锂电制浆设备搅拌机都有哪些呢?
锂离子电池的生产工艺流程主要包括:浆料制备、涂布、辊压、制片、卷绕、注液、化成、分容、测试、包装等,每个工序都会影响电池的一致性及安全性等各项性能指标。而浆料制备作为锂离子电池生产的第一步,其重要性不容小觑。制浆是将
活性物质、导电剂、分散剂、粘结剂、添加剂等 组分按照一定比例和顺序加入搅拌机中,在搅拌桨和分散盘的翻动、揉捏、剪切等机械作用下 混合在一起成均匀稳定的固液悬浮体系。锂离子电池的制造中,对电池浆料的主要要求是分散、均匀、一致 ,假设浆料分散不均会出现严重的团聚现象,这最终对电芯的电化学性能会造成非常大的影响。其次,浆料要有良好的沉降稳定性和流变特性 ,满足极片涂布工艺的要求,通过涂布得到厚度均一的涂层。因此,选择合适的混料工艺对锂离子电池的生产至关重要。锂离子电池的制浆过程就是将活性物质和导电剂均匀分散到溶剂中,并且在粘接剂分子链的作用下形成稳定的浆料 。从微观上看,其过程通常包括润湿、分散和稳定化三个主要阶段。目前锂电行业常用的制浆工艺有两大类,分别称为湿法工艺和干法工艺 ,其区别主要在于制浆前期浆料固含量的高低 。湿法工艺前期的浆料固含量较低,而干法工艺前期的浆料固含量较高。湿法制浆的工艺流程是先将导电剂和粘结剂进行混合搅拌,充分分散后,再加入活性物质进行充分的搅拌分散,最后加入适量溶剂进行黏度的调整,以适合涂布。干法制浆的工艺流程是先将活物质、导电剂等粉末物质进行预混合,之后加入部分黏结剂溶液或溶剂,进行高固含量、高黏度状态下的搅拌(捏合),然后逐步加入剩余的黏结剂溶液或溶剂进行稀释和分散,最后加入适量溶剂进行黏度的调整,以适合涂布。
目前锂电池制浆设备行业技术路线主要有三种:传统的双行星搅拌技术、双螺杆制浆技术和循环式高效制浆技术 。
双行星搅拌技术
双行星搅拌机装有低速搅拌部件和高速分散部件。双行星搅拌机的低速搅拌部件由两个折曲框式搅拌桨组成,采用行星齿轮传动,使搅拌桨在公转时也自转,从而使物料上下及四周运动在较短的时间内达到理想的混合效果。高速分散部件为齿列式分散盘,与行星架一起公转,同时高速自转,使物料受到强烈的剪切与分散作用。
双行星搅拌机具有适应性强、易操作的优点 ,但由于双行星搅拌机的分散能力有限,针对于难分散的物料,如小粒径的磷酸铁锂材料及比表面积较大的导电炭黑时,难以达到良好的分散效果。双行星搅拌技术可以通过搭配更高效的分散设备,例如搭配薄膜式高速分散机,从而提升浆料的分散效果和效率,但依然无法满足锂电池行业快速增长的产能需求。
双螺杆制浆技术
双螺杆挤出机的工作原理是先将活性物质和导电剂的粉体投入螺杆的最前端,然后在螺杆的输送作用下向后端移动,然后在螺杆的后续部位分多次投入溶剂或者胶液,并在各种不同的螺杆元件的作用下实现捏合、稀释、分散、脱气等工艺过程。到了螺杆的最末端,输出的就是成品浆料。双螺杆制浆机具有低能耗、低投入、高效率和大产能的显著优势 。但是目前双螺杆制浆技术在原材料适应性、品种切换便利性、金属异物控制等方面存在明显短板,更适用于原材料品质稳定,制浆品种切换少的产线,且对制浆模块的材质、耐磨性、耐腐蚀性有较高要求。
循环式高效制浆技术
循环式制浆机基本工作原理是先将粉体混合好后,通过粉体加料模块按设定的流量连续投入制浆机中 。粉体在制浆机排料形成的负压条件下脱出部分气体,并且被高速旋转的粉体打散装置打散成烟雾状,然后被吸入快速流动的液体中,被浸润并分散到液体中,然后在循环罐中不断切换,已达到粘度固含的工艺要求。
