锂电池浆料分散设备

锂电池浆料分散设备

详细信息

品牌：IKN	类型：剪切分散机	物料类型：固-液
适用物料：化学品	应用领域：化工	型号：ERS2000
速度类别：有级变速	调速范围：150000 r/min	分散轮直径：115 mm
升降行程：1000 mm	电机功率：22 Kw	变速方式：变频变速
罐容量：3000 L	外形尺寸：1-1-1 mm	整机重量：400 kg
材质：316

锂电池浆料分散设备，锂电池浆料分散机，锂电正极池浆料分散设备，锂电池负极浆料分散设备是少两种互不相溶或者难以相溶且不发生化学反应的物质的混合过程。工业分散的目标是在连续相中实现“令人满意的”精细分布。

当固体颗粒分散到一种液体中时，形成一种悬浮液。当一种液体分散到另一种液体中时，形成一种乳浊液。在一种乳浊液的两个液相间的界面处，表面张力开始发生作用。新表面的产生需要能量。在没有外部影响的情况下，每个液相体系均企图以较少的能量达到乳浊液状态。因此，总是会有产生较小界面的倾向，这阻碍任何乳浊液的形成。

锂电池浆料包括电池主要由正极、负极、电解液、隔膜四种关键材料和辅助材料如容器、正/负极集流体、绝缘片、极耳、安全阀等构成。就成本构成而言：正极材料比重***大，占比40~46%，其次是隔膜、负极和电解液。
正极材料（商业化用）主要包括钴酸锂(LCO)、镍酸锂(LNO)、镍钴锰酸锂(NMC，简称三元)、锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)等。正极材料性能的主要评价指标包括工作电压、比容量、首次效率、压实密度以及循环性等。各类正极材料价格总体趋势是逐步下降的，但钴酸锂在2007 底至2008 年期间价格变化呈现急速上涨而又快速回落现象，原因是钴金属期货价格同期上涨后又急速下降。

负极材料种类包括人造石墨(Artificial)、天然石墨(NG core)、中间相炭微球(Meso-phase)、无定形炭(Low-crystallinity carbon)、合金(Metal Type)和钛酸锂(LTO)等，其中无定形炭包括软炭(Soft carbon)和硬炭(Hard carbon)两种。负极材料主要性能指标有比容量、首次效率、循环性、灰分、压实密度等。其中，天然石墨特点是成本低和比容量高，循环性能略差；而人造石墨和中间相炭微球则具有优良的循环性和稳定性，由于需进行高温石墨化处理，对应材料成本增加。

隔膜是一种多孔性塑料薄膜，种类包括织造膜，非织造膜( 无纺布) ，微孔膜，复合膜，隔膜纸，碾压膜等几类，但目前商业化应用的主要是聚烯烃微孔膜，包括单层PP(聚丙烯)、单层PE(聚乙烯)以及三层PP/PE/PP 复合膜。隔膜核心功能是保证离子在正负极迁移的同时阻止电极接触，主要参数包括厚度、孔径、刺穿强度、闭孔温度等。隔膜制备技术包括干法和湿法两大类，前者可分为单向拉伸和双向拉伸两种，它们各有优缺点。常规储能电池用隔膜厚度一般小于25 μm，动力电池用隔膜则厚至 40 μ m，隔膜越厚电池强度越高，在组装时不易被刺破。为进一步提高储能电池容量，希望制备厚度小于 15 μ m 的锂电池隔膜，该类隔膜有望通过在平面上高速地涂敷金属氧化物凝胶然后分成独立的隔膜。

锂电池浆料分散设备，锂电池浆料分散机
混合分散工艺在锂离子电池的整个生产工艺中对产品的品质影响度大于 30%，是整个生产工艺中***重要的环节。锂离子电池的电极制造，正极浆料由粘合剂、导电剂、正极材料等组成；负极浆料则由粘合剂、石墨碳粉等组成。正、负极浆料的制备都包括了液体与液体、液体与固体物料之间的相互混合、溶解、分散等一系列工艺过程,而且在这个过程中都伴随着温度、粘度、环境等变化。在正、负极浆料中，颗粒状活性物质的分散性和均匀性直接响到锂离子在电池两极间的运动，因此在锂离子电池生产中各极片材料的浆料的混合分散至关重要，浆料分散质量的好坏，直接影响到后续锂离子电池生产的质量及其产品的性能。
目前传统的锂离子电池浆料的制备都是在双行星分散设备中完成的。尽管目前在小型电池生产技术上已日趋成熟，但目前锂离子电池的生产过程中，电池的一致性控制仍然是锂离子电池制作的技术难点，尤其是对于大容量、大功率的动力型锂离子电池。另外，随着锂离子电池材料的不断进步，原材料颗粒粒径越来越小，这不仅提高了锂离子电池性能，也非常容易形成二级团聚体，从而增加了混合分散工艺的难度。

