Yushun Intelligent Double Planetary Mixer: Καινοτομώντας την τεχνολογία προετοιμασίας του πολτού καθόδου μπαταρίας λιθίου

Σήμερα, καθώς η βιομηχανία ισχύος μπαταριών επιταχύνει την πρόοδό της προς την εποχή των TWh, η ενεργειακή πυκνότητα, η διάρκεια ζωής και η απόδοση ασφαλείας των μπαταριών λιθίου έχουν ήδη γίνει οι βασικοί δείκτες της βασικής ανταγωνιστικότητας μιας εταιρείας. Και όλες αυτές οι πτυχές απόδοσης βασίζονται στην ποιότητα του παρασκευάσματος πολτού θετικού ηλεκτροδίου μπαταρίας λιθίου - ως "πρώτη γραμμή άμυνας" στην παραγωγή φύλλων θετικών ηλεκτροδίων μπαταρίας λιθίου. Κάτω από τέτοιες απαιτήσεις της βιομηχανίας, η Yushun Intelligent Double Planetary Mixer Machine, βασιζόμενη στην τεχνική της συσσώρευση και τις καινοτόμες ανακαλύψεις στον τομέα του εξοπλισμού μπαταριών λιθίου, λύνει με ακρίβεια τα βασικά προβλήματα της προετοιμασίας ιλύος θετικών ηλεκτροδίων και γίνεται βασικός εξοπλισμός που βοηθά τις επιχειρήσεις να μειώσουν το κόστος, να αυξήσουν την αποδοτικότητα και να ενισχύσουν την ανταγωνιστικότητα των προϊόντων.

Η πάστα καθόδου μπαταρίας λιθίου δεν είναι απλώς ένα απλό μείγμα υλικών, αλλά μάλλον ένα πολύπλοκο κολλοειδές σύστημα που αποτελείται από πολλαπλά συστατικά σε ακριβείς αναλογίες. Μπορεί να θεωρηθεί ως το «θρεπτικό διάλυμα» των μπαταριών λιθίου και χρησιμεύει ως ο βασικός σύνδεσμος που συνδέει τις πρώτες ύλες της καθόδου και τις τελικές κυψέλες της μπαταρίας. Τα κύρια συστατικά του περιλαμβάνουν τέσσερα βασικά συστατικά: ενεργά υλικά καθόδου (όπως NCM523, NCM811, φωσφορικό σίδηρο λιθίου, κ.λπ.), αγώγιμους παράγοντες (όπως αγώγιμος αιθάλης, νανοσωλήνες άνθρακα κ.λπ.), συνδετικά (όπως πολυακρυλονιτρίλιο, PVDF, κ.λπ.) και οργανικά διαλύματα Ν,Ν-διμεθυλακεταμίδιο, Ν-μεθυλοπυρρολιδόνη, κ.λπ.). Ορισμένες συνθέσεις μπορεί επίσης να προσθέσουν μια μικρή ποσότητα ανόργανων πληρωτικών και παραγόντων λείανσης για βελτιστοποίηση της απόδοσης.

Αυτά τα τέσσερα εξαρτήματα έχουν το καθένα τις δικές του λειτουργίες και είναι απαραίτητα: Τα ενεργά υλικά αποτελούν τον πυρήνα για την αποθήκευση και την απελευθέρωση ενέργειας, καθορίζοντας άμεσα την ενεργειακή πυκνότητα και την πλατφόρμα τάσης της μπαταρίας. Οι αγώγιμοι παράγοντες είναι υπεύθυνοι για την κατασκευή ενός αποτελεσματικού δικτύου μετάδοσης ηλεκτρονίων, τη μείωση της ωμικής αντίστασης του ηλεκτροδίου και την αποφυγή της κακής επαφής μεταξύ των σωματιδίων του ενεργού υλικού. Το συνδετικό δρα σαν «κόλλα», στερεώνοντας σταθερά τα ενεργά υλικά και τους αγώγιμους παράγοντες στον συλλέκτη ρεύματος από φύλλο αλουμινίου, διατηρώντας την ακεραιότητα της δομής του ηλεκτροδίου και εξασφαλίζοντας σταθερή πρόσφυση μεταξύ της επικάλυψης και του συλλέκτη ρεύματος. Οι οργανικοί διαλύτες χρησιμεύουν ως το μέσο διασποράς, διαλύοντας τα συνδετικά και βρέχοντας την επιφάνεια των στερεών σωματιδίων, παρέχοντας εγγύηση για την ομοιόμορφη ανάμειξη όλων των συστατικών.

