电池厂几种常见的浆料制备方式

锂离子电池生产中各极片材料的浆料的混合分散至关重要,浆料分散质量的好坏,直接影响到后续锂离子电池生产的质量及其产品的性能。

锂电作为近几年汽车动力电池的主流解决方式制备工序多，各工序所用设备行业存在多种解决方案，同时随着发展不断有新的解决方案进入。锂电池的制作分为极片制作、电芯组装、化成检测三个阶段。其中极片制作分为浆料制备、涂布、辊压、分切四个环节，本文介绍浆料制备阶段，并就目前电池厂几种常见的浆料制备方式与设备向大家做简要介绍。

锂离子电池的电极制造,正极浆料由粘合剂、导电剂、正极材料等组成;负极浆料则由粘合剂、石墨碳粉等组成。正、负极浆料的制备都包括了液体与液体、液体与固体物料之间的相互混合、溶解、分散等一系列工艺过程,而且在这个过程中都伴随着温度、粘度、环境等变化。

在正、负极浆料中,颗粒状活性物质的分散性和均匀性直接响到锂离子在电池两极间的运动,因此在锂离子电池生产中各极片材料的浆料的混合分散至关重要,浆料分散质量的好坏,直接影响到后续锂离子电池生产的质量及其产品的性能。

双行星搅拌机

工作原理

行星架在转动的时候，可以带动机器的搅拌轴围绕着反应釜料桶公转的同时，双行星的搅拌轴进行高速自转，这种公转自转的同时进行可以促物料受到机械强烈的剪切与捏合的作用，从而达到物料的充分乳化、分散和混合的目标同，这种结构设备的混合效果是普通混合机的几倍。同时在双行星搅拌机的行星架上设置了一组刮壁刀随着行星架转动，通过不断的无缝刮壁，让壁桶无滞留电池浆料，提高了混合的效果。双行星搅拌机是耐真空的机械，可进行抽真空、加热、冷却。可以满足锂电池浆料的湿法混料工艺的加工需求。

优势：

1.低间隙。浆与浆、浆与桶壁、浆与桶底之间间隙低，搅拌浆相互间以及搅拌浆与搅拌罐内部的精密间隙，使搅拌罐无死角，具有高度的捏合效果，使物料在短时间内迅速相互渗透及捏合。

2.高效率。独特的混合分散搅拌结构设计，大大提高了锂电池生产设备的产能，能够进行高效生产。

3.物料不粘壁，出料干净。

360度无死角设计，保证物料搅拌均匀。在双行星搅拌机的行星架上的刮壁刀可以轻松使桶壁无滞留料。同时辅以刮片式搅拌桨，可以对料桶底部进行刮拭，避免了搅拌死角，大大提高了物料的混合效果，保证了成品的品质。

4.高分散/剪切低噪音。分散/乳化部件线速度可达到23M/S以上，零部件加工、专业工装，零部件配合度高，磨损度小，运行更加平稳低噪音；满负载运行下，营造低噪音工作空间。

5.耐腐蚀零泄漏。防腐蚀机械密封加上软、静等密封，行星传动箱采用全密封结构，全方位密封理念使得密封性能在传统基础上提高50%；并且真空保持度高，确保搅拌过程零污染。

