Yushun Intelligent Double Planet Mixer: Lityum batareyali katodli atala tayyorlash texnologiyasini yangilash

Bugungi kunda akkumulyator energetikasi sanoati TWh davriga o'z taraqqiyotini tezlashtirar ekan, lityum batareyalarning energiya zichligi, aylanish muddati va xavfsizlik ko'rsatkichlari allaqachon kompaniyaning asosiy raqobatbardoshligining asosiy ko'rsatkichlariga aylandi. Va bu ishlashning barcha jihatlari lityum batareyaning musbat elektrod plitalarini ishlab chiqarishda "birinchi mudofaa chizig'i" sifatida lityum batareyaning musbat elektrodli atala tayyorlash sifatiga asoslangan -, musbat elektrodli eritmaning bir xilligi, barqarorligi va dispersiyasi keyingi qoplamaning samaradorligini bevosita aniqlaydi, prokat va batareyaning yakuniy ishlashiga ta'sir qiladi. Bunday sanoat talablari ostida, Yushun Intelligent Double Planetary Mixer Machine o'zining texnik to'planishiga va lityum batareya uskunalari sohasidagi innovatsion yutuqlarga tayanib, ijobiy elektrodli atala tayyorlashning asosiy muammolarini aniq hal qiladi va korxonalarga xarajatlarni kamaytirish, samaradorlikni oshirish va mahsulot raqobatbardoshligini oshirishga yordam beradigan asosiy uskunaga aylanadi.

Lityum batareyali katod pastasi oddiy materiallar aralashmasi emas, balki aniq nisbatlarda bir nechta komponentlardan tashkil topgan murakkab kolloid tizimdir. U lityum batareyalarning "oziqlantiruvchi eritmasi" sifatida qaralishi mumkin va katodning xom ashyosi va tayyor batareya hujayralarini bog'laydigan asosiy aloqa bo'lib xizmat qiladi. Uning asosiy komponentlari to'rtta asosiy tarkibiy qismlarni o'z ichiga oladi: katod faol moddalar (NCM523, NCM811, litiy temir fosfat va boshqalar), o'tkazuvchan moddalar (masalan, o'tkazuvchan uglerod qora, uglerod nanotubalari va boshqalar), bog'lovchilar (masalan, poliakrilonitril, PVDF va boshqalar), va organik NCM811, {7}etamin, organik erituvchilar N-metilpirolidon va boshqalar). Ba'zi formulalar ishlashni optimallashtirish uchun oz miqdorda noorganik plomba moddalari va silliqlash vositalarini ham qo'shishi mumkin.

Ushbu to'rtta komponentning har biri o'z funktsiyalariga ega va ajralmasdir: Faol materiallar energiyani saqlash va chiqarish uchun yadro bo'lib, batareyaning energiya zichligi va kuchlanish platformasini bevosita belgilaydi; Supero'tkazuvchi moddalar samarali elektron uzatish tarmog'ini qurish, elektrodning ohmik qarshiligini pasaytirish va faol material zarralari o'rtasida yomon aloqani oldini olish uchun javobgardir; Bog'lovchi "elim" kabi harakat qiladi, faol materiallarni va o'tkazgichlarni alyuminiy folga oqim kollektoriga mahkam o'rnatadi, elektrod strukturasining yaxlitligini saqlaydi va qoplama va oqim kollektori o'rtasida mustahkam yopishishni ta'minlaydi; Organik erituvchilar dispersiya muhiti bo'lib xizmat qiladi, biriktiruvchi moddalarni eritadi va qattiq zarrachalar yuzasini namlaydi, bu esa barcha komponentlarning bir xil aralashuvini kafolatlaydi.