Ιδανικά, ο πολτός καθόδου θα πρέπει να επιτυγχάνει τα αποτελέσματα "χωρίς συσσωμάτωση, χωρίς φυσαλίδες, υψηλή ομοιομορφία και υψηλή σταθερότητα", επιτρέποντας στον αγώγιμο παράγοντα να καλύπτει ομοιόμορφα την επιφάνεια του ενεργού υλικού και το συνδετικό να σχηματίζει αποτελεσματικές συνδέσεις μεταξύ των σωματιδίων χωρίς να φράζει τους πόρους. Αυτή η μικροσκοπική-ομοιόμορφη κατανομή σε επίπεδο είναι η προϋπόθεση για τις μπαταρίες λιθίου να επιτυγχάνουν υψηλή διάρκεια ζωής, υψηλή απόδοση και υψηλή ασφάλεια, και είναι επίσης ο βασικός στόχος επιδίωξης της διαδικασίας παρασκευής πολτού. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία της βιομηχανίας, περίπου το 15% των αστοχιών απόδοσης της μπαταρίας λιθίου αποδίδονται σε ελαττώματα της διαδικασίας ανάμιξης πολτού, γεγονός που καταδεικνύει ξεκάθαρα τη σημασία της προετοιμασίας του πολτού καθόδου.

Προς το παρόν, η διαδικασία ομογενοποίησης πολτού για πάστες καθόδου μπαταρίας λιθίου αποτελείται κυρίως από τέσσερις οδούς: υγρή μέθοδο, ημί-ξηρή μέθοδο, ξηρή μέθοδο και υγρή μέθοδο χωρίς συνδετικό (μέθοδος ενός-βήματος). Αν και καθεμία από αυτές τις διαδρομές έχει τη δική της εστίαση, όλες αντιμετωπίζουν μια σειρά κοινών και μεμονωμένων προκλήσεων, οι οποίες έχουν γίνει τα βασικά σημεία συμφόρησης που περιορίζουν την παραγωγική απόδοση και την ποιότητα των προϊόντων των επιχειρήσεων. Αυτά μπορούν να συνοψιστούν σε τέσσερα βασικά προβλήματα:

Το πρόβλημα της ανομοιόμορφης διασποράς και συσσωμάτωσης είναι εμφανές

Τα ενεργά υλικά και οι αγώγιμοι παράγοντες στον πολτό καθόδου είναι κυρίως σκόνες μεγέθους νανο-, οι οποίες έχουν μεγάλη ειδική επιφάνεια και υψηλή επιφανειακή ενέργεια. Είναι επιρρεπείς σε συσσωμάτωση. Ο παραδοσιακός εξοπλισμός έχει μια ενιαία μέθοδο ανάδευσης, η οποία είναι δύσκολο να σχηματιστεί μια περιεκτική και υψηλής έντασης δύναμη διάτμησης, με αποτέλεσμα τα σωματίδια σκόνης να μην διασπείρονται πλήρως, σχηματίζοντας "σκληρά συσσωματωμένα" σωματίδια - αυτά τα συσσωματωμένα σωματίδια θα μπλοκάρουν τα κανάλια μετάδοσης ηλεκτρονίων, μειώνοντας την ικανότητα της μπαταρίας και μπορεί επίσης να προκαλέσει μείωση της χωρητικότητας της ενέργειας της μπαταρίας. Ειδικά στη διαδικασία της ξηρής μεθόδου, η ομοιομορφία της ανάμειξης σκόνης είναι εξαιρετικά υψηλή (η τιμή απόκλισης πρέπει να είναι<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).

