente de amestecare cu două-planete. Cu cinci avantaje esențiale, rezolvă cu precizie problemele legate de prepararea pastelor catodice și devine echipamentul preferat pentru întreprinderile cu baterii cu litiu - alegerea mixerului planetar dublu inteligent Yushun înseamnă în esență alegerea unei soluții de producție eficiente, stabile și economisitoare de energie-și, de asemenea, alegerea creșterii competitivității produselor.

Amestecare dual-compuși cu planete, rezolvând problema dispersiei neuniforme

Echipamentul adoptă un sistem dual-de mișcare de „revoluție planetară + rotație disc de dispersie”, combinat cu un design cu racletă rotativă, pentru a obține amestecarea la 360 de grade fără colț și convecția turbulentă a materialelor, luând complet rămas bun de la amestecarea zonelor moarte și a reziduurilor de material. Designul de răzuire inferioară a paletei de amestecare, combinat cu rotunjimea ridicată (mai puțin de 0,2 mm) a interiorului butoiului și spațiul rezonabil al materialului de la paleta-, asigură că materialele de pe peretele și fundul butoiului pot fi complet amestecate. În același timp, viteza liniei discului de dispersie poate atinge 25 m/s, depășind cu mult standardele convenționale ale industriei, care poate genera forță de forfecare de intensitate mare-, poate sparge eficient aglomerarea pulberii și poate controla dimensiunea particulelor pastei la un nivel extrem de scăzut. Datele reale de măsurare arată că, în comparație cu echipamentele tradiționale, uniformitatea materialelor prelucrate s-a îmbunătățit cu 40%, consistența lotului ajunge la 99,3%, îndeplinind perfect cerințele stricte ale procesului uscat pentru uniformitatea amestecării pulberii și îmbunătățind semnificativ eficiența de umectare a pulberii, potrivite pentru nevoile de dispersie a diferitelor materiale catodice, cum ar fi fosfatul iternar și litiu.

Tehnologia de vid supercritic elimină riscul de bule reziduale

Yushun Intelligent a dezvoltat în mod inovator un sistem de control al gradientului de vid în mai multe-etape, care poate atinge un nivel de vid ultra{-înalt de -98 kPa, depășind cu mult nivelul de vid al echipamentelor convenționale din industrie. În același timp, adoptă două seturi de etanșări mecanice și un design moale-de etanșare din compozit dur, precum și o structură complet etanșă pentru cutia de transmisie planetară, asigurând că presiunea vacuumului rămâne peste -0,092 timp de 24 de ore fără scurgeri de ulei sau de gaz. Acest sistem eficient de vid poate îndepărta rapid bulele minuscule din suspensie, crescând eficiența antispumante cu 60%, reducând conținutul de bule reziduale la mai puțin de 0,01%. Acest lucru elimină defecte precum găurile electrozilor și lipsa de material la rădăcină, asigurând performanța de siguranță a bateriei. Mai mult, mediul de vid poate preveni eficient evaporarea solventului și oxidarea șlamului, sporind și mai mult stabilitatea șlamului și îndeplinind cerințele stricte de vid ale procesului umed fără întărire „metoda într-o singură etapă”