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L'un des dix équipements clés pour les batteries au lithium : l'équipement de mise en pâte

September 06 , 2024

L'un des dix équipements clés pour les batteries au lithium : équipement de réduction en pâte


Qu'est-ce que la réduction en pâte

La réduction en pâte est la substance active, l'agent conducteur, le dispersant, le liant, les additifs et d'autres composants conformément à une certaine proportion et un certain ordre dans le mélangeur, dans la palette d'agitation et le disque de dispersion tournant, pétrissant, cisaillement et autres actions mécaniques mélangées la 1ère période, la formation d’un système de suspension solide-liquide uniforme et stable.


Introduction du processus de réduction en pâte

1.L'importance du processus de réduction en pâte

La limite supérieure des performances des batteries lithium-ion est déterminée par le système chimique utilisé (matière active positive, matière active négative, électrolyte), et les performances réelles dépendent de la microstructure de la pièce polaire. La microstructure de la pièce polaire est principalement déterminée par la microstructure de la suspension et le processus de revêtement, qui est dominé par la microstructure de la suspension. Par conséquent, il existe une déclaration largement reconnue selon laquelle dans l'impact du processus de fabrication sur les performances des batteries lithium-ion, l'impact du processus précédent représente au moins 70 %, tandis que l'impact du processus de réduction en pâte dans le processus précédent représente pour au moins 70 %, c'est-à-dire que l'impact du processus de réduction en pâte représente environ la moitié.


2.La composition de la bouillie et l'état de dispersion idéal de chaque composant
L'électrode matériaux de la batterie lithium-ioncomprennent trois composants principaux : un matériau actif, un agent conducteur et un liant, dans lesquels le matériau actif représente la grande majorité du poids total, généralement entre 90 % et 98 %, et la proportion d'agent conducteur et de liant est relativement faible, généralement entre 1% et 5%. Les propriétés physiques et les tailles de ces principaux composants varient considérablement, parmi lesquelles les particules de substances actives sont généralement comprises entre 1 et 20 µm, tandis que la plupart des agents conducteurs sont des matériaux nanocarbonés. Par exemple, le diamètre des particules primaires du noir de carbone couramment utilisé n'est que de quelques dizaines de nanomètres, le diamètre des nanotubes de carbone est généralement inférieur à 30 nm et le liant est un matériau polymère soluble dans les solvants et forme des microémulsions dans les solvants. L'électrode de la batterie lithium-ion doit assurer un bon transport des électrons et des ions, de sorte que l'état de distribution du matériau actif, de l'agent conducteur et du liant dans l'électrode doit répondre à certaines exigences.


Les électrodes des batteries lithium-ion doivent assurer une bonne transmission des électrons et des ions, ce qui nécessite que l'état de répartition des matériaux actifs, des agents conducteurs et des liants dans les électrodes réponde à certaines exigences. L'état de distribution idéal de chaque matériau dans l'électrode est illustré à la figure 1, c'est-à-dire que le matériau actif est entièrement dispersé, l'agent conducteur est entièrement dispersé et en contact complet avec le matériau actif pour former un bon réseau conducteur électronique, et le le liant est uniformément réparti dans l'électrode et lie le matériau actif et l'agent conducteur pour former l'électrode dans son ensemble.


Figure 1-Répartition idéale des matériaux dans les électrodes de batterie lithium-ion


Afin d'obtenir la microstructure de la pièce polaire qui répond aux exigences ci-dessus, il est nécessaire d'obtenir une suspension avec une microstructure correspondante dans le processus de réduction en pâte. C'est-à-dire que le matériau actif, l'agent conducteur et le liant dans la suspension doivent être entièrement dispersés, et une bonne liaison entre l'agent conducteur et le matériau actif, et entre le liant et l'agent conducteur/matériau actif doit être formée, et le l'état de dispersion de chaque composant dans la bouillie doit être stable.

Équipement de dispersion et processus de lisier
Les équipements utilisés pour la dispersion des boues comprennent principalement deux catégories. L'un d'entre eux est l'équipement qui utilise la force de cisaillement générée par le mouvement du fluide pour disperser les agrégats de particules, y compris les équipements de mélange de boues.et des pétrins utilisant différents types de pales d'agitation, et comprend également des broyeurs à trois axes et des broyeurs à disques. L'autre est l'équipement qui utilise des billes de broyage pour impacter les agrégats de particules afin d'obtenir l'effet de dispersion, comprenant principalement des broyeurs à agitation. Bien sûr, il existe des équipements de dispersion plus spéciaux, tels qu'une machine de dispersion ultrasonique qui utilise la cavitation ultrasonique et un micro-jet instantané sur les agrégats de particules pour la dispersion.

Les équipements de dispersion ci-dessus ne conviennent pas tous à la réduction en pâte des batteries lithium-ion. Par exemple, le broyeur utilisant des billes de broyage endommage facilement la couche de revêtement sur la surface de certains matériaux actifs positifs et négatifs en raison de la force d'impact importante générée par les billes de broyage, et peut même briser les matériaux actifs, il est donc rarement utilisé. pour la réduction en pâte des batteries lithium-ion. L'équipement de dispersion ultrasonique ne convient pas aux boues à haute teneur en solides et à haute viscosité, la boue de la batterie lithium-ion a précisément une teneur élevée en solides (la boue d'électrode positive peut atteindre 60 % ~ 80 %, la boue d'électrode négative peut atteindre 40 % ~ 60 %) et viscosité élevée (20 ~ 200 Pa · s), qui ne convient pas à la dispersion par machine de dispersion ultrasonique. Par conséquent, en fait, les équipements utilisés pour la réduction en pâte des batteries lithium-ion appartiennent au type de dispersion par la force de cisaillement générée par le mouvement du fluide, y compris le mélangeur, le malaxeur, etc., l'équipement le plus typique est le mélangeur planétaire double.

Double planetary mixer

Mélangeur planétaire double


Le principe de fonctionnement du mélangeur planétaire double consiste à utiliser 2 à 3 palettes de mélange lentes pour effectuer une combinaison de révolution et d'autobiographie, de sorte que la trajectoire de la lame puisse couvrir tout l'espace à l'intérieur du baril de mélange.


Double planetary mixer motion trajectory

La trajectoire de la pale lente d'un mélangeur planétaire double lorsqu'elle combine révolution et rotation.


L'avantage exceptionnel du double mélangeur planétaire est qu'il peut facilement ajuster la séquence d'alimentation, la vitesse et le temps ainsi que d'autres paramètres de processus pour s'adapter aux différentes caractéristiques des matériaux, et peut être facilement retravaillé lorsque les caractéristiques de la boue ne répondent pas aux exigences, adaptabilité et flexibilité Très forte. De plus, lors du changement de variété, le nettoyage du double mélangeur planétaire, notamment du petit mélangeur, est relativement simple.


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