Κατακράτηση φυσαλίδων και ανεπαρκής σταθερότητα

Είτε στην υγρή διαδικασία για την παρασκευή του διαλύματος γέλης PVDF είτε στη μέθοδο παραγωγής "ενός-βήματος" χωρίς προετοιμασία γέλης, ο αέρας είναι επιρρεπής να παρασυρθεί κατά τη διαδικασία ανάδευσης, με αποτέλεσμα το σχηματισμό φυσαλίδων. Η ικανότητα ελέγχου κενού του παραδοσιακού εξοπλισμού είναι περιορισμένη και δεν είναι σε θέση να αφαιρέσει αποτελεσματικά τις μικροσκοπικές φυσαλίδες στον πολτό. Αυτές οι φυσαλίδες θα προκαλέσουν τρύπες και ελαττώματα έλλειψης υλικού κατά τη διαδικασία επίστρωσης του ηλεκτροδίου, επηρεάζοντας όχι μόνο την ποιότητα εμφάνισης του ηλεκτροδίου αλλά και ενδεχομένως να προκαλέσουν εσωτερικά βραχυκυκλώματα στην μπαταρία, απειλώντας σοβαρά την ασφάλεια χρήσης. Ταυτόχρονα, ο παραδοσιακός εξοπλισμός έχει δυσκολία στον ακριβή έλεγχο της θερμοκρασίας και του ιξώδους του πολτού, οδηγώντας σε στρωματοποίηση και καθίζηση του πολτού κατά την αποθήκευση και χρήση, κακή συνοχή παρτίδας και επηρεάζοντας τη σταθερότητα της επακόλουθης παραγωγής - στην υγρή διαδικασία. στη διαδικασία προετοιμασίας υγρού μη-γέλης, ο εξοπλισμός απαιτείται να επιτυγχάνει ταυτόχρονα υψηλή-διασπορά (1350 r/min) και ακριβή έλεγχο κενού (-80 kPa), αλλά ο παραδοσιακός εξοπλισμός δεν μπορεί να εξισορροπήσει την απόδοση διασποράς και τη σταθερότητα του πολτού.

Κακή συμβατότητα διεργασιών και υψηλή κατανάλωση ενέργειας

Διαφορετικά υλικά καθόδου (όπως τριμερή υλικά και φωσφορικός σίδηρος λιθίου) και διαφορετικές οδοί διαδικασίας ομογενοποίησης έχουν σημαντικά διαφορετικές απαιτήσεις για παραμέτρους όπως η ταχύτητα περιστροφής, η ροπή, ο έλεγχος θερμοκρασίας και η δομή της λεπίδας του εξοπλισμού ανάμειξης. Για παράδειγμα, στο σύστημα LFP, λόγω της υψηλότερης πυκνότητάς του (2,6 g/cm³ έναντι NCM 2,0 g/cm³), απαιτείται υψηλότερη ταχύτητα περιστροφής για να ξεπεραστεί η αντίσταση καθίζησης σωματιδίων, ενώ στο σύστημα NCM, μια υπερβολικά υψηλή ταχύτητα περιστροφής θα προκαλέσει το σπάσιμο των μοριακών αλυσίδων PVDF. στην ημι-διεργασία ημιξηρής επεξεργασίας, το στάδιο "ανάμιξης-διασποράς" διπλού-προϋποθέτει ο εξοπλισμός να έχει ισχυρή απόδοση ροπής και έξυπνες δυνατότητες ελέγχου θερμοκρασίας. Ο συμβατικός εξοπλισμός είναι επιρρεπής σε προβλήματα όπως εμπλοκή υλικού στον άξονα, υψηλή κατανάλωση ενέργειας και ατελής διασπορά κατά τη χρήση του. Ο παραδοσιακός εξοπλισμός είναι ως επί το πλείστον σταθερής δομής, δεν μπορεί να προσαρμοστεί ευέλικτα σε διαφορετικές απαιτήσεις διεργασίας. Κατά την αλλαγή της διαδικασίας, είναι απαραίτητο να αντικατασταθεί ο εξοπλισμός ή να γίνουν σημαντικές προσαρμογές στις παραμέτρους, κάτι που είναι επαχθές και έχει ως αποτέλεσμα χαμηλή χρήση του εξοπλισμού και υψηλή κατανάλωση ενέργειας, αυξάνοντας το κόστος παραγωγής της επιχείρησης.

