碳硅负极材料高速分散机

随着新能源车产业蒸蒸日上、便携式3C产品更新换代、储能等领域的广泛应用，锂电池进入快速发展期，作为锂电池四大材料中技术相对成熟的一环，负极材料也将迎来新一轮发展机遇，同时市场竞争也将进一步加剧。

公开资料显示，负极材料通常分为碳材料和非碳材料两类，其中碳材料包括人造石墨、天然石墨、中间相炭微球等；非碳材料包括氮化物、硅基材料、合金材料等。

负极材料市场集中度高，从全球范围来看，中国和日本是主要的产销国，相较于日本的技术优势，中国作为负极材料原料的主要产地，近年来随着生产技术的不断提升，市场占有率不断提高。相关数据显示，受益于国内动力电池产量快速增长，2016年国内锂电负极材料产量12.25万吨，同比增长68.27%。其中，人造石墨以其可靠性、安全性、来源广泛、与电解液兼容性好等优点，在动力电池的应用上占据一定优势。

中国电池网盘点了83家负极材料企业，其中，12家企业生产人造石墨，7家生产天然石墨，18家人造石墨及天然石墨都有涉及，8家生产钛酸锂，另外还有7家涉及石墨烯生产。

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分层是分散相在外力（重力或离心力）作用下，在连续相中上浮或下沉的结果。在忽略布朗运动效应的静态条件下，可用Stokes 定律来描述，即分散相球形颗粒由于重力的沉降速度 V 由下式确定：
 
式中
ρ_s -ρ为分散相与连续相的密度差，g 为重力加速度，d 为分散相颗粒直径，μ为连续相的粘度。如果分散相颗粒的密度比连续相密度大，颗粒下沉，速度 V 为正值，反之，颗粒上浮，速度为负值。沉降速度大，浆料就容易分层。如果要保持体系稳定，就必须降低沉降速度，对于特定的浆料可以通过减小分散相固体颗粒直径 d。因为只有当粒径减至连续相液体分子大小时，颗粒才能稳定、均匀地分散在液体中不发生分离。
通过以上的分析我们可以看出，要提高悬浮液的稳定性，分散相颗粒的粒径应尽量细小。但应该指出，根据前人所做的大量研究发现，随着颗粒粒度的减小，虽然颗粒由重力引起的分离作用变为次要的因素，但是由于颗粒之间的间距减小，颗粒之间的结合力（范德华力等）起到了重要决定性作用。另外，当颗粒直径小于某一细小尺寸时，此时，颗粒的布朗运动效应就不能忽略了，所以由于细小颗粒的布朗运动，而使得颗粒之间产生激烈地碰撞。若不加稳定剂，这些情况都会导致颗粒团聚，对体系的稳定是不利的。所以浆料的分散中，颗粒粒径并非越细越好，要视浆料的特性而定。分散就是要根据物料的特性与特点，减小分散相颗粒的粒度，使其分布于一个较窄的尺寸范围，并达到吸力与斥力的相互平衡，从而保证浆料体系的稳定。
 
 
 
影响分散乳化结果的因素有以下几点
 
 
1 分散头的形式（批次式和连续式）（连续式比批次好）
2 分散头的剪切速率 （越大，效果越好）
3 分散头的齿形结构（分为初齿，中齿，细齿，超细齿，约细齿效果越好）
4 物料在分散墙体的停留时间，乳化分散时间（可以看作同等的电机，流量越小，效果越好）
5 循环次数（越多，效果越好，到设备的期限，就不能再好）
 
线速度的计算
剪切速率的定义是两表面之间液体层的相对速率。
– 剪切速率 (s-1) = v 速率 (m/s)
g 定-转子 间距 (m)
由上可知，剪切速率取决于以下因素：
– 转子的线速率
– 在这种请况下两表面间的距离为转子-定子 间距。
IKN 定-转子的间距范围为 0.2 ~ 0.4 mm
 
速率V= 3.14 X D（转子直径）X 转速 RPM / 60
 
    高的转速和剪切率对于获得超细微悬浮液是*重要的。根据一些行业特殊要求，依肯公司在ERS2000系列的基础上又开发出ERX2000超高速剪切乳化机机。其剪切速率可以超过200.00 rpm，转子的速度可以达到66m/s。在该速度范围内，由剪切力所造成的湍流结合专门研制的电机可以使粒径范围小到纳米级。剪切力更强，乳液的粒经分布更窄。由于能量密度极高,无需其他辅助分散设备,可以达到普通的高压均质机的400BAR压力下的颗粒大小.
 
2、设备特点

1.  ERS设备与传统设备相比：

1. ERS设备与同类设备相比：

多层多向剪切分散
同类设备的定转子等部件结构单一，多级多层的结构是单纯重复性加工，相同的齿槽结构易发生物料未经分散便通过工作腔的短路现象；
ERS设备的定转子结构采用多层多向剪切概念，装配式结构使物料得到不同方向剪切分散，杜绝了短路现象，超细分散更为彻底。
 
3、工艺应用
 
锂电池正负极浆料的超细分散   电路板基材浆料粉液超细分散
高粘度物料粉液超细混合分散    纳米材料团聚物超细解聚分散
 
 
 
4、应用范围
电子电池：锂电池正极浆料、锂电池负极浆料、电路板基材浆料
纳米材料：超细碳酸钙、白炭黑等纳米材料解聚、纳米粉体应用固-液分散
精细化工：热熔胶、密封胶、胶水、絮凝剂、表面活性剂
生物医药：药膏、软膏、霜剂、注射剂、微胶囊乳剂、填充剂分散
在线式高速分散机的优点
1  ERS2000系列作为一个用于混合分散工艺的设备,其具有连续式性操作,因此也被称作连续式超高速混合分散机,能够更好满足大批量连续化生产作业要求.与传统的批次分散机相比具有以下优势
 
1分散效果高:批次分散机在进行分散前往往需要预搅拌,在其基础上才能实现较好的分散混合效果.因此所需要时间更多,产量更小.适用于不连续生产或者产量较小的生产.而连续式分可以直接进行投料,更短时间能够实现混合分散的颗粒经的要求.产量大效率高,适用于连续式生产,产量更大的情况.
 
2 分散效果好：批次分散机安装在罐体内，物料与分散头较松散，工作时依靠强大的吸力使物料进入分散头中，但在分散过程中，存在部分物料逃逸的情况，混合分散颗粒经分布较宽，此外批次分散机的分散头为单层结构。不能实现足够小的颗粒经要求。而连续式分散由于分散腔体内部设计足够小，分散头与物料紧密接触，剪切充分，同时分散腔体设计成多层转定子咬合结构，优化粗齿结构，可以满足混合分散的颗粒经分布较窄，效率更高
 
3 技术功能指标更高：ERS2000系列管线式分散机和批次分散机比较在相同的马达情况下，转速有明显优势，ERS2000转速可以达到14000RPM，可以在更短的恶时间内处理更多符合要求的物料，能够为大批量生产的企业实现生产过程的成本降低。
 
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