تمكين الخلط الدقيق لمادة بطاريات الليثيوم لبناء الأساس الجوهري للبطاريات عالية الطاقة

يُعدّ معجون بطاريات الليثيوم المادة الخام الأساسية لتصنيع أقطاب بطاريات الطاقة، وبطاريات تخزين الطاقة، وبطاريات الأجهزة الاستهلاكية عالية الأداء، وهو ما يُحدد بشكل مباشر كفاءة الشحن والتفريغ، ومعدل الأداء، وعمر الدورة، وحدود الأمان للبطارية بناءً على جودة خلطه. يتكون هذا المعجون من مواد فعّالة، وعوامل نانوية موصلة (أنابيب الكربون النانوية، والجرافين، وغيرها)، ومواد رابطة، ومذيبات، ويُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات رئيسية مثل بطاريات الطاقة الثلاثية عالية النيكل، وبطاريات تخزين الطاقة من فوسفات حديد الليثيوم، وبطاريات الأجهزة الاستهلاكية ذات القطب السالب المصنوعة من السيليكون. حاليًا، ومع تطور بطاريات الليثيوم نحو كثافة طاقة عالية، وجهد عالٍ، ودورة حياة طويلة، تزداد متطلبات تجانس التشتت، واستقرار النظام، وخلوّ العوامل النانوية الموصلة من الفقاعات في خلط المعجون صرامةً. وبفضل مزاياه التقنية الأساسية، أصبح خلاط الطرد المركزي الكوكبي من SMIDA جهازًا رئيسيًا لإعداد معجون بطاريات الليثيوم عالي الجودة.
يواجه خلط معجون بطاريات الليثيوم عدة تحديات في هذا القطاع: أولًا، الطاقة السطحية العالية للمواد النانوية الموصلة (مثل أنابيب الكربون النانوية) تُسهّل تكوّن التكتلات. يصعب كسر هذه التكتلات تمامًا بالتحريك التقليدي، مما يؤدي إلى ظهور نقاط انقطاع في شبكة التوصيل الكهربائي للأقطاب وزيادة المقاومة الداخلية للبطارية. ثانيًا، قد يتسبب الخلط غير المتجانس للمواد الفعالة والمواد الموصلة والمواد الرابطة في تذبذب أداء الأقطاب، مما يؤثر على تجانس دفعات البطاريات. ثالثًا، أثناء تحضير المعجون، يسهل دخول الهواء إليه، وإذا لم تُزل الفقاعات الصغيرة المتكونة، فقد يؤدي ذلك إلى عيوب دقيقة في قطع الأقطاب اللاحقة، بل وقد يُشكّل خطرًا على سلامة البطارية. إضافةً إلى ذلك، تختلف لزوجة معاجين الأنظمة المختلفة (معجون PVDF الزيتي، ومعجون SBR/CMC المائي) اختلافًا كبيرًا، مما يفرض متطلبات أعلى على قدرة معدات الخلط على التكيف.
يُعالج خلاط الطرد المركزي الكوكبي من SMIDA المشاكل المذكورة أعلاه من جذورها باستخدام بنية حركة مركبة تجمع بين الدوران والدوران حول محور. يعمل الجهاز بواسطة تروس كوكبية لتدوير شفرة التحريك بسرعة عالية أثناء دورانها حول مركز أسطوانة التحريك، مما يُشكل مجال تدفق قص قوي ومجال قوة طرد مركزي، قادر على تفتيت تجمعات عامل التوصيل النانوي بكفاءة، وتعزيز الخلط المتجانس على المستوى الجزيئي للمواد الفعالة وعوامل التوصيل والمواد الرابطة، وضمان توزيع متجانس لحجم جسيمات المعلق (قيمة Span مستقرة أقل من 0.8)، مما يُرسي الأساس لبناء شبكة موصلة كثيفة ومتصلة للأقطاب الكهربائية. وللتغلب على مشكلة الفقاعات، زُوّد الجهاز بنظام تفريغ عالي الدقة، قادر على الحفاظ على بيئة تفريغ مستقرة عند ≤ -0.09 ميجا باسكال. يتم تفريغ الهواء من المعلق في الوقت الفعلي طوال عملية الخلط، مما يُزيل عيوب الثقوب الدقيقة في المستقطب من مصدرها. في الوقت نفسه، تم تجهيز الجهاز بوحدة تحكم ذكية في درجة الحرارة، والتي يمكنها التحكم بدقة في درجة حرارة الملاط ضمن نطاق الخلط الأمثل من 25 إلى 40 درجة مئوية، مما يتكيف مع احتياجات تحضير ملاط ​​بطاريات الليثيوم ذات اللزوجة والأنظمة المختلفة.
سواءً كان الأمر يتعلق بالإنتاج واسع النطاق لشركات بطاريات الطاقة أو البحث والتطوير في المختبرات لإنتاج مواد مزج عالية القيمة المضافة، فإن خلاطات الطرد المركزي الكوكبية من SMIDA تتميز بمرونة عالية في التكيف. فهي تلبي بدقة احتياجات متنوعة، مثل مواد مزج الأقطاب الموجبة ثلاثية النيكل، ومواد مزج الأقطاب السالبة القائمة على السيليكون، ومواد مزج بطاريات تخزين الطاقة من فوسفات حديد الليثيوم. ومن خلال الضبط الآلي للمعايير (السرعة، درجة الفراغ، درجة الحرارة)، تُحسّن هذه الخلاطات كفاءة الإنتاج وتجانس دفعات مواد المزج بشكل كبير، مما يساعد شركات بطاريات الليثيوم على تجاوز معوقات الأداء، ويدعم تطوير مجالات متطورة مثل مركبات الطاقة الجديدة ومحطات تخزين الطاقة.