Doppelter Planetenmischer

Derzeit ist die von Herstellern von Lithium-Ionen-Batterien am häufigsten verwendete Schlammmischausrüstung der Doppelplanetenmischer, auch bekannt als PD-Mischer. Dieser Mischer ist mit einer Mischkomponente mit niedriger Geschwindigkeit, Planet, und einer Dispergierkomponente mit hoher Geschwindigkeit, Disper, ausgestattet. Die Mischkomponente mit niedriger Drehzahl besteht aus zwei Klapprahmenrührwerken, die über ein Planetengetriebe verfügen. Da die Rührwerke rotieren und kreisen, ermöglichen sie dem Material, sich in verschiedene Richtungen zu bewegen, wodurch der gewünschte Mischeffekt innerhalb relativ kurzer Zeit erzielt wird. Die Hochgeschwindigkeits-Dispergierkomponente verfügt typischerweise über eine gezahnte Dispergierscheibe, die sich zusammen mit dem Planetenträger dreht und dabei schnell rotiert, wodurch starke Scher- und Dispergierkräfte auf das Material ausgeübt werden. Dieser Effekt ist um ein Vielfaches größer als bei herkömmlichen Mischern. Darüber hinaus kann die Dispergierkomponente je nach den spezifischen Anforderungen der Anwendung entweder mit einer einfachen oder doppelten Dispergierwelle konfiguriert werden.

Mischen in einer Kugelmühle

Kugelmühlen-Mischen wird auch häufig zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterieschlamm verwendet, was in Laboratorien im Allgemeinen häufiger vorkommt. Ähnlich wie bei auf Strömungsmechanik basierenden Mischmethoden wird die Dispersionsfähigkeit des Kugelmahlprozesses durch das Gleichgewicht der Clusterfragmentierungs- und Agglomerationsreorganisationsgeschwindigkeiten bestimmt, das mit den Eigenschaften der Pulverpartikel zusammenhängt und durch die Zugabe von Tensiden verändert werden kann.

Beim Kugelmahlprozess unterliegen Pulverpartikel einer Vielzahl von Oberflächen- und Volumenveränderungen, die zu mechanischen und chemischen Umwandlungen des Materials führen können (z. B. zum Bruch von Kohlenstoffnanoröhren, Änderungen ihres Aspektverhältnisses und ihrer Struktur). Es kann zu Reaktionen zwischen Partikeln, zwischen Pulver und Dispersionsmedien (Lösungsmittel und Bindemittel) und sogar zwischen Pulver und Mahlkugeln kommen. Kollisionen zwischen Mahlkugeln und lokalen Flüssigkeitsturbulenzen mit hoher Scherung können ebenfalls zum Aufbrechen von Bindemittelmolekülen führen.

Ultraschallrühren

Derzeit wird Ultraschall von Menschen zum Mischen im mikroskopischen Maßstab verwendet, basierend auf dem transienten akustischen Kavitationseffekt. Dieser Effekt muss unter recht hoher Ultraschallintensität erzeugt werden, begleitet von der Bildung und dem Wachstum einer großen Anzahl von Mikrobläschen. Wenn die Blasengröße einen bestimmten kritischen Wert erreicht, steigt die Blasenwachstumsrate schnell an und platzt dann sofort, wodurch Stoßwellen entstehen, die Agglomerate zerstreuen, während lokal hohe Temperaturen und hoher Druck entstehen (der örtliche Druck kann Tausende von Atmosphären erreichen).

Ein weiterer Prozess, der beim Ultraschallmischen auftritt, ist die makroskopische Strömung der Flüssigkeit. Die Konzentration der Kavitationsblasen nimmt entlang der auf dem Generator zentrierten Achse allmählich ab, und die Blasen diffundieren in Bereiche mit niedriger Konzentration, wodurch die Flüssigkeit mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2 m/s strömt. Dieser Flüssigkeitsstrom reicht aus, um ausreichende Mischeffekte zu erzielen, ohne dass zusätzliche Ausrüstung erforderlich ist.

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