Χαμηλή απόδοση παραγωγής και κακή συνοχή παρτίδων

Ο κύκλος ανάδευσης του παραδοσιακού εξοπλισμού ομογενοποίησης είναι μακρύς. Για παράδειγμα, ο συμβατικός κύκλος παραγωγής της υγρής διαδικασίας απαιτεί περισσότερες από 12 ώρες. Μεταξύ αυτών, η παρασκευή γέλης PVDF απαιτεί 4-6 ώρες ανάδευσης + 12 ώρες παραμονής, η κύρια διείσδυση υλικού απαιτεί 5 ώρες και η διασπορά υψηλής ταχύτητας απαιτεί συνεχή ταχύτητα 1300 r/min για 5 ώρες. Αυτό περιορίζει σοβαρά την απόδοση παραγωγής. Ταυτόχρονα, ο εξοπλισμός στερείται έξυπνων δυνατοτήτων ελέγχου και δεν μπορεί να παρακολουθεί και να ρυθμίζει τις παραμέτρους ανάδευσης σε πραγματικό χρόνο, με αποτέλεσμα μεγάλες διακυμάνσεις στο ιξώδες, το βαθμό διασποράς και άλλους δείκτες του πολτού από διαφορετικές παρτίδες (που υπερβαίνουν την απαίτηση του εθνικού προτύπου ±5%), επηρεάζοντας τη συνοχή του φορτίου εργασίας και το κόστος διαλογής των μπαταριών και αυξάνοντας τη δοκιμή.

Σε απάντηση στα τέσσερα βασικά σημεία πόνου της διαδικασίας ομογενοποίησης, η ομάδα Ε&Α της Yushun Intelligent Equipment πέρασε τρία χρόνια διεξάγοντας τεχνική έρευνα και ανάπτυξη. Με την ενσωμάτωση της μηχανικής των ρευστών, της επιστήμης των υλικών και της τεχνολογίας ευφυούς ελέγχου, έχουν δημιουργήσει μια νέα γενιά έξυπνου συστήματος διπλής-μίξης πλανητών. Με πέντε βασικά πλεονεκτήματα, λύνει επακριβώς τα προβλήματα στην παρασκευή πάστας καθόδου και γίνεται ο προτιμώμενος εξοπλισμός για επιχειρήσεις μπαταριών λιθίου - επιλέγοντας τον έξυπνο διπλό πλανητικό αναμικτήρα Yushun ουσιαστικά σημαίνει επιλογή αποδοτικής, σταθερής και{4}}λύσης παραγωγής που εξοικονομεί ενέργεια, καθώς και επιλογή ενίσχυσης της ανταγωνιστικότητας του προϊόντος.

