Yushunin älykäs kaksoisplaneettasekoitin: litiumparistokatodilietteen valmistusteknologian innovaatio

Nykyään, kun akkuteollisuus kiihtyy kohti TWh-aikakautta, litiumakkujen energiatiheydestä, käyttöiästä ja turvallisuudesta on jo tullut yrityksen ydinkilpailukyvyn avainindikaattoreita. Ja kaikki nämä suorituskykynäkökohdat perustuvat litiumakun positiivisen elektrodilietteen valmistuksen laatuun - "ensimmäisenä puolustuslinjana" litiumpariston positiivisten elektrodilevyjen valmistuksessa. Positiivisen elektrodilietteen tasaisuus, stabiilisuus ja hajonta määräävät suoraan myöhempien päällystys-, valssaus- ja muiden prosessien tehokkuuden ja vaikuttavat jopa lopullisen akun kokonaissuorituskykyyn. Tällaisten teollisuuden vaatimusten mukaisesti Yushun Intelligent Double Planetary Mixer Machine, joka luottaa tekniseen kertymiseensa ja innovatiivisiin läpimurtoihin litiumakkulaitteiden alalla, ratkaisee tarkasti positiivisen elektrodilietteen valmistuksen ydinongelmat ja siitä tulee keskeinen laite, joka auttaa yrityksiä vähentämään kustannuksia, lisäämään tehokkuutta ja parantamaan tuotteiden kilpailukykyä.

Litiumakkukatodipasta ei ole pelkkä materiaalien seos, vaan monimutkainen kolloidinen järjestelmä, joka koostuu useista komponenteista tarkassa suhteessa. Sitä voidaan pitää litiumakkujen "ravinneliuoksena" ja se toimii ydinlinkkinä, joka yhdistää katodin raaka-aineet ja valmiit akkukennot. Sen pääkomponentit sisältävät neljä keskeistä ainesosaa: katodiaktiiviset materiaalit (kuten NCM523, NCM811, litiumrautafosfaatti jne.), johtavat aineet (kuten johtava hiilimusta, hiilinanoputket jne.), sideaineet (kuten polyakryylinitriili, PVDF jne.) ja orgaaniset liuottimet (kuten NCM523, dimetyyliasetidi) N-metyylipyrrolidoni jne.). Jotkut formulaatiot voivat myös lisätä pienen määrän epäorgaanisia täyteaineita ja jauhatusaineita suorituskyvyn optimoimiseksi.

Näillä neljällä komponentilla on kullakin omat tehtävänsä ja ne ovat välttämättömiä: Aktiiviset materiaalit ovat energian varastoinnin ja vapautumisen ydin, jotka määrittävät suoraan akun energiatiheyden ja jännitetason; Johtavat aineet ovat vastuussa tehokkaan elektronien siirtoverkon rakentamisesta, elektrodin ohmisen vastuksen vähentämisestä ja aktiivisen materiaalin hiukkasten välisen huonon kontaktin välttämisestä; Sideaine toimii "liimana" kiinnittäen aktiiviset materiaalit ja johtavat aineet lujasti alumiinifolion virrankerääjään, säilyttäen elektrodirakenteen eheyden ja varmistaen pinnoitteen ja virrankerääjän välisen lujan tarttumisen; Orgaaniset liuottimet toimivat dispersioväliaineena, joka liuottaa sideaineet ja kostuttaa kiinteiden hiukkasten pinnan, mikä takaa kaikkien komponenttien tasaisen sekoittumisen.

Ihannetapauksessa katodilietteen tulisi saavuttaa "ei agglomeraatiota, ei kuplia, korkea tasaisuus ja korkea stabiilisuus", jolloin johtava aine voi peittää tasaisesti aktiivisen materiaalin ja sideaineen pinnan muodostaen tehokkaat yhteydet hiukkasten välille tukkimatta huokosia. Tämä mikroskooppinen-tasoinen tasainen jakautuminen on edellytys sille, että litiumparistot saavuttavat pitkän käyttöiän, korkean suorituskyvyn ja korkean turvallisuuden, ja se on myös lietteen valmistusprosessin ydintavoite. Alan tilastojen mukaan noin 15 % litiumakun toimintahäiriöistä johtuu lietteen sekoitusprosessin vioista, mikä osoittaa selvästi katodilietteen valmistuksen tärkeyden.

