Улучшение качества суспензии аккумуляторных батарей: сокращение времени и энергопотребления при использовании интенсивного смесителя

Высокий спрос на литий-ионные аккумуляторы очевиден. Согласно текущим исследованиям, к 2030 году ожидается более чем десятикратное увеличение спроса на аккумуляторы для автомобилей, портативных устройств и накопителей энергии. Для удовлетворения растущего спроса необходимы все более крупные и эффективные заводы по производству аккумуляторных батарей.

Процесс смешивания является первым этапом в производстве литий-ионных аккумуляторов. Он имеет решающее значение для качества батареи и оказывает одно из самых больших влияний на ее характеристики. В процессе смешивания активный материал, связующее и проводящие добавки смешиваются с диспергирующим компонентом, таким как вода или растворитель, и образуют суспензию. Оборудование для смешивания должно однородно распределять частицы по всему объему.

Кроме того, эти смесительные установки должны удовлетворять еще одному основному требованию. При производстве электродных суспензий для литий-ионных аккумуляторов необходимо разрушать возможные агломераты и избегать образования скоплений материала на микроскопическом уровне.

В настоящее время для смешивания аккумуляторных суспензий для катода и анода предпочтение отдается планетарным смесителям. Но действительно ли это самый лучший и эффективный метод смешивания аккумуляторных масс? Еще более эффективной альтернативой может стать интенсивный смеситель PMD, имеющий два смешивающих органа.

Первичный смешивающий орган осуществляет диспергирование, гомогенизацию и смачивание материала. Кавитационный диск расположен эксцентрично и постепенно перемещается вверх и вниз по рабочей камере. Вторичный смесительный инструмент непрерывно перемещает материал к первичному смесительному инструменту в зоне диспергирования. Сочетание обоих смешивающих органов создает в емкости вихрь - представьте себе мини-торнадо с высокой скоростью ламинарного потока, обеспечивающий полное перемешивание по всему объему. Такой вихрь обеспечивает эффективное диспергирование материала при снижении энергопотребления до 50% и позволяет добиться высокой скорости подачи материала. При использовании смесителя PMD 5000 или большего размера за 60 секунд можно без пыления ввести один полный бигбэг, содержащий около 1 т материала.

По сравнению с традиционными планетарными смесителями, которым для получения анодной суспензии требуется около 4 часов, интенсивному смесителю требуется всего 1-2 часа, что дает огромную экономию времени и средств. Еще одним преимуществом является легкая масштабируемость до рабочего объема 20 000 л и соответствующее увеличение производительности при меньших капиталовложениях. Цилиндро-коническая геометрия емкости интенсивного смесителя позволяет осуществлять переработку партии сырья при частичном заполнении не менее чем на 25%, что обеспечивает более гибкую схему технологического процесса. Большую роль играет и автоматизация. Интенсивные смесители могут быть оснащены полностью автоматической системой очистки (CIP, Cleaning In Place), а также автоматической системой управления и дозирования, что снижает трудозатраты обслуживающего персонала.

Исследовательская лаборатория аккумуляторных элементов Фраунгофера строит в Мюнстере центр для развития современного масштабируемого производства аккумуляторных элементов. В рамках второй очереди строительства "Фабрики FFB" Фраунгофер FFB планирует ввести в эксплуатацию крупномасштабную производственную линию по выпуску аккумуляторных элементов. Производство будет гибким, что означает, что производители аккумуляторов и промышленные компании, участвующие во всей цепочке производства аккумуляторных элементов, смогут тестировать все или отдельные этапы процесса и оптимизировать их для своих целей.

FFB заказала у NETZSCH полную систему смешивания для этого крупного предприятия, включая интенсивные смесители для крупномасштабного и гибкого производства. Для NETZSCH это важная веха, позволяющая еще больше утвердиться на растущем рынке и внести свой вклад в переход к энергетике и повышению мобильности. Благодаря передовому опыту в области измельчения, диспергирования и т.д. NETZSCH способствует повышению энергоэффективности, устойчивости и надежной масштабируемости производства аккумуляторных элементов на меньшей площади.