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负极材料球化设备有哪些?负极材料球化生产线有哪些

发布时间:2023-04-18

负极材料球化生产线主要用于锂离子电池负极材料的生产,整个生产线包括了混合料制备、球化制备、干燥处理、过筛处理、包装成品等工艺步骤。以下是负极材料球化生产线的详细介绍。

 

混合料制备

混合料制备是负极材料球化生产线中的第一个步骤。在混合料制备过程中,需要按照一定的配方将各种原材料混合均匀。这些原材料通常包括石墨粉、纳米硅粉、碳黑、导电剂和粘结剂等。混合过程中需要对原材料进行粉碎、筛选、称量和搅拌等操作,以确保混合物质量稳定、粒径均匀。

 

球化制备

球化制备是负极材料球化生产线中的第二个步骤。在球化制备过程中,需要将混合好的原材料通过球磨的方式进行球化处理。球磨过程中,混合物受到多重重力和碰撞作用,使得混合物颗粒间的排列、结构和性质得到改善,从而达到减小电化学反应中固体颗粒的扩散距离、提高导电性能和分散性能等目的。球磨处理后,混合物会形成一定大小的胶体颗粒,从而为后续干燥制备做好准备。

 

干燥处理

干燥处理是负极材料球化生产线中的第三个步骤。在干燥处理过程中,需要将球化后的混合物进行烘干处理。干燥处理的目的在于去除混合物中的水分,从而降低混合物的比表面积、提高其密度和稳定性,同时避免因水分蒸发而产生颗粒收缩和松散等问题。干燥设备通常包括室温干燥、真空干燥和热风干燥等方式。

 

过筛处理

过筛处理是负极材料球化生产线中的第四个步骤。在过筛处理过程中,需要对干燥好的混合物进行粒度筛选。筛选的目的在于去除混合物中的杂质和不符合规格的颗粒,从而保证产品品质。过筛设备通常包括振动筛、离心筛等。

 

包装成品

包装成品是负极材料球化生产线中的最后一个步骤。在包装成品过程中,需要对筛选后符合规格的混合物进行包装。包装通常包括打包或袋装等方式,这一步骤的目的在于保护负极材料,防止其受到潮湿和氧化等影响。

 

其中球化制备是负极材料球化生产线中非常重要的一部分,也会用到非常多的球化设备,常见的设备包括以下这些。

 

旋转球磨机

旋转球磨机是一种采用旋转圆柱体作为磨体的机器,具有球磨效率高、磨慢、磨细、噪声小等特点。其可广泛用于粉碎各类物质,并且适用于大规模负极材料的球化制备。同时,旋转球磨机还具有占地面积小、易操作、可调节加工条件等优点,成为球化设备中的一种重要形式。

 

气流球磨机

气流球磨机是一种利用高速气流和碰撞物质的磨损作用实现物料细碎和混合的设备。它的有机设计结构使其具有高效、均匀、省能、耐磨,特别是对于超细材料的球磨加工,气流球磨机具有明显的技术优势。同时,气流球磨机由于其设计开放,还能较好地避免粉尘污染,提高球磨操作的安全性。

 

振动球磨机

振动球磨机是应用振动机械遵循分离、分散、磨损的特点,具有振动幅度大、磨慢、粉尘小、占地面积小等特点。振动球磨机的磨体和碾磨材料是共同在磨槽内振动的,从而使材料达到均匀混合和细碎的目的。此外,振动球磨机还具有运转安静、操作方便、通用性强等优点。

 

水轮球磨机

水轮球磨机是采用水流作为磨体,在磨槽中对物料进行高速冲击,从而实现物料细碎的一种球磨设备。其主要优点是处理能力大、磨细效果好、精度高,并且环保无污染。同时,水轮球磨机还具有分配均匀、运行平稳、寿命长等优势,成为粉体制备过程中一个重要的设备。

 

立式球磨机

立式球磨机是一种采用立式结构的球磨设备,其主要特点是具有高速旋转和高功率,能够充分利用物料的磨损,实现粉碎的目的。同时,立式球磨机体积小、操作平稳、噪音低等优点,适用于多种负极材料球化制备,成为了各种工业、生产领域中的一种流行球化设备。