这种设备在切换品种时会比较费工时,需要清理管道,但是整体优势明显,解决了双行星搅拌技术效率低、一致性差的短板,具有低能耗、低投入、高效率和大产能的优势 ,已经被国内头部锂电池生产厂商批量采用,在新增产能中的占比迅速提高,逐步替代双行星搅拌技术。
锂电池搅拌机常见故障及预测性维护解决方案
锂电池搅拌机作为锂电池生产过程中的关键设备,负责混合和搅拌材料,对生产效率和产品质量具有重要影响。但由于长时间运行和复杂工作环境,锂电池搅拌机常常面临各种故障和维护需求。传统的故障修复维护方式往往是被动的,不能及时预防故障和降低停机时间。因此,引入预测性维护解决方案成为锂电池搅拌机管理的重要一环。
锂电池搅拌机的故障通常分为以下几类:
1. 电机故障 :电机故障是锂电池搅拌机最常见的问题之一。常见原因包括电机磨损、线圈断路、电源供应问题等。
2. 传动系统故障 :传动系统包括传动皮带、齿轮和轴承等部件。故障原因可能包括传动部件磨损、润滑不良或传动效率下降。
3. 控制系统故障 :控制系统负责搅拌机的启停、调速和保护等功能。故障原因可能包括按钮或开关失灵、电路板故障或电子元件损坏。
4. 搅拌器部件磨损 :搅拌器是直接与材料接触的部件,长时间使用后可能会出现磨损或断裂,影响搅拌效果。
5. 电源问题 :电源供应是搅拌机正常运行的基础。电源电压不稳定、电线接触不良或电源线损坏等问题可能导致搅拌机无法正常启动或运行。
图.锂电池生产(iStock)
传统的故障修复维护方式无法提前预知故障发生,导致生产线停机时间长、维修成本高。而预测性维护通过监测设备状态和数据分析,能够提前识别潜在故障迹象,预测设备故障的发生时间和类型,采取相应措施进行维护,从而降低故障风险和停机时间。
1. 在线监测和数据分析 :通过安装传感器来监测搅拌机的振动、温度、电流等参数,实时采集设备的工作状态数据。利用大数据分析和机器学习算法对数据进行处理和分析,建立设备健康状态模型,预测设备故障的可能性和发生时间。
3. 故障预警和维护计划 :根据数据分析结果,系统自动生成故障预警信息,并制定相应的维护计划。故障预警信息可包括故障类型、可能的原因和建议的维护措施,为维护人员提供指导。
图.设备故障预警(PreMaint)
4. 定期维护和检修 :根据预警信息和维护计划,进行定期的预防性维护工作。这包括清洁设备、更换磨损部件、润滑传动系统等。定期检修还可以帮助发现潜在故障,并及时修复,避免故障进一步恶化。
5. 数据反馈和优化 :通过持续监测和数据分析,不断优化预测性维护方案。根据实际维护效果和设备运行情况,调整参数和算法,提高预测准确性和维护效率。
详细的搅拌机轴承故障解决方法可查看>>锂电材料浆料匀浆搅拌设备轴承经常故障如何处理-PreMaint设备预测性维护
锂电池搅拌机常见故障给生产带来了不必要的停机时间和维修成本。通过PreMaint设备工程一体化管理平台的预测性维护解决方案,可以有效预防和减少这些故障的发生。借助传感器和数据分析技术,实时监测设备运行状态,预测潜在故障,并制定相应的维护计划,可以提高设备的可靠性和生产效率。预测性维护的应用将成为锂电池搅拌机维护的重要手段,为锂电池行业的发展提供稳定可靠的生产支持。
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