随着锂离子电池材料的不断进步,原材料颗粒粒径越来越小,这不仅提高了锂离子电池性能,也非常容易形成二级团聚体,从而增加了混合分散工艺的难度。而全自动双螺杆连续式匀浆工艺作为新型替代工艺,特别适合应用于大容量、大功率、高稳定性、高分散度锂电池电极浆料的生产。
匀浆螺纹元件和机筒/衬套是双螺杆连续式匀浆工艺的核心部件,在复杂的匀浆工作过程中,会面临如下挑战:
a)工作条件极复杂多变。介质锂电池正、负极浆料的制备过程中伴随着温度、粘度、环境等变化。而材料与工作环境接触的稳定性是匀浆部件的重要性能指标之一。
b)磨损。现有的粉末冶金高速钢和镍基合金材料螺纹元件和衬套/机筒仍然耐磨性不足,电池浆料中杂质超标,影响了锂电池的性能。随着锂电池技术的不断升级,下一代固态电池浆料颗粒的流动性更差,对匀浆设备的耐磨性提出了更高的挑战,现有的设备将无法兼容下一代锂电池生产工艺的技术要求。
c)腐蚀。电解液长期与匀浆部件表面接触,并随着温度、粘度等的变化,极易发生电腐蚀,即Li氧化成Li+。由于锂颗粒的局部强化的电溶解效应,导致金属表面形成孔洞,从而导致局部材料严重退化。因此要求匀浆部件材质具有较强耐腐蚀、耐磨、稳定的物化性质,很显然,无论正极材料的强碱性、NMP的强腐蚀性等等都需要匀浆部件具有优秀的耐腐蚀性。在匀浆过程中,部件对浆料的不断搅拌则要求其具有耐磨性,具有足够长的使用寿命。
d)粘黏。浆料是非常复杂的悬浮系统,在高粘度介质中包含很大百分比的不同化学物质,尺寸和形状的固体颗粒。为减小匀浆过程中的摩擦阻力、降低能耗、减少部件磨损和腐蚀、保持清洁,要求匀浆部件具有较低的表面能和表面张力,从而减少电极浆料与匀浆部件之间的粘附作用。
针对上述挑战和要求,我公司开发出一系列具有极高耐磨性和耐腐蚀性的陶瓷合金材料,并采用陶瓷合金材料研发出适用于锂电池电极浆料环境的螺纹元件和机筒/衬套,解决市场现有产品的耐磨性不足,影响锂电池产品性能,无法兼容下一代固态电池生产工艺等问题。我们的产品极大地降低了电极浆料中的金属杂质含量,并成功应用于国内外锂电池双螺杆连续匀浆系统。