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碳酸鋰研磨分散機
| 產品型號： |
CMSD2000 |
| 品 牌： |
IKN |
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| 所 在 地： |
上海松江區(qū) |
| 更新日期： |
2024-10-21 |
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散機是由電動機通過皮帶傳動帶動轉齒（或稱為轉子）與相配的定齒（或稱為定子）作相對的高速旋轉，被加工物料通過本身的重量或外部壓力（可由泵產生）加壓產生向下的螺旋沖擊力，透過膠體磨定、轉齒之間的間隙（間隙可調）時受到強大的剪切力、摩擦力、高頻振動等物理作用，使物料被有效地乳化、分散和粉碎，達到物料超細粉碎及分散的效果。
碳酸鋰碳酸鋰，一種無機化合物，化學式為Li2CO3，為無色單斜晶系結晶體或白色粉末。密度2.11g/cm3。熔點723℃（1.013*10^5Pa）。溶于稀酸。微溶于水，在冷水中溶解度較熱水下大。不溶于醇及丙酮。可用于制陶瓷、藥物、催化劑等。常用的鋰離子電池原料。用于制取各種鋰的化合物、金屬鋰及其同位素。還用于制備化學反應的催化劑。半導體、陶瓷、電視、醫(yī)藥和原子能工業(yè)也有應用。分析化學中用作分析試劑。在鋰離子電池中也有應用。在水泥外加劑里作為促凝劑使用。
碳酸鋰研磨分散設備
大部分的漿料都是屬于懸浮液體系。不穩(wěn)定的懸浮液在靜止狀態(tài)下發(fā)生絮凝，并由于重力作用而很快分層，分散的目的就是要在產品的有效期內抗絮凝、防止分層，維持懸浮顆粒的均勻分布，提高產品的穩(wěn)定性。
2.2.1.1 懸浮液的絮凝理論
絮凝作用即是在靜態(tài)（由于布朗運動）或動態(tài)（在剪切力作用下條件下，通過顆粒碰撞引起顆粒數(shù)目減少的過程。膠體系統(tǒng)中，如不考慮穩(wěn)定劑，顆粒間的相互作用主要有范德華（Vander Waals）引力；伴隨著帶電顆粒的庫侖（Coulombic）力（斥力或引力）。這些力的起因截然不同，Derjaguin 和 Landau 在蘇聯(lián)，Verwey 和 Overbeek 在荷蘭分別獨立的提出 DLVO 理論，構成了親液分散體系中絮凝作用經(jīng)典理論的基礎，闡述了膠體懸浮體系的穩(wěn)定性主要與膠體顆粒間上述兩個獨立的相互作用的相對距離有關。
2.2.1.2 懸浮液的分層理論
分層是分散相在外力（重力或離心力）作用下，在連續(xù)相中上浮或下沉的結果。在忽略布朗運動效應的靜態(tài)條件下，可用Stokes 定律來描述，即分散相球形顆粒由于重力的沉降速度 V 由下式確定：
式中
ρs -ρ為分散相與連續(xù)相的密度差，g 為重力加速度，d 為分散相顆粒直徑，μ為連續(xù)相的粘度。如果分散相顆粒的密度比連續(xù)相密度大，顆粒下沉，速度 V 為正值，反之，顆粒上浮，速度為負值。沉降速度大，漿料就容易分層。如果要保持體系穩(wěn)定，就必須降低沉降速度，對于特定的漿料可以通過減小分散相固體顆粒直徑 d。因為只有當粒徑減至連續(xù)相液體分子大小時，顆粒才能穩(wěn)定、均勻地分散在液體中不發(fā)生分離。