Ideal holda, katodli atala "aglomeratsiya yo'q, pufakchalar yo'q, yuqori bir xillik va yuqori barqarorlik" ta'siriga erishishi kerak, bu esa Supero'tkazuvchilar vositaning faol materialning sirtini bir xilda qoplashiga va bo'shliqlarni to'sib qo'ymasdan zarrachalar o'rtasida samarali aloqalarni yaratishga imkon beradi. Ushbu mikroskopik{1}}darajadagi yagona taqsimot lityum batareyalar uchun yuqori aylanish muddati, yuqori tezlikda ishlash va yuqori xavfsizlikka erishish uchun zaruriy shart bo'lib, shuningdek, atala tayyorlash jarayonining asosiy maqsadi hisoblanadi. Sanoat statistik ma'lumotlariga ko'ra, lityum batareyalar ishlamay qolishlarining taxminan 15% atala aralashtirish jarayonining nuqsonlari bilan bog'liq bo'lib, bu katodli atala tayyorlashning muhimligini aniq ko'rsatadi.

Hozirgi vaqtda lityum batareyali katod pastalari uchun atala gomogenizatsiya jarayoni asosan to'rtta yo'nalishdan iborat: nam usul, yarim quruq usul, quruq usul va bog'lovchisiz nam usul (bir bosqichli usul). Ushbu yo'nalishlarning har biri o'ziga xos yo'nalishga ega bo'lsa-da, ularning barchasi korxonalarning ishlab chiqarish samaradorligi va mahsulot sifatini cheklovchi asosiy to'siqlarga aylangan bir qator umumiy va individual muammolarga duch keladi. Bularni to'rtta asosiy muammoga jamlash mumkin:

Noto'g'ri tarqalish va aglomeratsiya muammosi muhim ahamiyatga ega

Katodli atala tarkibidagi faol moddalar va oʻtkazuvchan moddalar asosan nano{0}}oʻlchamdagi kukunlar boʻlib, ular katta oʻziga xos sirt maydoniga va yuqori sirt energiyasiga ega. Ular aglomeratsiyaga moyil. An'anaviy uskunada bitta aralashtirish usuli mavjud bo'lib, u keng qamrovli va yuqori intensivlikdagi kesish kuchini hosil qilish qiyin, buning natijasida chang zarralari to'liq tarqalmaydi, "qattiq aglomeratsiyalangan" zarrachalarni hosil qiladi - bu aglomeratsiyalangan zarralar elektron uzatish kanallarini to'sib qo'yadi, batareya quvvatini pasaytiradi va quvvatni pasaytiradi. pasayish. Ayniqsa, quruq usul jarayonida changni aralashtirishning bir xilligi juda yuqori (burilish qiymati bo'lishi kerak).<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).

Pufakchani ushlab turish va barqarorlik etarli emas

PVDF gel eritmasini tayyorlash uchun hoʻl jarayonda yoki gel tayyorlamasdan “bir bosqichli” ishlab chiqarish usulida boʻladimi, aralashtirish jarayonida havo siqilib, pufakchalar paydo boʻlishiga moyil boʻladi. An'anaviy asbob-uskunalarning vakuumni boshqarish qobiliyati cheklangan va u atala ichidagi mayda pufakchalarni samarali ravishda olib tashlay olmaydi. Ushbu pufakchalar elektrodni qoplash jarayonida teshiklar va material tanqisligi nuqsonlarini keltirib chiqaradi, bu nafaqat elektrodning tashqi ko'rinishi sifatiga ta'sir qiladi, balki batareyada ichki qisqa tutashuvlarga olib keladi va foydalanish xavfsizligiga jiddiy tahdid soladi. Shu bilan birga, an'anaviy asbob-uskunalar atala harorati va yopishqoqligini aniq nazorat qilishda qiyinchiliklarga duch keladi, bu esa saqlash va ishlatish jarayonida qatlamlanish va cho'ktirishga olib keladi, partiyaning yomon konsistensiyasi va keyingi ishlab chiqarishning barqarorligiga ta'sir qiladi - ho'l jarayonda, an'anaviy uskunalar ko'pincha qabariqni ushlab turish kabi muammolarga duch keladi; ho'l bo'lmagan jel tayyorlash jarayonida uskuna bir vaqtning o'zida yuqori{6}}tezlikdagi dispersiyaga (1350 r/min) va aniq vakuum nazoratiga (-80 kPa) erishish uchun talab qilinadi, ammo an'anaviy uskunalar dispersiya samaradorligi va atala barqarorligini muvozanatlashtira olmaydi.