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锂离子电池浆料的混合分散过程可以分为宏观混合过程和微观分散过程，这两个过程始终都会伴随着锂离子电池浆料制备的整个过程。把双行星分散设备作为宏观混合单元溶入到锂离子电池浆料快速分散系统之中，把超剪切分散装置作为微观分散控制单元，这将会大大提高了锂离子电池浆料的分散效果和效率。
3.1高剪切分散机理
在高剪切分散设备中，作用于液体的能量一般相当集中，这样可以使液体收到高能量密度的作用。引入能量的类型和强度必须足以使分散相颗粒有效地均匀分散。分散均匀的本质是使物料中分散相（固体颗粒、液滴等）受流体力学上的剪切作用和压力作用破碎并分散。
液体物料分散系中固体分散相颗粒或液滴破碎分散的直接原因是受到剪切力和压力的共同作用。引起剪切力和压力作用的具体流体力学效应主要有三种，它们分别是层流效应、湍流效应和空穴效应。层流效应的作用是引起固体分散相颗粒或液滴的剪切和拉长，湍流效应的作用是在压力波动作用下引起固体分散相颗粒或液滴的随意变形，而空穴效应的作用则是使形成的小气泡瞬间破灭产生冲击波，而引起剧烈搅动。综上所述，超剪切分散设备内物料的分散机理比较复杂，主要是以剪切作用起主导作用，而以其他作用为辅。浆体物料在高频压力波的作用下产生反复的压缩效应，同时又受到超剪切分散设备内窄小间隙内的剪切力和回旋剪切力的强烈作用，如此综合反复的作用，被处理的浆料产生强烈的分散和粉碎作用，***终达到快速超细分散的目的。
3.2高剪切设备用于锂电浆料的分散
高剪切设备可用于电芯正极或负极，油性或水性浆料的分散乳化（油性浆料的粘结剂为PVDF溶剂为NMP，水性浆料的粘结剂为SBR+CMC溶剂为水，有时水性负极浆料也会添加少量NMP是为了增加SBR,CMC,水,石墨之间的相容性,对改善粘辊是非常有效的,许多电池发生辊压粘辊时都是采用加NMP的方法,一般占固体的5%,或浆料总重量的2%左右）

是高效、快速、均匀地将一个相或多个相固体进入到另一互不相溶的连续相(通常液体)的过程的设备的设备。当其中一种或者多种材料的细度达到微米数量级时，甚至纳米级时，体系可被认为均质。当外部能量输入时，两种物料重组成为均一相。高剪切均质机由于转子高速旋转所产生的高切线速度和高频机械效应带来的强劲动能，使物料在定、转子狭窄的间隙中受到强烈的机械及液力剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，形成悬浮液。高剪切均质机从而使不相溶的固相、液相、气相在相应熟工艺和适量添加剂的共同作用下，瞬间均匀精细的分散均质，经过高频管线式高剪切分散机的循环往复，***终得到稳定的高品质产品。

影响分散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ER2000系列的基础上又开发出ERS2000超高速分散机。其剪切速率可以超过14000 rpm，转子的速度可以达到40m/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，粒经分布更窄。由于能量密度极高,无需其他辅助分散设备。

高剪切均质分散机应用于:
混悬液
化妆品
色浆
颜料洗涤剂
浆糊
盐溶液
催化剂
涂漆、
聚合物乳化液
农药(除草剂杀虫剂)

高剪切均质分散机特别应用于:
疫苗、
细胞破碎
胶体溶液、
金属氧化物悬浮液、
墨水
印刷涂料
色素色浆浆料

蒙脱石混悬液

铝镁加混悬液

布洛伪麻混悬液

磺胺嘧啶混悬液

磺胺二甲嘧啶混悬液等等

超高速均质分散机设备等级：化工级、卫生I级、卫生II级、无菌级
超高速均质分散机电机形式：普通马达、变频调速马达、防爆马达、变频防爆马达、气动马达
超高速均质分散机电源选择： 380V/50HZ、220V/60HZ、440V/50HZ
超高速均质分散机材质：SUS304 、SUS316L 、SUS316Ti
超高速均质分散机表面处理：抛光、耐磨处理
超高速均质分散机进出口联结形式：法兰、螺口、夹箍

高剪切均质分散机	标准流量（H2O）	输出转速	标准线速度	马达功率	进出口尺寸
型号	l/h	rpm	m/s	kW
ERS 2000/4	300-1,000	14000	40	2.2	DN25/DN15
ERS 2000/5	1,000-1.5000	10,500	40	7.5	DN40 /DN 32
ERS 2000/10	3,000	7,300	40	15	DN50 / DN50
ERS 2000/20	8,000	4,900	40	37	DN80 /DN 65
ERS 2000/30	20,000	2,850	40	75	DN150 /DN 125
ERS 2000/50	40,000	2,000	40	160	DN200 /DN 150

1 表中上限处理量是指介质为“水”的测定数据。

2 处理量取决于物料的粘度，稠度和***终产品的要求。

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