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Uno de los diez equipos clave para baterías de litio: equipo de pulpa

September 06 , 2024

Uno de los diez equipos clave para baterías de litio: equipo de pulpa


¿Qué es la pulpa?

La pulpa es la sustancia activa, agente conductor, dispersante, aglutinante, aditivos y otros componentes de acuerdo con una cierta proporción y orden en el mezclador, en la paleta agitadora y el disco de dispersión, girando, amasando, cortando y otras acciones mecánicas mezcladas en el 1 período, la formación de un sistema de suspensión sólido-líquido uniforme y estable.


Introducción del proceso de despulpado

1.La importancia del proceso de despulpado

El límite superior del rendimiento de las baterías de iones de litio está determinado por el sistema químico utilizado (material activo positivo, material activo negativo, electrolito), y el rendimiento real depende de la microestructura de la pieza polar. La microestructura de la pieza polar está determinada principalmente por la microestructura de la suspensión y el proceso de recubrimiento, que está dominado por la microestructura de la suspensión. Por lo tanto, existe una afirmación ampliamente reconocida de que en el impacto del proceso de fabricación en el rendimiento de las baterías de iones de litio, el impacto del proceso anterior representa al menos el 70%, mientras que el impacto del proceso de pulpa en el proceso anterior representa al menos el 70%, es decir, el impacto del proceso de despulpado representa aproximadamente la mitad.


2.La composición de la suspensión y el estado de dispersión ideal de cada componente
El electrodo materiales de la batería de iones de litioincluyen tres componentes principales: material activo, agente conductor y aglutinante, en los que el material activo representa la gran mayoría del peso total, generalmente entre 90% y 98%, y la proporción de agente conductor y aglutinante es relativamente pequeña, generalmente entre 90% y 98%. 1% y 5%. Las propiedades físicas y los tamaños de estos componentes principales varían mucho, entre los cuales las partículas de sustancias activas generalmente tienen entre 1 y 20 μm, mientras que la mayoría de los agentes conductores son materiales de nanocarbono. Por ejemplo, el diámetro de las partículas primarias del negro de carbón de uso común es de solo decenas de nanómetros, el diámetro de los nanotubos de carbono generalmente es inferior a 30 nm y el aglutinante es un material polimérico, que es soluble en solventes y forma microemulsiones en solventes. El electrodo de la batería de iones de litio debe lograr un buen transporte de electrones y de iones, por lo que el estado de distribución del material activo, el agente conductor y el aglutinante en el electrodo debe cumplir ciertos requisitos.


Los electrodos de las baterías de iones de litio deben lograr una buena transmisión de iones y electrones, lo que requiere que el estado de distribución de los materiales activos, agentes conductores y aglutinantes en los electrodos cumpla con ciertos requisitos. El estado de distribución ideal de cada material en el electrodo se muestra en la Figura 1, es decir, el material activo está completamente disperso, el agente conductor está completamente disperso y en pleno contacto con el material activo para formar una buena red conductora electrónica, y el El aglutinante se distribuye uniformemente en el electrodo y une el material activo y el agente conductor para formar el electrodo en su conjunto.


Figura 1-Distribución ideal de materiales en electrodos de baterías de iones de litio


Para obtener la microestructura de la pieza polar que cumpla con los requisitos anteriores, es necesario obtener una suspensión con una microestructura correspondiente en el proceso de fabricación de pulpa. Es decir, el material activo, el agente conductor y el aglutinante en la suspensión deben estar completamente dispersados, y debe formarse una buena unión entre el agente conductor y el material activo, y entre el aglutinante y el agente conductor/material activo, y el El estado de dispersión de cada componente en la suspensión debe ser estable.

Equipo de dispersión y proceso de lodo
El equipo utilizado para la dispersión de lodos incluye principalmente dos categorías. Uno es el equipo que utiliza la fuerza de corte generada por el movimiento del fluido para dispersar los agregados de partículas, incluido el equipo de mezcla de lodos.y amasadoras mediante diversos tipos de paletas agitadoras, e incluye también molinos de tres ejes y molinos de discos. El otro es el equipo que utiliza perlas de molienda para impactar los agregados de partículas para lograr el efecto de dispersión, que incluye principalmente molinos agitadores. Por supuesto, existen algunos equipos de dispersión más especiales, como la máquina de dispersión ultrasónica, que utiliza cavitación ultrasónica y microchorro instantáneo para los agregados de partículas para la dispersión.

No todos los equipos de dispersión anteriores son adecuados para la fabricación de pulpa de baterías de iones de litio. Por ejemplo, el molino agitador que utiliza perlas de molienda daña fácilmente la capa de recubrimiento en la superficie de algunos materiales activos positivos y negativos debido a la gran fuerza de impacto generada por las perlas de molienda, e incluso puede romper los materiales activos, por lo que rara vez se usa. para la fabricación de pulpa de baterías de iones de litio. El equipo de dispersión ultrasónica no es adecuado para lechadas con alto contenido de sólidos y alta viscosidad, la lechada de la batería de iones de litio tiene precisamente un alto contenido de sólidos (la lechada de electrodo positivo puede alcanzar el 60% ~ 80%, la lechada de electrodo negativo puede alcanzar el 40% ~ 60%) y alta viscosidad (20~200Pa · s), que no es adecuada para que la máquina de dispersión ultrasónica se disperse. Por tanto, de hecho, los equipos utilizados para el despulpado de baterías de iones de litio pertenecen al tipo de dispersión por la fuerza de corte generada por el movimiento del fluido, incluyendo la mezcladora, la amasadora, etc, el equipo más típico es el mezclador planetario doble.

Double planetary mixer

Mezclador planetario doble


El principio de funcionamiento del mezclador planetario doble es utilizar de 2 a 3 paletas de mezcla lentas para hacer una combinación de revolución y autobiografía, de modo que la trayectoria de la paleta pueda cubrir todo el espacio dentro del barril de mezcla.


Double planetary mixer motion trajectory

La trayectoria de la paleta lenta de un mezclador planetario doble cuando combina revolución y rotación.


La ventaja sobresaliente del mezclador planetario doble es que puede ajustar fácilmente la secuencia de alimentación, la velocidad y el tiempo y otros parámetros del proceso para adaptarse a diferentes características del material, y puede volver a trabajarse fácilmente cuando las características de la lechada no cumplen con los requisitos. adaptabilidad y flexibilidad Muy fuerte. Además, cuando se cambia de variedad, la limpieza del mezclador planetario doble, especialmente del mezclador pequeño, es relativamente sencilla.


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