Yomon jarayon muvofiqligi va yuqori energiya sarfi

Har xil katodli materiallar (uchlik materiallar va lityum temir fosfat kabi) va turli xil gomogenizatsiya jarayoni yo'nalishlari aylanish tezligi, moment, haroratni nazorat qilish va aralashtirish uskunasining pichoq tuzilishi kabi parametrlar uchun sezilarli darajada farq qiladi. Masalan, LFP tizimida uning yuqori zichligi (2,6 g/sm³ va NCM 2,0 g/sm³) tufayli zarrachalarning cho'kindiga chidamliligini engish uchun yuqori aylanish tezligi talab qilinadi, NCM tizimida esa haddan tashqari yuqori aylanish tezligi PVDF molekulyar zanjirlarining uzilishiga olib keladi; yarim-quruq jarayonda "aralash{4}}dispersiya" ikkilik-bosqichi uskunadan kuchli moment chiqishi va haroratni aqlli nazorat qilish imkoniyatlariga ega bo‘lishini talab qiladi. An'anaviy asbob-uskunalar valdagi materialning tiqilib qolishi, yuqori energiya iste'moli va uni ishlatishda to'liq tarqalmasligi kabi muammolarga moyil. An'anaviy uskunalar asosan qattiq tuzilishga ega bo'lib, turli jarayon talablariga moslashuvchan moslasha olmaydi. Jarayonni o'zgartirganda, uskunani almashtirish yoki parametrlarga sezilarli o'zgartirishlar kiritish kerak, bu og'ir bo'lib, uskunadan kam foydalanish va yuqori energiya sarfiga olib keladi, korxonaning ishlab chiqarish tannarxini oshiradi.

Ishlab chiqarish samaradorligi past va partiyaning mustahkamligi past

An'anaviy gomogenizatsiya uskunalarini aralashtirish davri uzoq. Misol uchun, ho'l jarayonning an'anaviy ishlab chiqarish aylanishi 12 soatdan ko'proq vaqtni talab qiladi. Ular orasida PVDF jelini tayyorlash uchun 4-6 soat aralashtirish + 12 soat turib turish, asosiy material infiltratsiyasi 5 soat, yuqori tezlikda dispersiyalash esa 5 soat davomida 1300 r/min uzluksiz tezlikni talab qiladi. Bu ishlab chiqarish samaradorligini keskin cheklaydi. Shu bilan birga, uskunada aqlli boshqaruv qobiliyati yo'q va aralashtirish parametrlarini real vaqt rejimida kuzatib bora olmaydi va sozlay olmaydi, buning natijasida turli partiyalardan olingan eritmaning yopishqoqligi, dispersiya darajasi va boshqa ko'rsatkichlarida katta tebranishlar (milliy standart ± 5% talabdan oshib ketadi), akkumulyator mahsulotlarining mustahkamligiga ta'sir qiladi, shuningdek, ish yuki va saralash hajmini oshiradi.

Gomogenizatsiya jarayonining to'rtta asosiy og'riqli nuqtasiga javoban, Yushun Intelligent Equipment kompaniyasining Ar-ge guruhi uch yil davomida texnik tadqiqotlar va ishlanmalarni o'tkazdi. Suyuqliklar mexanikasi, materialshunoslik va aqlli boshqaruv texnologiyasini birlashtirib, ular yangi avlod aqlli dual{1}}sayyoralarni aralashtirish tizimini yaratdilar. Beshta asosiy afzalliklarga ega bo'lgan holda, u katod pastalarini tayyorlashdagi muammolarni aniq hal qiladi va lityum batareya korxonalari uchun afzal qilingan uskunaga aylanadi - Yushun aqlli ikki sayyorali mikserni tanlash, asosan, samarali, barqaror va energiyani tejovchi ishlab chiqarish yechimini tanlash, shuningdek, mahsulot raqobatbardoshligini oshirishni tanlashni anglatadi.

