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派勒砂磨機(jī) 2020-08-15 點(diǎn)擊2292次
【漲姿勢(shì)】新能源正負(fù)極材料砂磨機(jī)研磨工藝的改進(jìn)
一．前言
鋰電池的負(fù)極材料有石墨，硅碳復(fù)合材料，碳納米管及碳酸鋰等。這些材料都需磨成漿料，制備成負(fù)極涂層。
鋰電池的正極材料有錳，鈷，磷酸鐵系，鋰-鈷氧化物及鋰-錳氧化物系。目前更常用的是磷酸鐵鋰材料（LFP）用作鋰電池的正極，這樣電池更安全，使用周期及使用壽命更長(zhǎng)。磷酸鐵鋰材料通常也需要研磨。
新能源材料研磨，有其共性的方面，也有其特殊性的方面。共性的方面是都要求有盡可能低的細(xì)度和優(yōu)化的顆粒粒徑分布，且相對(duì)都比較難磨。不同的新能源材料，在研磨過程中有不同的表現(xiàn)，有的物料粘度隨細(xì)度的降低迅速增加，甚至呈現(xiàn)觸變性。有的物料在磨到一定細(xì)度時(shí)顆粒粒徑不再變化，但單位比表面積還在增長(zhǎng)。
本文根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐及相關(guān)原理，對(duì)新能源正負(fù)極材料研磨工藝的改進(jìn)，做一些探討。
二． 新能源材料研磨工藝現(xiàn)狀
目前主要用棒銷式砂磨機(jī)來研磨新能源材料正極及負(fù)極材料。
圖一 : PU材質(zhì)大流量棒銷式砂磨機(jī)結(jié)構(gòu)圖：
棒銷式砂磨機(jī)具有以下特點(diǎn)：
l 采用大流量動(dòng)態(tài)分離系統(tǒng)及高效能研磨系統(tǒng)，從而適用于大流量循環(huán)研磨，能將物料研磨到亞微米及納米范圍，并使物料具有更好的顆粒粒徑分布。
l 研磨棒銷的線速度高，傳遞給研磨珠子的動(dòng)能大，對(duì)物料的撞擊及研磨作用強(qiáng)烈，利于顆粒粒徑向納米方向發(fā)展。
l 棒銷式砂磨機(jī)于物料接觸的部分，采用PU材料或陶瓷材料，從而防止料金屬對(duì)物料的污染。
三． 棒銷式砂磨機(jī)的研磨桶采用了SiC筒體，SiC具有良好的冷卻性能，避免了物料的快速升溫。。
三．新能源正負(fù)極材料砂磨機(jī)研磨工藝的改進(jìn)
研磨鋰電池材料的過程，需綜合考慮研磨機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速。進(jìn)料泵流量，珠子填充率，珠子大小，物料的固含量，粘度及揮發(fā)性等諸多因素。這些因素相互影響，相互制約。找到最佳的研磨條件使砂磨機(jī)能穩(wěn)定，持久的運(yùn)行并有效率地制備出高質(zhì)量的鋰電池材料，不是一件容易的事情。
改進(jìn)可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：
A. 砂磨機(jī)配置及研磨參數(shù)
1. 提高砂磨機(jī)的線速度
砂磨機(jī)線速度的提高能有效的增加研磨效率。由于采用了質(zhì)量好的進(jìn)口珠子，砂磨機(jī)的線速度可進(jìn)一步提高。若將線速度從12.6米/秒（約560轉(zhuǎn)）提高到13.5米/秒（約600轉(zhuǎn)），則輸入能量提高約15%，若進(jìn)一步從13.5米/秒提高到14.7米/秒，則輸入能量再提高18.6%。即通過提高砂磨機(jī)的線速度，其研磨效率將大大上升。
2. 提高料漿通過砂磨機(jī)的流量
提高料漿通過砂磨機(jī)的流量可使研磨物料的顆粒級(jí)配分布得以改善，并利于將顆粒磨細(xì)。因此，在不影響砂磨機(jī)正常運(yùn)行的前提下，料漿的流量越大越好。
3 珠子的填充量可適當(dāng)提高。
