锂电池搅拌原理及工艺流程课件

浆料搅拌原理及工艺流程2024/7/24浆料搅拌原理及工艺流程2023/8/16一、搅拌工序2024/7/24一、搅拌工序2023/8/16搅拌工序基本概念搅拌的定义是什么？搅拌是将活性物质、导电炭黑、分散剂、粘结剂、添加剂等组分按照一定的比例和顺序加入到搅拌机中，在搅拌桨和分散盘的翻动、揉捏、剪切等机械作用下混合在一起，形成均匀稳定的固液悬浮体系。搅拌的要素是什么？润湿液体溶剂取代气体占据待分散颗粒的表面。分散通过搅拌设备的机械作用将待分散颗粒打散。稳定通过分散剂的作用，使已分散的颗粒不再团聚到一起。搅拌效果的衡量标准是什么？颗粒度颗粒大小是否发生变化？颗粒是否被打碎？稳定性沉降速度多快？过滤性可流畅过滤的滤网目数？均匀性导电炭与binder是否均匀地分布在活性物颗粒的周围？适涂性涂布的粘度窗口？是否有拖尾、条痕、麻点、凹坑、脱碳等弊病？2024/7/24搅拌工序基本概念搅拌的定义是什么？2023/8/16搅拌工序基本概念2024/7/24搅拌工序基本概念2023/8/16搅拌工序的控制点输入要点公转转速自转转速温度时间搅拌方法配方固含量输出要点粘度颗粒度稳定性过滤性流变特性传统控制要点新增控制要点传统控制要点新增控制要点2024/7/24搅拌工序的控制点输入要点传统控制要点新增控制要点传统控制要点阳极搅拌原料特性阳极（水性）搅拌最核心的问题是石墨和水因为极性不相似而难以润湿。石墨的特性作用于CMC，也会影响浆料加工性能。CMC在阳极中起到的作用是分散剂、增稠剂、粘结剂。CMC含量、种类严重影响浆料加工性能。不同CMC的粘度曲线2024/7/24阳极搅拌原料特性阳极（水性）搅拌最核心的问题是石墨和水因为阳极搅拌方法类别2024/7/24阳极搅拌方法类别2023/8/16常规搅拌工艺SPCMC溶液DIW预分散CMC溶液搅拌石墨搅拌SBR搅拌结束SP分散形成悬浮液，控制颗粒度D50(一般5m)时间过长，粘度偏低；时间过短，分散效果差；使用150目金属网测试浆料能否过滤 优点：对设备要求不高；工优点：对设备要求不高；工艺简单；容易提高固含量。艺简单；容易提高固含量。缺点：效率低；颗粒容易团缺点：效率低；颗粒容易团聚导致过滤堵网、划痕、冷聚导致过滤堵网、划痕、冷压脱碳。压脱碳。浆料固含量4050%，不受设备限制2024/7/24常规搅拌工艺SPCMC溶液DIW预分散CMC溶液搅拌石墨搅拌CMC捏合搅拌工艺SPCMC溶液石墨预分散DIWCMC捏合CMC溶液搅拌SBR搅拌结束改善润湿，控制固含量使浆料呈“揉面团”效果，设备限制固含量63%，CMC种类也有限制浆料固含量不宜超过52%优点：对石墨润湿好，搅拌优点：对石墨润湿好，搅拌效率高。效率高。缺点：设备负载大，固含量缺点：设备负载大，固含量有限制，高固含量有限制，高固含量+干混导干混导致电池容量低。致电池容量低。2024/7/24CMC捏合搅拌工艺SPCMC溶液石墨预分散DIWCMC捏合C水捏合搅拌工艺石墨SPDIW干混CMC溶液水捏合CMC溶液搅拌SBR搅拌结束改善润湿，控制固含量使浆料呈“揉面团”效果，设备限制固含量63%搅拌更简单、高效，极片电阻低。但需要控制搅拌参数，防止粉料飞散 优点：对石墨润湿好，搅拌优点：对石墨润湿好，搅拌效率高。效率高。缺点：设备负载大，固含量缺点：设备负载大，固含量有限制，高固含量有限制，高固含量+干混导干混导致电池容量低。致电池容量低。浆料固含量比CMC捏合更低2024/7/24水捏合搅拌工艺石墨SPDIW干混CMC溶液水捏合CMC溶液搅取消预溶解搅拌工艺石墨SPCMC粉末干混DI水搅拌SBR搅拌结束搅拌更简单、高效，极片电阻低。但需要控制搅拌参数，防止粉料飞散 优点：搅拌效率高优点：搅拌效率高2024/7/24取消预溶解搅拌工艺石墨SPCMC粉末干混DI水搅拌SBR搅拌阳极配方对浆料过滤的影响 上面的上面的A2A2石墨搅拌实验结果说明，石墨搅拌实验结果说明，CMCCMC含量越高，相同搅拌工艺含量越高，相同搅拌工艺条件下，浆料粘度更高，同时过条件下，浆料粘度更高，同时过滤性能更好。滤性能更好。下面的搅拌实验结果说明，下面的搅拌实验结果说明，FSNCFSNC比比A2A2制成的浆料更容易制成的浆料更容易过滤。而过滤。