Ikki-sayyora birikmasini aralashtirish, notekis dispersiya muammosini hal qilish

Uskunalar oʻlik zonalar va material qoldiqlarini aralashtirish bilan toʻliq xayrlashib, 360 daraja burchaksiz aralashtirish va materiallarning turbulent konvektsiyasiga erishish uchun aylanma qirgʻich konstruksiyasi bilan birlashtirilgan “sayyora ramkasi inqilobi + dispersiya diskining aylanishi” ikki-harakat tizimini qoʻllaydi. Aralash qayiqning pastki qirib tashlash dizayni, barrel ichki qismining yuqori yumaloqligi (0,2 mm dan kam) va o'rtacha eshkak{6}}material bo'shlig'i bilan birgalikda barrel devori va pastki qismidagi materiallarni to'liq aralashtirishni ta'minlaydi. Shu bilan birga, dispersiya diskining chiziq tezligi 25 m/s ga yetishi mumkin, bu sanoatning an'anaviy standartlaridan ancha oshib ketadi, bu esa yuqori intensivlikdagi kesish kuchini yaratishi, chang aglomeratsiyasini samarali ravishda buzishi va pastaning zarracha hajmini juda past darajada boshqarishi mumkin. Haqiqiy o'lchov ma'lumotlari shuni ko'rsatadiki, an'anaviy asbob-uskunalar bilan solishtirganda, qayta ishlangan materiallarning bir xilligi 40% ga yaxshilandi, partiyaning mustahkamligi 99,3% ga yetdi, changni aralashtirishning bir xilligi uchun quruq jarayonning qat'iy talablariga mukammal darajada javob beradi va changni namlash samaradorligini sezilarli darajada yaxshilaydi, turli katodli materiallarning dispersiya ehtiyojlariga mos keladi.

Yuqori kritik vakuum texnologiyasi qoldiq pufakchalar xavfini yo'q qiladi

Yushun Intelligent kompaniyasi innovatsion tarzda ko'p bosqichli vakuum gradientini boshqarish tizimini ishlab chiqdi, u ultra{1}}yuqori vakuum darajasi -98 kPa ga erisha oladi, bu sanoatdagi an'anaviy uskunalarning vakuum darajasidan ancha yuqori. Shu bilan birga, u ikkita mexanik qistirma to‘plamini va yumshoq{12}}qattiq kompozit plomba dizaynini hamda sayyoraviy uzatish qutisi uchun to‘liq muhrlangan tuzilmani o‘zlashtiradi, bu esa vakuum bosimining 24 soat davomida hech qanday yog‘ yoki gaz oqishisiz -0,092 dan yuqori bo‘lishini ta’minlaydi. Ushbu samarali vakuum tizimi ataladan mayda pufakchalarni tezda olib tashlashi mumkin, bu esa ko'pikni tozalash samaradorligini 60% ga oshiradi va qolgan pufakcha tarkibini 0,01% dan kamroq kamaytiradi. Bu elektrod teshiklari va ularning ildizidagi material tanqisligi kabi nuqsonlarni bartaraf qiladi, batareyaning xavfsiz ishlashini ta'minlaydi. Bundan tashqari, vakuum muhiti erituvchining bug'lanishini va atala oksidlanishini samarali ravishda oldini oladi, atala barqarorligini yanada oshiradi va nam bo'lmagan ishlov berish jarayonining "bir bosqichli usul" ning qat'iy vakuum talablariga javob beradi.