珠子越細(xì)小，單位容積中珠子的個(gè)數(shù)越多，物料受到的撞擊及研磨的機(jī)會(huì)越多，有助于研磨效率的提高。若珠子從0.3mm降低到0.2mm，則單位容積中珠子個(gè)數(shù)可提高至3.375倍，可明顯提高研磨效率。
4. 物料充分預(yù)攪拌
有些物料的預(yù)攪拌不夠理想，在粘度大時(shí)，靠近桶壁處的物料幾乎沒運(yùn)動(dòng)。預(yù)攪拌的目的，是使料漿在進(jìn)入砂磨機(jī)前能運(yùn)動(dòng)起來，這樣所有物料都有大致均等的機(jī)會(huì)進(jìn)入砂磨機(jī)，因此在料漿能充分運(yùn)動(dòng)起來的前提下，并不需要過于劇烈的攪拌。過于劇烈的攪拌，加上過大的料桶截面，會(huì)使得料漿中水量蒸發(fā)加速，粘度增加。
B. 料漿性能
在不影響制品最終性能的基礎(chǔ)上，料漿性能應(yīng)盡可能調(diào)整到適應(yīng)砂磨機(jī)研磨工藝，即能夠有足夠好的流動(dòng)性，滿足大流量循環(huán)研磨的需要。同時(shí)，在所需的顆粒細(xì)度范圍內(nèi)，料漿能夠穩(wěn)定住，不發(fā)生顆粒再團(tuán)聚的現(xiàn)象。
1. 料漿的粘度
目前，隨研磨時(shí)間的增長(zhǎng)料漿的粘度增加比較迅速（從最早的不到1000cps到超過7000cps）。粘度增加的原因之一是細(xì)小顆粒不穩(wěn)定，產(chǎn)生團(tuán)聚，包裹了一部分水份，使用于流動(dòng)的水份減少，粘度增加。調(diào)整料漿的粘度可從以下幾點(diǎn)考慮：
l 固含量
降低固含量，料漿粘度降低。但固含量的降低會(huì)影響到研磨效率，也會(huì)影響到隨后的噴霧干燥，故需綜合考慮。
l PH值
料漿粘度在某一PH值可較低。如目前料漿的PH值因其他因素已固定，則通過調(diào)節(jié)PH值來降低粘度的余地不大。
l 加入表面活性劑
一般而言，隨著表面活性劑加入量的提高，料漿的粘度將降低到一最低點(diǎn)，隨后又隨著表面活性劑量的增加而提高。因此找到表面活性劑的最佳添加量。
l 溫度
有些料漿粘度隨溫度的提高而降低，故在可能的條件下，料漿的溫度要適宜。
2. 料漿的穩(wěn)定性
料漿的穩(wěn)定性是指在研磨過程中及在隨后的一段時(shí)間內(nèi)，料漿在所需的顆粒細(xì)度范圍內(nèi)，不發(fā)生再團(tuán)聚的現(xiàn)象。料漿的穩(wěn)定性的調(diào)整，與粘度的調(diào)整類似，也是從固含量，PH值，表面活性劑及溫度等幾個(gè)方面著手，其影響因素也與上述描述相同。
一般而言，加入表面活性劑調(diào)整料漿的穩(wěn)定性時(shí)，料漿的粘度也會(huì)有所降低。反之也然。但如粘度仍需進(jìn)一步下降，可考慮再加入主要用于針對(duì)降低粘度的表面活性劑。
在沒有找到合適的表面活性劑時(shí)，目前應(yīng)通過調(diào)節(jié)固含量（水量）來控制粘度。在不影響隨后噴霧干燥的前提下，粘度不要過高（如不超過3000cps），以使得研磨過程能順利進(jìn)行。
四．后記
一般而言，都希望新能源正負(fù)極材料的細(xì)度朝納米方向發(fā)展，以帶來卓越的電池性能。但由于研磨的難度較大，設(shè)定的目標(biāo)往往難以達(dá)到?？紤]到生產(chǎn)的穩(wěn)定性及可靠性，新能源正負(fù)極材料的研磨細(xì)度是現(xiàn)實(shí)與理想折中的結(jié)果。
要達(dá)到良好的研磨效果，除研磨工藝要相應(yīng)優(yōu)化外，砂磨機(jī)本身也要做一定的改進(jìn)，即砂磨機(jī)也需根據(jù)物料的研磨特性量身定做。但這一題目不在今天的演講范圍。
總之，新能源正負(fù)極材料的研磨已有一定的進(jìn)展和有跡可循，但仍有進(jìn)一步改進(jìn)的潛力，這有賴于砂磨機(jī)生產(chǎn)廠家與砂磨機(jī)使用方共同努力。
