中國粉體網(wǎng)訊  為提高三元材料的倍率性能，可將材料一次單晶研磨成納米級(jí)材料，再用噴霧造粒的方法將納米級(jí)三元材料加工成十幾微米的二次球團(tuán)聚體，以改善納米材料在電池制備過程中的加工性能。該工藝過程所需的設(shè)備有攪拌磨、砂磨機(jī)、噴霧干燥機(jī)。

三元材料噴霧造粒工藝流程圖

1—攪拌分散；2—分散漿料泵；3—砂磨機(jī)；4—磨后漿料罐；5—造粒送料泵

一、攪拌磨

攪拌磨主要用于三元材料的初步混合與研磨，10μm左右的三元材料經(jīng)攪拌磨研磨后的粒度能降低到2～5μm。研磨介質(zhì)一般選擇氧化鋯球，直徑為5mm左右。混合時(shí)按一定比例加入純水、黏結(jié)劑和三元材料。若每天的產(chǎn)量定為500kg，則攪拌磨體積選用600L，每批處理量為300L，固含量為30％，每個(gè)批次的處理時(shí)間為1h左右。

二、臥式砂磨機(jī)

砂磨機(jī)具有高效分散作用和超細(xì)研磨作用，是制備超細(xì)研磨、納米研磨的主要設(shè)備。

臥式砂磨機(jī)主要組成部分有：主機(jī)、研磨桶、循環(huán)泵、冷卻系統(tǒng)、電器箱、配套連接管路等。

實(shí)驗(yàn)室臥式砂磨機(jī)示意圖

研磨桶分為內(nèi)桶和外桶，中間帶冷卻夾層，外桶一般是不銹鋼材質(zhì)；內(nèi)桶材質(zhì)可以是金屬、氧化鋯陶瓷、碳化硅、碳化鎢、聚氨酯等。金屬材質(zhì)成本低，但會(huì)對產(chǎn)品造成金屬污染；氧化鋯陶瓷無金屬污染，但散熱性較差、成本高；碳化硅無金屬污染，散熱性比陶瓷好，但成本高；碳化鎢因?yàn)槌杀竞芨�，目前市場上很少使用；聚氨酯散熱性很差。為防止金屬污染，三元材料用砂磨機(jī)的內(nèi)襯多采用氧化鋯材質(zhì)。

砂磨機(jī)內(nèi)筒材質(zhì)優(yōu)缺點(diǎn)對比表

轉(zhuǎn)子是砂磨機(jī)很重要的一部分，可分為盤片式、棒銷式、渦輪式等。盤片式多用于分散微米級(jí)材料，成本低，剪切力��；棒銷式剪切力大，多用于分散納米級(jí)材料；渦輪式用于低黏度物料的納米級(jí)研磨，剪切力比棒銷式小，產(chǎn)能稍低。

影響砂磨機(jī)工作效率的因素如下：

①砂磨機(jī)線速度

線速度越高，傳遞給珠子的動(dòng)能就越大，研磨效率就越高。但線速度也不能過高，線速度過高會(huì)導(dǎo)致設(shè)備溫度過高、研磨介質(zhì)破碎、設(shè)備損傷、零件磨損等問題。砂磨機(jī)的線速度一般在9～12m·s–1之間，砂磨機(jī)真正有效的研磨區(qū)域是在研磨盤與桶壁之間的狹小區(qū)域，其他部位都是發(fā)熱區(qū)。所以最高效的砂磨機(jī)是利用合適的線速度把研磨介質(zhì)都集中在有效研磨工作區(qū)內(nèi)。

②研磨介質(zhì)

研磨介質(zhì)的關(guān)鍵點(diǎn)為研磨介質(zhì)的密度、直徑、填充率。

a.研磨介質(zhì)密度的影響

不同材質(zhì)研磨介質(zhì)的密度各不相同。研磨介質(zhì)的密度越大，它所獲得的能量就越大，撞擊力和剪切力也就相應(yīng)增大，研磨效率就增大，另外，研磨介質(zhì)與被研磨物料的密度差越大，研磨效果就越好，一般選用鋯珠作為研磨介質(zhì)。

b.研磨介質(zhì)直徑的影響

要獲得超細(xì)粒徑產(chǎn)品需要使用粒徑較小的研磨介質(zhì)。研磨介質(zhì)直徑越小，相同體積內(nèi)的數(shù)量就越多，研磨介質(zhì)總表面積就越大，研磨介質(zhì)之間的空隙就越小，因而就具有越大的分散研磨作用面積，并限制了物料的聚集，從而提高分散研磨效率。

c.研磨介質(zhì)填充率的影響

研磨介質(zhì)少，研磨效率較低；研磨介質(zhì)過多，介質(zhì)和漿料的混合物難以攪動(dòng)，有“凍結(jié)”現(xiàn)象，易在旋轉(zhuǎn)盤上滑動(dòng)，消耗功率高，研磨效果差，并且易使軸、旋轉(zhuǎn)盤、筒體襯里磨損嚴(yán)重。另外，研磨介質(zhì)的填充率與物料的黏度，研磨時(shí)物料的溫度有關(guān)，對低黏度溶劑及水性物料而言，充填率可以稍大一些。濕法砂磨機(jī)的填充率為70％～80％最為理想。

③冷卻系統(tǒng)裝置

研磨機(jī)都設(shè)有冷卻系統(tǒng)裝置，冷卻系統(tǒng)控制研磨機(jī)在工作時(shí)研磨桶內(nèi)工作的溫度，從而影響研磨介質(zhì)的填充量和線速度的高低。砂磨機(jī)最常出現(xiàn)的問題是機(jī)械密封泄漏、堵機(jī)、設(shè)備溫度過高等。機(jī)械密封泄漏是目前砂磨機(jī)行業(yè)內(nèi)最主要的一個(gè)故障，這跟設(shè)備的穩(wěn)定性、精密度、使用材質(zhì)有關(guān)。

三、噴霧干燥

噴霧干燥原理是在干燥塔的頂部導(dǎo)入熱風(fēng)，同時(shí)將液料送至塔頂，經(jīng)過霧化器噴成霧化顆粒，這些顆粒的表面積大，遇高溫?zé)犸L(fēng)后，水分迅速蒸發(fā)，在極短的時(shí)間內(nèi)便成干燥品，從塔底排出，其熱風(fēng)與液滴接觸后，溫度迅速降低而引起濕度增大，作為廢氣從排風(fēng)機(jī)排出。廢氣夾帶的顆粒由分離裝置收塵器回收。

噴霧干燥塔結(jié)構(gòu)圖

1—空氣過濾器；2—送風(fēng)機(jī)；3—加熱器；4—料漿泵；5—熱風(fēng)分配器；6—噴霧干燥器；7—壓縮空氣管；8—引風(fēng)機(jī)；9—布袋收塵器；10—蝶閥；11—料倉