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Welche Rolle spielt das Kneten genau beim Mischprozess der Lithiumbatterie-Aufschlämmung? May 28,2024

Im Allgemeinen kann der Herstellungsprozess des trockenen Anodenmaterials grob in die folgenden Schritte unterteilt werden: Mischen, Benetzen, Dispergieren und Stabilisieren, wobei die Befeuchtungsstufe typischerweise eine langsamere Rotationsgeschwindigkeit erfordert. Die Dispergierstufe (Kneten) bezieht sich jedoch auf den Vorgang, bei dem mit mechanischem Rühren pastöse, viskose und plastische Materialien gleichmäßig gemischt werden, einschließlich Dispergieren und Mischen der Materialien. Vereinfacht ausgedrückt kann man sich auch auf das Rühren hochviskoser Materialien beziehen Der Benetzungsprozess gehört im Allgemeinen nicht zum Knetprozess, obwohl dies je nach Verständnis der verschiedenen Unternehmen variieren kann 20m/s.


Der Hauptzweck der Dispersion von Lithium-Ionen-Batterieschlamm besteht darin, aktive Materialien, leitfähige Mittel, Klebstoffe usw. in einem bestimmten Massenverhältnis gleichmäßig in einem Lösungsmittel zu dispergieren, um einen stabilen Schlamm mit einer bestimmten Viskosität zu bilden, der zum Beschichten des Elektrodenblatts verwendet wird . Das technologische Ziel der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterieschlamm besteht darin, die Herstellung von Elektrodenfolien vorzubereiten. Die idealen Anforderungen an die Aufschlämmung für Elektrodenfolien sind: (i) die aktiven Materialpartikel sind fein und gleichmäßig ohne Agglomeration dispergiert, die leitfähigen Wirkstoffpartikel bilden eine dünne Schicht und werden dispergiert, um ein leitfähiges Netzwerk zu bilden, und die maximale Menge an aktiven Materialpartikeln beträgt verriegelt und am Stromabnehmer angeschlossen; (ii) die aktiven Materialpartikel sind vorzugsweise klein, um sicherzustellen, dass die Batterie eine hohe Stromdichte aufweist.


Knetvorgang
Knetprinzip: Das schnell rotierende Rührpaddel nutzt die Reibungskraft, die von der in einem bestimmten Winkel geneigten Oberfläche und dem Material erzeugt wird, um das Material tangential entlang der Paddeloberfläche zu bewegen. Gleichzeitig wird das Material durch die Zentrifugalkraft an die Innenwand der Mischkammer geschleudert und steigt an der Wand entlang auf. Wenn es eine bestimmte Höhe erreicht, fällt es aufgrund der Schwerkraft zurück in die Mitte des Laufrads und wird dann wieder nach oben geschleudert. Durch die Kombination dieser Aufwärtsbewegung und der Tangentialbewegung befindet sich das Material tatsächlich in einem kontinuierlichen Spiralbewegungszustand. Aufgrund der hohen Rotationsgeschwindigkeit des Paddels und der hohen Bewegungsgeschwindigkeit des Materials kollidieren und reiben die sich schnell bewegenden Partikel aneinander, so dass die Partikel bzw. verklumpten Klumpen zerbrochen werden und auch die Temperatur des Materials entsprechend ansteigt, was dazu führt fördert die Adsorption verschiedener Zusatzstoffe durch das Pulver.


Der Knetvorgang weist im Allgemeinen die folgenden Merkmale auf:


  1. Der Knetvorgang wird häufig von einem Erwärmungs- oder Abkühlungsprozess begleitet. Einerseits muss das Einheitsvolumen des Kneters über eine ausreichende Wärmeübertragungsfläche verfügen. Andererseits sollten die beweglichen Teile in der Lage sein, das an der Wärmeübertragungsfläche anhaftende Material stabil und schnell abzustreifen und in die Zone mit hoher Scherung zurückzuleiten, um zu verhindern, dass das Material an der Wand der Ausrüstung haftet.
  2.  Bei der Analyse der dynamischen Eigenschaften und der dreidimensionalen Strömungsfeldsimulation eines Rührkneters mit unterschiedlicher Geschwindigkeit kann die Zone mit hoher Scherung und einem kleinen Spalt eine hohe Scherspannung erzeugen und das Material dispergieren. Gleichzeitig kann durch die Form der Antriebsteile im Mischer (z. B. Laufradform) sichergestellt werden, dass der Bewegungsweg und die Reichweite des Materials im Kneter ständig mit einem kleinen Spalt durch die Zone mit hoher Scherung verlaufen, so dass die Material kann wiederholt geschert und gleichmäßig verteilt werden.
  3. Im Vergleich zu anderen Mischvorgängen ist der Knetvorgang schwieriger, dauert länger und kann am Ende nur einen statistisch vollständigen Mischzustand erreichen.


Die wichtigsten Parameter, die den Misch- und Dispergierprozess beeinflussen:

  1. Der Einfluss der Rührgeschwindigkeit auf die Dispergiergeschwindigkeit. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Rührgeschwindigkeit, desto höher die Dispergiergeschwindigkeit, aber desto größer ist auch die Schädigung der Materialstruktur und der Ausrüstung.
  2. Der Einfluss der Konzentration auf die Dispergiergeschwindigkeit und die Haftfestigkeit. Unter normalen Bedingungen ist die Dispersionsgeschwindigkeit umso höher, je geringer die Konzentration der Aufschlämmung ist. Eine zu geringe Konzentration führt jedoch zu Materialverschwendung und erhöhter Sedimentation der Aufschlämmung. Je höher die Konzentration, desto höher die Knet- und Klebefestigkeit; Je niedriger die Konzentration, desto geringer ist die Haftfestigkeit.
  3. Der Einfluss des Vakuumgrades auf die Dispersionsgeschwindigkeit. Ein hohes Vakuum begünstigt das Absaugen von Gasen aus den Materialspalten und -oberflächen und verringert so die Schwierigkeit der Flüssigkeitsadsorption. Unter der Bedingung völliger Schwerelosigkeit oder reduzierter Schwerkraft wird die Schwierigkeit einer gleichmäßigen Verteilung erheblich verringert.
  4. Der Einfluss der Temperatur auf die Dispersionsgeschwindigkeit. Bei geeigneter Temperatur weist die Aufschlämmung eine gute Fließfähigkeit auf und lässt sich leicht dispergieren. Zu heiße Gülle neigt zur Krustenbildung, während zu kalte Gülle die Fließfähigkeit stark verringert.

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