6.高强度。根据不同的混合工艺（干法混料、湿法混料），经严格的强度计算，适合高粘度、高固含量电池正负极浆料、粘结剂使用。

7.集成化高。预混、搅拌、周转、过滤诸环节无缝快拆式对接，与空气无接触。可PLC全自动控制，速度、温度、升降、真空系统，可集成在一张面板上控制。

缺点：

在操作过程中双行星搅拌也会遇到诸多问题：

1.批次分散工艺，混合分散时间长，能量消耗大。

2.电极粉末材料由行星搅拌器顶部加入，粉尘容易飞扬、漂浮。更重要的是粉末与液相混合极易发生团聚。

3.物料易残留于行星搅拌器的罐盖、罐壁及搅拌桨上，清洗操作困难。

4.空气易存留于分散混合罐，气泡的产生影响分散效果。

5.批次工艺致使量产受到限制，生产线占地面的大，维护成本高。

电池浆料双螺杆式搅拌

螺杆式搅拌系统一般由计量斗、称量及输送系统、贮罐、制胶罐、中转罐、喂料机、高速混料机、增压泵、磁性式过滤器、高速均质机、辅助设备及DCS中央控制系统组成。锂电池的正、负极原材料（粉体与液体）通过精确的计量系统在线自动和连续输送到螺旋混合机中、在螺旋混合机中完成混合、分散、研磨、抽真空等操作形成浆料，然后浆料连续从螺旋混合机中输出进入下道生产工序。

双螺杆搅拌全自动生产线具有生产效率高、封闭式生产、物料及能源消耗少等优点，目前在行业内也获得一定认可。

优势：

1、生产连续性强。连续搅拌工艺基于双螺杆挤出机，将连续原料喂料、预搅拌捏合、精细分散和脱气等基本操作集中于单个设备，连续搅拌工艺包括所有的液体和固体成分的可控性的连续喂料以及在液相中的固体颗粒的微观分布。

2、较少设备资金投入。借助高生产效率，连续搅拌工艺可以用一条操作生产线取代多个批次搅拌机。因此，可以显著减少大规模生产装置所需的投资。

3、凭借能源节约、自动化程度高和所需的人力资源少，降低运营成本。

4、增强产品性能的重复性和可控性。

5、在线质量控制实现更稳定的产品质量。原料喂料（粉末和液体），搅拌，分散和排气的全自动化操作提高配方精确度，改善工艺控制并增强可追溯性。

缺点：

1、难以确保失重秤的精度。由于添加剂和原材料的比例差异较大，在非堆积式进料方式下，应采用更高精度的失重秤以保证进料计量的准确性，保证各类粒子能够按照配方比例连续、准确进入设备，才能提高混料的均匀性，从而提高电池品质。

2、物料的一致性差，双螺杆设计应采用合理的螺杆设计组合，以保证物料进入的连续性和混合的均匀性。

犁式搅拌机

犁式搅拌机由传动部件、搅拌器、圆形桶体、高速飞刀组成，搅拌器的犁头在高速运转时对物料除了轴向分散以外，还可带动物料沿圆形筒体作周围流动，有效解决物料分层问题，中间的高速飞刀进行辅助混合和对结块料的分散解聚的作用。物料在犁头和飞刀的双重作用下能在较短的时间内均匀混合。

优势：

1、混合速度快。新概念的犁刀式搅拌机理的核心技术的运用，加上高速旋转刀头的离散式搅拌，根据产品的不同配方，主机搅拌时间为90-180s。

2、搅拌主机的混合精度高。各种物料的和易性及均匀度好，混合时不产生离析，搅拌的混合比可高达1：10000，能够最大程度地满足施工要求。

3、卸料采用气动开门，独特的开门方式使卸料可在10秒以内完成；

4、飞刀采用锰钢制作，装配硬齿面齿轮减速机，可满负荷启动；

5、犁头、飞刀片磨损可更换，在干粉混合的基础上可加喷液功能，使固液混合效果更佳。

缺点：

1、生产连续性差。装料量太多，物料在犁刀式混合机内会因为没有充分的活动空间而影响混合效果和延长混合时间，增大功率消耗；装料量过少，也会因为犁刀式混合机内的物料太少而不能形成足够的阻力，从而减弱了混合效果，延长了混合时间。

2、容易造成物料的堆积，使用后残渣不易清洗。

不同的浆料制备方案在行业内各家企业均有应用，孰优孰劣尚无定论，北方华创新能源致力于浆料制备工艺的研发，打造先进的浆料制备系统，为行业客户提供更优的浆料制备方案。