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【技术π】锂电池极片制造工艺需要怎样的搅拌设备?
新闻类型: 行业情报 来 源: 高工锂电 点 击: 2774 日 期: 2017-08-03

摘要:在极片制造工艺阶段,可细分为浆料制备、浆料涂覆、极片辊压、极片分切、极片干燥五道工艺。在电池组装工艺,又根据电池规格型号的不同,大致分为卷绕、入壳、焊接等工艺。

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锂离子电池的生产制造,是由一个个工艺步骤严密联络起来的过程。整体来说,锂电池的生产包括极片制造工艺、电池组装工艺以及最后的注液、预充、化成、老化工艺。在这三个阶段的工艺中,每道工序又可分为数道关键工艺,每一步都会对电池最后的性能形成很大的影响。

 

在极片制造工艺阶段,可细分为浆料制备、浆料涂覆、极片辊压、极片分切、极片干燥五道工艺。在电池组装工艺,又根据电池规格型号的不同,大致分为卷绕、入壳、焊接等工艺。

 

在最后的注液阶段又包括注液、排气、封口、预充、化成、老化等各个工艺。电池制造过程中每道工序都会造成一定的浪费,浪费的原因有员工失误、设备失误、环境原因等等,为了保证产品的成本率足够好,就尽量保证每一步产品都是合格的。

 

电极浆料的制备是整个工序中最关键的一环,电极浆料质量好坏直接影响着能否进行下一步。浆料制备是将活物质、粘接剂、溶剂、增稠剂等粉液混合均匀后形成的非牛顿高粘度流体,该流体需要具有一定的粘度、好的流动性以及足够小的颗粒粒径。工欲善其事必先利其器,电极浆料的制备需要什么样的设备才能符合要求呢?

 

一、容量足够大

 

电池的制造需要较多的极片,并且要求电芯的一致性较好。这样就要求,浆料需要一定的一致性,在实际搅拌过程中会因为搅拌操作、时间、加料顺序等原因造成每锅浆料并不完全相同,即使在一样的工艺条件下每次浆料的粘度都并不一定相同。所以,需要搅拌机具有一定的容量,目前大型的搅拌机可以做到2000L,容量足够大时必须要考虑搅拌的能力和物料的混合效果。

 

二、具有好的真空密闭系统

 

搅拌机需要好的真空密闭系统,其主要原因有三点:

 

①在整个搅拌过程中,由于物料之间频繁碰撞、摩擦,以及搅拌器与物料之间的摩擦,会产生较多热量,导致温度升高。温度升高会造成部分溶剂会发,产生很大刺激性气味,如NMPPVDF等,有机气体对人体有很大的伤害。

 

②粉料在干粉预混阶段,如果密闭系统不够好,就会使粉尘四扬,破坏工作环境影响产品质量并对员工造成伤害。

 

③粉体内部有较大空隙,在与溶剂混合后,浆料内部必然会有很多气泡。需要对浆料进行脱泡处理,才能进行极片涂覆,否则会在涂布过程中出现气泡破裂,面密度不同甚至露箔的现象,这对电池的性能是极度不利的。

 

三、搅拌机材质具有较强耐腐蚀、耐磨、稳定的物化性质

 

很显然,无论正极材料的强碱性、NMP的强腐蚀性等等都需要搅拌机具有优秀的耐腐蚀性。在搅拌过程中,搅拌器对粉料的不断搅拌则要求其具有耐磨性,具有足够长的使用寿命。

 

四、搅拌器叶片结构合理、搅拌速度设计满足要求

 

搅拌机中除了要有足够的搅拌动力和搅拌范围,搅拌器叶片的形状、力学设计等等都对浆料制备有很大的影响。首先,必须保证搅拌器的搅拌范围足够大,在搅拌容器内无死角。目前在较大的搅拌机中采用的是双轴甚至三轴行星式搅拌器,来确保无粉料或结块活物质未均匀混合到浆料中。

 

其次,搅拌器的形状设计对物料的分散、混合、粒度分布、流动性等具有绝对的影响。目前市面上常见的形状包括桨叶式、蝶式、锚式、麻花式、爪式、框式等,设备中最好配备有高速分散设备,因为有的材料需要高速剪切力对其进行分散,故具有一定的必要性。第三则要求设备具有满足要求的搅拌速度,以满足高分子量、超细粉体分散的要求。

 

除了主要的搅拌轴、叶片等设计外,部分设备有刮板设计、容器旋转等设计,来提高搅拌的效率和物料的混合程度。

 

五、搅拌机安全性

 

搅拌机的安全设计一定要合理,包括设备防爆设计、设备安全急停设计以及器械的稳定性等,以免对操作员造成伤害。

 

以上就是对锂电池浆料制备设备的基本要求,随着物料性质不同时需要进行相应的改变。目前国内的一些设备厂家就不再一一赘述。

 

 

 

 

 

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