理論上把任何狀態(tài)(固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)和半液態(tài))下物料均勻的摻和在一起的操作稱為混合,但習(xí)慣上把固態(tài)物料之間的摻和或者固態(tài)物料加入少量液體的操作稱為混合,而把固態(tài)、液態(tài)或者氣態(tài)與液態(tài)物料混合的操作稱之為攪拌。那么在鋰電池生產(chǎn)制造過程中,攪拌的作用毋庸置疑,攪拌,簡單的來說就是使物料趨于勻質(zhì)化的過程,物料在實際攪拌過程中有著非常復(fù)雜的變化,除了強烈的物理作用外,還伴隨著一定的化學(xué)作用。即使在宏觀上達到勻質(zhì),但是顯微鏡下仍有些物料顆粒團聚體,因此,物料的攪拌不僅是宏觀勻質(zhì),更重要的是微觀相對勻質(zhì)。
攪拌的原理
通過攪拌葉、公轉(zhuǎn)框相互轉(zhuǎn)動,液體產(chǎn)生固液懸浮是在機械攪拌的情況下產(chǎn)生與維持懸浮液,以及增強液固相間的質(zhì)量傳遞。固液攪拌通常分為以下幾個部分:(1)固體顆粒的懸浮;(2)沉降顆粒的再懸??;(3)懸浮顆粒滲入液體;(4)利用顆粒之間以及顆粒與槳之間的作用力使顆粒團聚體分散或者控制顆粒大??;(5)液固之間的質(zhì)量傳遞。
攪拌的重要參數(shù)
粘度 流體對流動的阻抗能力,其定義為:液體以1cm/s的速度流動時,在每1cm2平面上所需剪應(yīng)力的大小,稱為動力粘度,以Pa.s為單位, 粘度是流體的一種屬性。流體在管路中流動時,有層流、過渡流、湍流三種狀態(tài),攪拌設(shè)備中同樣也存在這三種流動狀態(tài),而決定這些狀態(tài)的主要參數(shù)之一就是流體的粘度。 在攪拌過程中,一般認為粘度小于5Pa.s的為低粘度流體,例如:水、蓖麻油、飴糖、果醬、蜂蜜、潤滑油重油、低粘乳液等;5-50Pa?s的為中粘度流體,例如:油墨、牙膏等;50-500Pa?s的為高粘度流體,例如口香糖、增塑溶膠、固體燃料等;大于500Pa?s的為特高粘流體例如:橡膠混合物、塑料熔體、有機硅等。
攪拌工藝論述
① 常規(guī)濕法工藝: 也是80%企業(yè)所用的工藝,小試首選,即溶膠——分散導(dǎo)電劑——混勻主材(鈷酸鋰、石墨等),在潤濕工藝中,導(dǎo)電劑分散,毋庸置疑的工步。通常的工藝都是在這一步時間最長,也是出于保險考慮,畢竟SP是由D50只有40nm的粒子團聚成150~200nm的聚集體,不添加分散劑的情況下,均勻分散必然是需要些時間的。公轉(zhuǎn)應(yīng)該以慢速進行,這是出于對設(shè)備的保養(yǎng),因為功率=扭矩×角速度,電機的功率是恒定的。
② 干法勻漿工藝:干法最大的優(yōu)勢就是節(jié)省時間,同比提升固含量減少溶劑損耗,也就是可以省去溶膠的數(shù)小時,相當可觀,當然這對于設(shè)備以及工藝技術(shù)是有一定要求的。典型干法工藝流程:干粉混勻——潤濕——分散——穩(wěn)定,顯然,干粉混勻的難度比濕混小太多了,但是潤濕這一步十分重要,是否做的好也十分困難,潤濕作為核心的原因在于,如果將團聚體留到后面,試涂用分散剪切力破碎,是比較困難的,因為主流的行星攪拌機線速度才只有20m/s,完全達不到最佳23m/s,而且罐子越大轉(zhuǎn)速越不好控制。
③ 捏合:是一種混合操作,其目的主要是得到均勻混合物。例如在粉體物料中加入少許量的液體以制備均勻的塑性料或膏狀物,或在高粘稠物料中加入少量粉料捏合操作一般具有以下特征:1、捏合操作往往伴有加熱或冷卻過程,一方面捏合機的單位容積要具有足夠的傳熱面,另一方面運動零部件應(yīng)能穩(wěn)定快速地刮除傳熱面上粘附的物料并將其送回高剪切區(qū),以防止物料粘掛在器壁上,2,在差速攪拌捏合機動力特性分析及三維流場模擬捏合機中很小間隙的高剪切區(qū)能產(chǎn)生高的切應(yīng)力,使物料分散,同時混合機中作驅(qū)動的零部件形狀(如葉輪形狀),能保證物料在捏合機內(nèi)的運動路徑和運動范,圍不斷通過小間隙的高剪切區(qū),以反復(fù)承受剪切而分散均勻。3,和其他混合操作相比,捏合操作難度大,混合時間長,且最終只能得到統(tǒng)計意義上的完全混合狀態(tài)。