 

行星式球磨机

行星式球磨机是一种采用行星式的球磨法,利用行星轮的高速运转,实现材料的球磨和制粉。其优点在于可适用于不同材料的球化制备、制粉效果好、过程可重复性好、加工速度快,并且占地面积小、易于控制加工条件等方面。

 

高能球磨机

高能球磨机是一种高能量球磨设备,采用球磨材料和容器高速旋转和碰撞的方式,以实现细碎和混合的目的。其主要优势包括球磨效率高、处理能力大、制粉粒度可控、覆盖面积小等。此外,高能球磨机制备的粉末粒度分布均匀,能够满足负极材料用于电池制造的要求。

 

刮板球磨机

刮板球磨机是利用固定的刮板和球的摆动对物料进行磨损,实现细碎混合的球磨设备。其具有磨损速度快、操作简单、占地面积小等优点,适用于多种负极材料的球化制备。

 

超声波球磨机

超声波球磨机是一种利用超声波的力量达到材料细碎和混合的球磨设备。其主要优点包括制粉快、粉末均匀、能量密度大等,同时还可以适用于多种材料的球化制备。

 

冰晶球磨机

冰晶球磨机是一种利用冰晶的碰撞和摩擦产生能量进行物料细碎和混合处理的设备。其磨碎速度快、制粉效果好、能量密度高、处理量大等优点,成为一种重要的负极材料球化设备。

 

粉碎机

粉碎机是一种磨损物料的机器,可以用于磨碎多种材料,包括负极材料。其具有结构简单、操作方便、磨损效果好等优势。

 

加热球磨机

加热球磨机是一种结合球磨和加热的设备,通过加热磨槽中的负极材料,可以加快材料的磨损,进而提高球磨效率和制粉效果。其具有加热快、球磨效率高等优点。


负极材料球化原理是什么样的

负极材料球化是指通过球磨等机械加工方法将负极材料进行细碎和混合的过程,旨在获得高比表面积和均匀的粒径分布,从而提高电池的性能和循环寿命。


负极材料球化的基本原理是:通过球磨等负载作用下的磨损和碰撞作用,使粉末经过细碎、混合等过程,同时使表面能量增大,使反应易于进行,形成高能较为稳定形态的球状颗粒,从而达到最终的目的。


负极材料球化过程中,机械能被转化为球磨材料的破碎能和能量释放,高能量密度的球磨状态可产生大量位错和缺陷等,经过一定的时间,会引起崩解、裂解,进而使材料变化、分散和合并等。


球磨时的物理-化学反应和固态反应等,使新的表面形态产生,并且能够提高材料的化学反应活性和表面生成自组装膜的静电吸附效果,增大材料表面积。同时,这些借助球磨碾磨产生的细微形变、位错、空隙和其他缺陷也有利于负极材料的扩散和离子交换,进而提高负极材料的电化学性能。


负极材料球化过程中,所选用的球磨设备的参数、材料的类型、磨球的材质、速度、比例、球磨时间、球磨槽填充密度、球磨剂粒度等因素会明显影响球化效果和物理性质和化学成分。例如,采用较低的球磨速度和磨球材质较软的球磨剂、较小的球磨槽填充密度,有利于负极材料的表面平坦化和微观形貌的均匀性;而较大的磨球比例、磨球材质较硬、快速滚动的球磨速度,则可加强磨损作用,使负极材料能更快地产生细微凸起和尖角,从而使电化学性能更加稳定和优化。


负极材料球化通过机械加工实现材料的细碎和混合,以及表面能量增大,推动材料的反应、形成高能较为稳定形态的球状颗粒,提高比表面积和均匀的粒径分布,从而提高电池的性能和循环寿命。各种球化设备和其参数的选择、以及球磨剂的制备,都对球化效果有着重要的影响,所以应根据实际情况选择合适的球化设备和制备方法,在优化电池负极材料的物理、化学和结构方面发挥更大的作用。

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