Tällä hetkellä litiumparistokatodipastan lietteen homogenointiprosessi koostuu pääasiassa neljästä reitistä: märkämenetelmä, puolikuiva menetelmä, kuivamenetelmä ja märkämenetelmä ilman sideainetta (yksivaiheinen menetelmä). Vaikka jokaisella näistä reiteistä on oma painopisteensä, niillä kaikilla on joukko yhteisiä ja yksilöllisiä haasteita, joista on tullut yritysten tuotannon tehokkuutta ja tuotteiden laatua rajoittavia keskeisiä pullonkauloja. Nämä voidaan tiivistää neljään ydinongelmaan:

Epätasaisen leviämisen ja agglomeroitumisen ongelma on näkyvä

Katodilietteen aktiiviset materiaalit ja johtavat aineet ovat enimmäkseen nano-kokoisia jauheita, joilla on suuri ominaispinta-ala ja korkea pintaenergia. Ne ovat alttiita agglomeroitumiselle. Perinteisissä laitteissa on yksi sekoitusmenetelmä, jolla on vaikea muodostaa kattavaa ja korkean{3}}intensiteetin leikkausvoimaa, mikä johtaa siihen, että jauhehiukkaset eivät ole täysin dispergoituneet, jolloin muodostuu "kovia agglomeroituneita" hiukkasia - nämä agglomeroituneet hiukkaset tukkivat elektronien siirtokanavat vähentäen akun energiatiheyttä ja voivat myös aiheuttaa erottimen halkeamisen. Erityisesti kuivamenetelmässä jauheen sekoituksen tasaisuus on erittäin korkea (poikkeamaarvon tulee olla<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).

Kuplan pysyminen ja riittämätön vakaus

Olipa kyseessä märkäprosessi PVDF-geeliliuoksen valmistamiseksi tai "yksivaiheisessa" tuotantomenetelmässä ilman geelin valmistusta, ilma on altis kulkeutumaan mukaan sekoitusprosessin aikana, mikä johtaa kuplien muodostumiseen. Perinteisten laitteiden tyhjiönsäätökapasiteetti on rajallinen, eikä se pysty tehokkaasti poistamaan lietteen pieniä kuplia. Nämä kuplat aiheuttavat reikiä ja materiaalivajeita elektrodin pinnoitusprosessin aikana, mikä ei vaikuta ainoastaan ​​elektrodin ulkonäön laatuun, vaan voi myös aiheuttaa sisäisiä oikosulkuja akussa, mikä uhkaa vakavasti käyttöturvallisuutta. Samaan aikaan perinteisillä laitteilla on vaikeuksia kontrolloida tarkasti lietteen lämpötilaa ja viskositeettia, mikä johtaa lietteen kerrostumiseen ja saostumiseen varastoinnin ja käytön aikana, huonoon erän sakeuteen ja vaikuttaa myöhemmän tuotannon stabiiliuteen - märkäprosessissa. Perinteisillä laitteilla on usein ongelmia, kuten kuplien retentio geeliliuoksessa, stabiilisuus, riittämättömyys ja vanhentunut materiaali; märässä ei--geelivalmistusprosessissa laitteiston on saavutettava samanaikaisesti suuri-nopeusdispersio (1350 r/min) ja tarkka alipainesäätö (-80 kPa), mutta perinteiset laitteet eivät pysty tasapainottamaan dispersion tehokkuutta ja lietteen stabiilisuutta.

Huono prosessiyhteensopivuus ja korkea energiankulutus

Eri katodimateriaaleilla (kuten kolmikomponenttisilla materiaaleilla ja litiumrautafosfaatilla) ja erilaisilla homogenointiprosessien reiteillä on merkittävästi erilaiset vaatimukset parametreille, kuten sekoituslaitteiston pyörimisnopeus, vääntömomentti, lämpötilan säätö ja siipirakenne. Esimerkiksi LFP-järjestelmässä sen suuremman tiheyden vuoksi (2,6 g/cm³ vs. NCM 2,0 g/cm³) tarvitaan suurempi pyörimisnopeus hiukkasten sedimentaatiovastuksen voittamiseksi, kun taas NCM-järjestelmässä liian suuri pyörimisnopeus aiheuttaa PVDF-molekyyliketjujen katkeamisen; puolikuivassa prosessissa "sekoitus-dispersio"-kaksi-vaiheessa vaatii laitteelta vahvan vääntömomentin ja älykkäitä lämpötilansäätöominaisuuksia. Perinteiset laitteet ovat alttiita ongelmille, kuten materiaalin juuttumiselle akseliin, suurelle energiankulutukselle ja epätäydelliselle leviämiselle sitä käytettäessä. Perinteiset laitteet ovat pääosin kiinteärakenteisia, eivätkä pysty joustavasti mukautumaan erilaisiin prosessivaatimuksiin. Prosessia vaihdettaessa joudutaan vaihtamaan laitteita tai tekemään merkittäviä muutoksia parametreihin, mikä on raskasta ja johtaa alhaiseen laitteiden käyttöasteeseen ja korkeaan energiankulutukseen, mikä nostaa yrityksen tuotantokustannuksia.