Ανάμιξη διπλής-πλανητικής ένωσης, που λύνει το πρόβλημα της ανομοιόμορφης διασποράς

Ο εξοπλισμός υιοθετεί ένα σύστημα διπλής-κίνησης "επαναστροφής πλαισίου πλανήτη + περιστροφής δίσκου διασποράς", σε συνδυασμό με σχεδιασμό περιστροφικής ξύστρας, για την επίτευξη 360 μοιρών χωρίς γωνιακή ανάμειξη και τυρβώδη μεταφορά των υλικών, αποχαιρετώντας εντελώς την ανάμειξη νεκρών ζωνών και υπολειμμάτων υλικού. Ο σχεδιασμός απόξεσης του πυθμένα του πτερυγίου ανάμειξης, σε συνδυασμό με την υψηλή στρογγυλότητα (λιγότερο από 0,2 mm) του εσωτερικού της κάννης και το εύλογο κενό υλικού του κουπιού-, διασφαλίζει ότι τα υλικά στο τοίχωμα και τον πυθμένα της κάννης μπορούν να αναμειχθούν πλήρως. Ταυτόχρονα, η ταχύτητα γραμμής του δίσκου διασποράς μπορεί να φτάσει τα 25 m/s, υπερβαίνοντας κατά πολύ τα συμβατικά πρότυπα της βιομηχανίας, η οποία μπορεί να δημιουργήσει διατμητική δύναμη υψηλής-έντασης, να σπάσει αποτελεσματικά τη συσσωμάτωση της σκόνης και να ελέγξει το μέγεθος των σωματιδίων της πάστας σε εξαιρετικά χαμηλό επίπεδο. Τα πραγματικά δεδομένα μετρήσεων δείχνουν ότι σε σύγκριση με τον παραδοσιακό εξοπλισμό, η ομοιομορφία των επεξεργασμένων υλικών έχει βελτιωθεί κατά 40%, η συνοχή της παρτίδας φτάνει το 99,3%, ανταποκρίνεται απόλυτα στις αυστηρές απαιτήσεις της ξηρής διαδικασίας για ομοιομορφία ανάμειξης σκόνης και βελτιώνει σημαντικά την απόδοση διαβροχής σκόνης, κατάλληλη για τις ανάγκες διασποράς διαφόρων καθοδικών υλικών, όπως το τερνάριο και το λιθοφθορικό.

Η τεχνολογία υπερκρίσιμου κενού εξαλείφει τον κίνδυνο υπολειμματικών φυσαλίδων

Η Yushun Intelligent έχει αναπτύξει καινοτόμα ένα-σύστημα ελέγχου κλίσης κενού πολλαπλών σταδίων, το οποίο μπορεί να επιτύχει εξαιρετικά-υψηλό επίπεδο κενού -98 kPa, που υπερβαίνει κατά πολύ το επίπεδο κενού του συμβατικού εξοπλισμού στη βιομηχανία. Ταυτόχρονα, υιοθετεί δύο σετ μηχανικών στεγανοποιήσεων και μια μαλακή-σκληρή σύνθετη σχεδίαση σφράγισης, καθώς και μια πλήρως στεγανοποιημένη δομή για το πλανητικό κιβώτιο ταχυτήτων, διασφαλίζοντας ότι η πίεση κενού παραμένει πάνω από -0,092 για 24 ώρες χωρίς διαρροή λαδιού ή διαρροή αερίου. Αυτό το αποτελεσματικό σύστημα κενού μπορεί να αφαιρέσει γρήγορα μικροσκοπικές φυσαλίδες από τον πολτό, αυξάνοντας την απόδοση αφρού κατά 60%, μειώνοντας την περιεκτικότητα σε υπολειμματικές φυσαλίδες σε λιγότερο από 0,01%. Αυτό εξαλείφει ελαττώματα όπως τρύπες ηλεκτροδίων και ελλείψεις υλικού στη ρίζα τους, διασφαλίζοντας την απόδοση ασφαλείας της μπαταρίας. Επιπλέον, το περιβάλλον κενού μπορεί να αποτρέψει αποτελεσματικά την εξάτμιση του διαλύτη και την οξείδωση του πολτού, ενισχύοντας περαιτέρω τη σταθερότητα του πολτού και ικανοποιώντας τις αυστηρές απαιτήσεις κενού της διαδικασίας υγρής μη ωρίμανσης "μέθοδος ενός βήματος"