通過以上的分析我們可以看出，要提高懸浮液的穩(wěn)定性，分散相顆粒的粒徑應盡量細小。但應該指出，根據(jù)前人所做的大量研究發(fā)現(xiàn)，隨著顆粒粒度的減小，雖然顆粒由重力引起的分離作用變?yōu)榇我囊蛩�，但是由于顆粒之間的間距減小，顆粒之間的結合力（范德華力等）起到了重要決定性作用。另外，當顆粒直徑小于某一細小尺寸時，此時，顆粒的布朗運動效應就不能忽略了，所以由于細小顆粒的布朗運動，而使得顆粒之間產生激烈地碰撞。若不加穩(wěn)定劑，這些情況都會導致顆粒團聚，對體系的穩(wěn)定是不利的。所以漿料的分散中，顆粒粒徑并非越細越好，要視漿料的特性而定。分散就是要根據(jù)物料的特性與特點，減小分散相顆粒的粒度，使其分布于一個較窄的尺寸范圍，并達到吸力與斥力的相互平衡，從而保證漿料體系的穩(wěn)定。
2.2.2 團聚與分散的關系
漿料的團聚是指原生的微細顆粒在制備、分散及存放過程中，相互連接、由多個顆粒形成較大的顆粒團簇的現(xiàn)象。
顆粒在液相介質中表現(xiàn)為分散和團聚兩種基本的行為。顆粒在液體介質中的團聚是吸附與排斥共同作用的結果，其根源是顆粒間的相互作用力。在懸濁液體系中，粉體顆粒的團聚是吸附和排斥共同作用的結果。如果吸附作用大于排斥作用，粉體顆粒團聚；如果吸附作用小于排斥作用，粉體顆粒則分散。在液體介質中，粉體顆粒受力情況較復雜，不僅有像范德華力、靜電力、表面張力、毛細管力等產生團聚的吸引力，而且在粒子的表面，還會產生雙電層靜電作用、溶劑化膜作用、聚合物吸附層的空間保護作用等使納米顆粒趨向于分散的斥力作用。
顆粒在介質中的穩(wěn)定分散一般包括以下過程：潤濕、機械分散及分散穩(wěn)定。潤濕通常指顆粒與顆粒之間的界面被顆粒與溶劑、分散劑等界面所取代的過程。機械分散是利用剪切力將大量顆粒細化、使團聚體解聚、被潤濕、包裹吸附的過程。分散穩(wěn)定是指將原生粒子或較小的團聚體在靜電斥力、空間位阻斥力作用下來屏蔽范德華引力,使顆粒不再聚集的過程。團聚體分散解聚的直接原因是受到剪切力和壓力的作用，剪切力在分散過程中起到了決定性的作用。
2.2.3 團聚體變形與破裂
在研究流動性質隨時間和應力的變化時，一般要考察顆粒的結合與破裂。研究發(fā)現(xiàn)，無論是顆粒的結合所必須得碰撞，還是多顆粒團的破壞，都與顆粒大小有緊密的函數(shù)關系，也就是說，顆粒大小是影響流變和穩(wěn)定性的一個關鍵因素.
在層流狀態(tài)下，流體中的物料團聚體受層流剪切力作用。不考慮團聚體的重力作用，物料團聚體受剪切力t的作用與表面張力σ的作用。剪切作用的切向分tt的作用效果是使團聚體發(fā)生旋轉的主要原因，而法向分力tn和表面張力則在團聚體的內部分別產生壓差，這兩種壓差綜合作用的結果就是使團聚體的內部產生變形，在其原有裂紋的區(qū)域上就會產生應力集中，并***終導致團聚體的破碎與分散，分解成更小尺寸級別的顆粒。
在湍流狀態(tài)下，流場的變化非常迅速，且存在著固體分散相與液體連續(xù)相之間的相互作用，例如由于固體相對液體相湍流具有的阻尼作用，使其脈動強度降低，流場中流動情況相當復雜。所以為了簡化起見，在假定湍流是均勻的，并且是各向同性的基礎上，認為液滴的破裂由湍流的脈動效應所引起的。在這種情況下，液滴受到的粘性剪切應力可忽略，若兩相粘度和密度相差比較小，則在液滴表面將會產生振動，振動將會使其形狀相對于平衡的球形而發(fā)生變化，當變化的程度足夠大時，液滴就會不穩(wěn)定，破裂成兩個或更多的小液滴，條件是液滴振動的動能足以提供破裂后所增加的表面能.
