Melhorando o Desempenho da Bateria e Reduzindo o Tempo de Mistura com o Misturador Planetário NETZSCH PMH

Tempo de mistura e economia de energia

Redução do tempo de mistura

Durante os testes de validação, a NETZSCH reduziu significativamente o tempo de mistura por um fator de 2 para a mistura do ânodo e fator 3 para a mistura do cátodo. Os Misturadores Planetários NETZSCH (PMH) misturaram a lama em 120 minutos (Ânodo) e 160 minutos (Cátodo) e apresentaram um desempenho de qualidade ainda melhor. Então, por que os Misturadores Planetários NETZSCH foram tão melhores e como funciona um Misturador Planetário?

Melhor desempenho por meio da fase de amassamento aprimorada no processo de mistura

Testes recentes mostraram melhorias significativas no desempenho da bateria devido à fase de amassamento otimizada durante o processo de mistura com o PMH da NETZSCH. Uma distribuição mais homogênea do material é obtida pelo amassamento, o que leva às seguintes vantagens:

• Maior desempenho: A mistura uniforme dos componentes resulta em uma melhor conectividade do material, aumentando a eficiência geral da bateria. Isso garante que a energia seja transferida de forma mais eficaz, levando a um aumento da capacidade e a uma vida útil mais longa da bateria.
• Alta percolação de carga: A homogeneidade aprimorada também facilita a maior percolação de carga dentro da estrutura do eletrodo. Isso permite um transporte de carga mais eficiente, reduzindo a resistência e possibilitando ciclos de carga mais rápidos sem comprometer a estabilidade da bateria.

Essas melhorias destacam a função essencial de uma fase de amassamento bem executada, mostrando vantagens claras em termos de desempenho e gerenciamento de energia.

Ânodos de silício em futuras baterias

Enfrentando os desafios da mistura e da formação de hidrogênio

Os ânodos de silício estão ganhando cada vez mais interesse nas futuras baterias devido ao seu potencial de desempenho superior. No entanto, os misturadores planetários convencionais geralmente apresentam problemas durante o processo de mistura, principalmente devido às altas forças de cisalhamento que geram. Essas forças podem fraturar o sensível composto de grafite-silício, levando a efeitos colaterais indesejados, como a formação de hidrogênio.

Os misturadores planetários convencionais, que dependem de discos de dispersão de alto cisalhamento (Figura 7, à esquerda), podem danificar componentes cruciais, como aglutinantes ou materiais ativos. Isso resulta em comprometimento do desempenho da bateria e degradação do material. Em contraste, as ferramentas de mistura da NETZSCH são projetadas especificamente para minimizar as forças de cisalhamento, permitindo um processo de amassamento mais suave e controlado. Esse projeto permite que o misturador opere em velocidades mais altas sem danificar a estrutura do aglutinante da pasta da bateria ou desencadear a produção de hidrogênio.

Outro exemplo prático dos benefícios das técnicas avançadas de mistura pode ser visto na preparação de pastas de ânodo à base de água contendo carboximetilcelulose (CMC), um polímero com cadeias longas e alta massa molecular. Os misturadores planetários convencionais geralmente exercem estresse mecânico excessivo sobre essas cadeias de polímeros, causando fragmentação. Isso leva a alterações indesejáveis na viscosidade da pasta, como espessamento por cisalhamento, o que torna a pasta inadequada para os processos de revestimento subsequentes.

Em contraste, as inovadoras ferramentas de mistura da NETZSCH aplicam uma ação de amassamento mais suave que preserva a integridade das cadeias de CMC. Essa abordagem mantém a viscosidade consistente da pasta, garantindo uma mistura homogênea e produzindo um revestimento uniforme do material ativo. O resultado é uma pasta de alta qualidade que suporta um melhor desempenho da bateria sem os riscos associados aos métodos convencionais de mistura de alto cisalhamento.

Do laboratório à Gigafactory

Mixagem escalável para cada estágio

Para acelerar o desenvolvimento de novos produtos químicos para baterias, o misturador planetário PMH da NETZSCH está disponível em uma variedade de tamanhos, desde modelos de laboratório até modelos de produção piloto e em escala real. Uma das principais vantagens dos misturadores NETZSCH é a relação consistente entre o diâmetro do vaso e as ferramentas de mistura em todos os tamanhos de máquina. Essa uniformidade garante um escalonamento contínuo e eficiente de um tamanho de máquina para o outro, permitindo transições mais rápidas durante o processo de desenvolvimento.

Além disso, nossa equipe dedicada de baterias e nosso laboratório de baterias de última geração oferecem suporte especializado, ajudando os clientes a desenvolver e otimizar a química das células para atender às suas metas de desempenho.

Flexibilidade

No entanto, o PMH não se limita a uma única tecnologia. Seu design especial e a alta flexibilidade na troca de ferramentas de mistura permitem que o misturador planetário seja usado para várias outras aplicações no setor de baterias, garantindo a segurança do processo. Um misturador ou uma planta pode abranger várias aplicações, incluindo:

• Química de células diferentes com flutuações do conteúdo sólido (por exemplo, LFP, LMFP, NMC, ...)
• Mistura de baterias de estado sólido com altas viscosidades
• Produção de material de isolamento térmico para módulos de bateria
• Mistura rápida de eletrodos de bateria seca sem qualquer solvente, com mudança flexível de geometrias
• Baterias de íons de sódio

Dependendo da aplicação, as ferramentas de mistura podem ser trocadas em minutos pelo cliente e não é necessário nenhum serviço.