而22002200比比WSCWSC更利于更利于过滤。过滤。2024/7/24阳极配方对浆料过滤的影响上面的A2石墨搅拌实验结果说明，CM阴极搅拌原料特性 阴极搅拌不存在阴极搅拌不存在润湿问题，但润湿问题，但阴极活性物质阴极活性物质密度大，颗粒密度大，颗粒容易沉降，稳容易沉降，稳定性需要关注。定性需要关注。阴极的阴极的PVDFPVDF容容易受湿度影响，易受湿度影响，产生划痕、拖产生划痕、拖尾等问题。尾等问题。PVDFPVDF在阴极中起在阴极中起到增稠剂、粘结剂到增稠剂、粘结剂的作用。其含量、的作用。其含量、种类同样严重影响种类同样严重影响浆料加工性能。浆料加工性能。2024/7/24阴极搅拌原料特性阴极搅拌不存在润湿问题，但阴极活性物质密度干混高粘度搅拌工艺PVDFLiCo/NCMSPNMP干混干混搅拌搅拌NMP搅拌搅拌溶解溶解此步固含量约为83%，通过较高固含量实现高粘度搅拌2024/7/24干混高粘度搅拌工艺PVDFLiCo/NCMSPNMP干混搅拌PVDF后加搅拌工艺LiCo/NCMSPNMPPVDF分散分散搅拌搅拌NMP搅拌搅拌NMP50505050SP具有疏水亲油性，可以将其预分散在NMP里2024/7/24PVDF后加搅拌工艺LiCo/NCMSPNMPPVDF分散搅常规搅拌工艺LiCo/NCMPVDFNMPSP溶解溶解分散分散搅拌搅拌NMP搅拌搅拌PVDF固体溶解，浓度在4%15%左右；SP分散形成固液悬浮，控制颗粒度D50(一般5um)LiCo/NCM分散形成稳定悬浮体系，过滤性好(200目)调节粘度，粘度在400015000mpa.s左右，固含量在6575%之间2024/7/24常规搅拌工艺LiCo/NCMPVDFNMPSP溶解分散搅拌N取消预溶解搅拌工艺LiCo/NCMPVDFSPNMP干混干混搅拌搅拌结束结束PVDF、SP、活性物质经干混，达到宏观混合均匀LiCo/NCM分散形成稳定悬浮体系，过滤性好(200目)调节粘度，粘度在400015000mpa.s左右，固含量在6575%之间2024/7/24取消预溶解搅拌工艺LiCo/NCMPVDFSPNMP干混搅拌行星式搅拌机 搅拌桨和分散盘都绕搅拌罐中心搅拌桨和分散盘都绕搅拌罐中心轴公转，同时也各自绕轴自转。轴公转，同时也各自绕轴自转。公转：公转：029rpm029rpm，变频调速电机，变频调速电机频率频率45KW 45KW。自转：自转：01400rpm01400rpm，变频调速电，变频调速电机频率机频率45KW45KW 搅拌桨和分散盘都绕搅拌罐中心搅拌桨和分散盘都绕搅拌罐中心轴公转，同时也各自绕轴自转。轴公转，同时也各自绕轴自转。公转：公转：030rpm030rpm，变频调速电机，变频调速电机频率频率30KW 30KW。自转：自转：01500rpm01500rpm，变频调速电，变频调速电机频率机频率55KW55KW2024/7/24行星式搅拌机搅拌桨和分散盘都绕搅拌罐中心轴公转，同时也各自绕高速分散系统ConductiveConductiveMaterialMaterialBinderBinderSolutionSolutionActiveActiveMaterialMaterialSolventSolventPOnlineOnlineViscosityViscosityMonitorMonitorMPre-mixerPre-mixerPumpPumpContinuousContinuousFastFastDispersionDispersionSystemSystemCoolingCoolingPipePipePStorageStorageTankTankTemp.&VacuumTemp.&VacuumControlControlFiltrationFiltrationSystemSystemFCoatingCoatingProcessProcess 优点：优点：分散性提高分散性提高 稳定性提高稳定性提高 一致性提高一致性提高 工序效率提高工序效率提高2024/7/24高速分散系统ConductiveBinderActiveSoThank you for your attention2024/7/24Thank you for your attention20