2.3漿料傳統(tǒng)混合分散工藝
混合分散工藝在鋰離子電池的整個生產工藝中對產品的品質影響度大于 30%，是整個生產工藝中***重要的環(huán)節(jié)。鋰離子電池的電極制造，正極漿料由粘合劑、導電劑、正極材料等組成；負極漿料則由粘合劑、石墨碳粉等組成。正、負極漿料的制備都包括了液體與液體、液體與固體物料之間的相互混合、溶解、分散等一系列工藝過程,而且在這個過程中都伴隨著溫度、粘度、環(huán)境等變化。在正、負極漿料中，顆粒狀活性物質的分散性和均勻性直接響到鋰離子在電池兩極間的運動，因此在鋰離子電池生產中各極片材料的漿料的混合分散至關重要，漿料分散質量的好壞，直接影響到后續(xù)鋰離子電池生產的質量及其產品的性能。
目前傳統(tǒng)的鋰離子電池漿料的制備都是在雙行星分散設備中完成的。盡管目前在小型電池生產技術上已日趨成熟，但目前鋰離子電池的生產過程中，電池的一致性控制仍然是鋰離子電池制作的技術難點，尤其是對于大容量、大功率的動力型鋰離子電池。另外，隨著鋰離子電池材料的不斷進步，原材料顆粒粒徑越來越小，這不僅提高了鋰離子電池性能，也非常容易形成二級團聚體，從而增加了混合分散工藝的難度。
2.3.1. 正極漿料的制備（以鈷酸鋰為例）
正極漿料的制備過程實際上是將漿料中的各種組成按標準比例混合分散在一起，調制成漿料，以利于均勻涂布，保證極片的均勻一致性。正極制漿主要包括五個步驟，即原料的預處理、摻和、浸濕、分散和絮凝。
(1) 原料的物理性能
a. 鈷酸鋰：非極性物質，不規(guī)則形狀，粒徑 D50一般為 6~8μm，含水量≤0.2%，通常為堿性，pH 值為 10~11。錳酸鋰：非極性物質，不規(guī)則形狀，粒徑 D50
一般為 5~7微米含水量≤0.2%，通常為堿性，PH 值為 8 左右。
b. 導電劑：非極性物質，葡萄鏈狀物，含水量 3%~6%，吸油值約為 300，粒徑一般為 2~5μm；主要有普通炭黑、超導炭黑、石墨乳等，在大批量應用時一般選擇超導炭黑和石墨乳復配，通常為中性。
c. PVDF 粘合劑：非極性物質，鏈狀物，其分子量為 300,000~3,000,000 不等，吸水后分子量下降，黏性變差。
d. NMP (N-甲基吡咯烷酮)：弱極性液體，用于溶解/溶脹 PVDF，同時作為溶劑稀釋漿料。
(2) 原料的預處理
a. 鈷酸鋰：脫水，一般用 120℃常壓烘烤 2 小時左右。
b. 導電劑：脫水，一般用 200℃常壓烘烤 2 小時左右。
c. 粘合劑：脫水，一般用 120~140℃常壓烘烤 2 小時左右，烘烤溫度視分子量的大小決定。
d. NMP：脫水，使用干燥分子篩脫水或采用特殊取料設施，直接使用。
(3) 原料的摻和：
a. 粘合劑的溶解（按標準濃度）及熱處理。
b. 鈷酸鋰和導電劑球磨：使粉料初步混合，鈷酸鋰和導電劑粘合在一起，提高團聚作用和的導電性。配成漿料后不會單獨分布于粘合劑中，球磨時間一般為 2 小時左右；為避免混入雜質，通常使用瑪瑙球作為球磨介子。
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粉體的分散和浸濕
固體粉末放置在空氣中，隨著時間的推移，將會吸附部分空氣在固體的表面上，液體粘合劑加入后，液體與氣體開始爭奪固體表面；如果固體與氣體吸附力比與液體的吸附力強，液體不能浸濕固體；如果固體與液體吸附力比與氣體的吸附力強，液體可以浸濕固體，將氣體擠出。當潤濕角≤90 度，固體浸濕。當潤濕角＞90 度，固體不浸濕。正極材料中的所有組員都能被粘合劑溶液浸濕，所以正極粉料分散相對容易。分散方法對分散的影響：靜置法（時間長，效果差，但不損傷材料的原有結構）；攪拌法：自轉或自轉加公轉（時間短，效果佳，但有可能損傷個別材料的自身結構）。
影響混合分散過程的主要參數(shù)有：
1、攪拌速度對分散速度的影響。一般說來攪拌速度越高，分散速度越快，但對材料自身結構和對設備的損傷就越大。
2、濃度對分散速度和粘結強度的影響。通常情況下漿料濃度越小，分散速度越快，但太稀將導致材料的浪費和漿料沉淀的加重。濃度越大，柔制強度越大，粘接強度越大；濃度越低，粘接強度越小。
3、真空度對分散速度的影響。高真空度有利于材料縫隙和表面的氣體排出，降低液體吸附難度；材料在完全失重或重力減小的情況下分散均勻的難度將大大降低。
4、溫度對分散速度的影響。適宜的溫度下，漿料流動性好、易分散。太熱漿料容易結皮，太冷漿料的流動性將大打折扣。
(5) 稀釋
加入溶劑將漿料調整為合適的濃度，便于涂布。
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