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鋰電池極片制造工藝需要怎樣的攪拌設備?

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在極片制造工藝階段,可細分為漿料制備、漿料涂覆、極片輥壓、極片分切、極片干燥五道工藝。在電池組裝工藝,又根據電池規格型號的不同,大致分為卷繞、入殼、焊接等工藝。

在最后的注液階段又包括注液、排氣、封口、預充、化成、老化等各個工藝。電池制造過程中每道工序都會造成一定的浪費,浪費的原因有員工失誤、設備失誤、環境原因等等,為了保證產品的成本率足夠好,就盡量保證每一步產品都是合格的。

電極漿料的制備是整個工序中最關鍵的一環,電極漿料質量好壞直接影響著能否進行下一步。漿料制備是將活物質、粘接劑、溶劑、增稠劑等粉液混合均勻后形成的非牛頓高粘度流體,該流體需要具有一定的粘度、好的流動性以及足夠小的顆粒粒徑。工欲善其事必先利其器,電極漿料的制備需要什么樣的設備才能符合要求呢?

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一、容量足夠大

電池的制造需要較多的極片,并且要求電芯的一致性較好。這樣就要求,漿料需要一定的一致性,在實際攪拌過程中會因為攪拌操作、時間、加料順序等原因造成每鍋漿料并不完全相同,即使在一樣的工藝條件下每次漿料的粘度都并不一定相同。所以,需要攪拌機具有一定的容量,目前大型的攪拌機可以做到2000L,容量足夠大時必須要考慮攪拌的能力和物料的混合效果。

二、具有好的真空密閉系統

真空攪拌機需要好的真空密閉系統,其主要原因有三點:

①在整個攪拌過程中,由于物料之間頻繁碰撞、摩擦,以及攪拌器與物料之間的摩擦,會產生較多熱量,導致溫度升高。溫度升高會造成部分溶劑會發,產生很大刺激性氣味,如NMP、PVDF等,有機氣體對人體有很大的傷害。

②粉料在干粉預混階段,如果密閉系統不夠好,就會使粉塵四揚,破壞工作環境影響產品質量并對員工造成傷害。

③粉體內部有較大空隙,在與溶劑混合后,漿料內部必然會有很多氣泡。需要對漿料進行脫泡處理,才能進行極片涂覆,否則會在涂布過程中出現氣泡破裂,面密度不同甚至露箔的現象,這對電池的性能是極度不利的。

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三、攪拌機材質具有較強耐腐蝕、耐磨、穩定的物化性質

很顯然,無論正極材料的強堿性、NMP的強腐蝕性等等都需要攪拌機具有優秀的耐腐蝕性。在攪拌過程中,攪拌器對粉料的不斷攪拌則要求其具有耐磨性,具有足夠長的使用壽命。

四、攪拌器葉片結構合理、攪拌速度設計滿足要求

攪拌機中除了要有足夠的攪拌動力和攪拌范圍,攪拌器葉片的形狀、力學設計等等都對漿料制備有很大的影響。首先,必須保證攪拌器的攪拌范圍足夠大,在攪拌容器內無死角。目前在較大的攪拌機中采用的是雙軸甚至三軸行星式攪拌器,來確保無粉料或結塊活物質未均勻混合到漿料中。

其次,攪拌器的形狀設計對物料的分散、混合、粒度分布、流動性等具有絕對的影響。目前市面上常見的形狀包括槳葉式、蝶式、錨式、麻花式、爪式、框式等,設備中最好配備有高速分散設備,因為有的材料需要高速剪切力對其進行分散,故具有一定的必要性。第三則要求設備具有滿足要求的攪拌速度,以滿足高分子量、超細粉體分散的要求。

除了主要的攪拌軸、葉片等設計外,部分設備有刮板設計、容器旋轉等設計,來提高攪拌的效率和物料的混合程度。

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五、攪拌機安全性

攪拌機的安全設計一定要合理,包括設備防爆設計、設備安全急停設計以及器械的穩定性等,以免對操作員造成傷害。

以上就是對鋰電池漿料制備設備的基本要求,隨著物料性質不同時需要進行相應的改變。

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