Alhainen tuotantotehokkuus ja huono eräkonsistenssi

Perinteisten homogenointilaitteiden sekoitusjakso on pitkä. Esimerkiksi märkäprosessin perinteinen tuotantosykli vaatii yli 12 tuntia. Niistä PVDF-geelin valmistaminen vaatii 4-6 tuntia sekoitusta + 12 tuntia seisotusta, päämateriaalin tunkeutuminen 5 tuntia ja nopea dispersio vaatii jatkuvan nopeuden 1300 r/min 5 tunnin ajan. Tämä rajoittaa voimakkaasti tuotannon tehokkuutta. Samaan aikaan laitteesta puuttuu älykkäitä ohjausominaisuuksia, eikä se pysty valvomaan ja säätämään sekoitusparametreja reaaliajassa, mikä johtaa suuriin vaihteluihin eri erien lietteen viskositeetissa, dispersioasteessa ja muissa indikaattoreissa (yli kansallisen standardin ±5 % vaatimuksen), mikä vaikuttaa akkutuotteiden sakeuteen ja lisää lajittelun työmäärää ja testauskustannuksia.

Vastauksena homogenointiprosessin neljään keskeiseen kipukohtaan Yushun Intelligent Equipmentin T&K-tiimi käytti kolme vuotta teknisen tutkimuksen ja kehityksen suorittamiseen. Integroimalla nestemekaniikan, materiaalitieteen ja älykkään ohjaustekniikan he ovat luoneet uuden sukupolven älykkään kaksoisplaneetan sekoitusjärjestelmän. Viidellä keskeisellä edulla se ratkaisee tarkasti katodipastan valmistukseen liittyvät ongelmat ja siitä tulee litiumparistoyritysten ensisijainen laitteisto - Yushunin älykkään kaksoisplaneettasekoittimen valinta tarkoittaa käytännössä tehokkaan, vakaan ja energiaa säästävän-tuotantoratkaisun valintaa sekä tuotteiden kilpailukyvyn parantamista.

Kaksois-planeetan sekoitus, joka ratkaisee epätasaisen leviämisen ongelman

Laitteessa on kaksoisliikejärjestelmä, jossa on "planeetan kehyksen kierros + dispersiolevyn kierto", yhdistettynä pyörivään kaavinrakennelmaan, jotta saavutetaan 360 asteen kulmien sekoittuminen ilman- ja materiaalien pyörteinen konvektio, mikä jättää kokonaan hyvästit kuolleiden vyöhykkeiden ja materiaalijäämien sekoittamiselle. Sekoitussiiven pohjakaapiva muotoilu yhdistettynä piipun sisäosan pyöreään (alle 0,2 mm) ja kohtuulliseen siiven materiaaliväliin varmistavat, että piipun seinämän ja pohjan materiaalit voidaan sekoittaa täysin. Samaan aikaan dispersiolevyn linjanopeus voi saavuttaa 25 m/s, mikä ylittää huomattavasti alan tavanomaiset standardit, mikä voi tuottaa suuren -intensiteetin leikkausvoiman, rikkoa tehokkaasti jauhekasauman ja hallita tahnan hiukkaskokoa erittäin alhaisella tasolla. Varsinaiset mittaustiedot osoittavat, että verrattuna perinteisiin laitteisiin, käsiteltyjen materiaalien tasaisuus on parantunut 40%, erän sakeus saavuttaa 99,3%, mikä täyttää täydellisesti kuivaprosessin tiukat vaatimukset jauheen sekoituksen tasaisuudesta ja parantaa merkittävästi jauheen kostutustehokkuutta, joka soveltuu erilaisten katodimateriaalien, kuten trinaarisen ja litiumrautafosfaatin, dispersiotarpeisiin.

Ylikriittinen tyhjiötekniikka eliminoi jäännöskuplien riskin

Yushun Intelligent on kehittänyt innovatiivisesti monivaiheisen alipainegradientin ohjausjärjestelmän, joka voi saavuttaa erittäin korkean -98 kPa:n tyhjiötason, joka ylittää huomattavasti alan tavanomaisten laitteiden tyhjiötason. Samaan aikaan siinä on kaksi mekaanisten tiivisteiden sarjaa ja pehmeä{12}}kova komposiittitiiviste sekä planeettavaihteistokotelon täysin tiivis rakenne, joka varmistaa, että tyhjiöpaine pysyy yli -0,092 24 tunnin ajan ilman öljy- tai kaasuvuotoja. Tämä tehokas tyhjiöjärjestelmä voi nopeasti poistaa pieniä kuplia lietteestä, mikä lisää vaahdonestotehokkuutta 60 %, mikä vähentää jäännöskuplapitoisuutta alle 0,01 %:iin. Tämä eliminoi viat, kuten elektrodireiät ja materiaalivajeet niiden juurella, varmistaen akun turvallisuuden. Lisäksi tyhjiöympäristö voi tehokkaasti estää liuottimen haihtumisen ja lietteen hapettumisen, mikä parantaa entisestään lietteen stabiilisuutta ja täyttää märkäkovettumattoman prosessin "yksivaiheisen menetelmän" tiukat tyhjiövaatimukset.