Ermöglichung des präzisen Mischens von Lithiumbatterie-Suspension zur Schaffung der Kerngrundlage von Hochenergiebatterien

Lithiumbatterie-Suspension, als zentraler Rohstoff für die Elektrodenherstellung von Antriebsbatterien, Energiespeicherbatterien und High-End-Akkumulatoren, bestimmt maßgeblich die Lade- und Entladeeffizienz, die Leistungsfähigkeit, die Zyklenlebensdauer und die Sicherheitsgrenzen der Batterie. Die Mischung besteht aus Aktivmaterialien, nanoleitfähigen Substanzen (Kohlenstoffnanoröhren, Graphen etc.), Bindemitteln und Lösungsmitteln und findet breite Anwendung in Schlüsselanwendungen wie ternären Hochleistungs-Nickel-Antriebsbatterien, Lithium-Eisenphosphat-Energiespeicherbatterien und Silizium-basierten Akkumulatoren mit negativen Elektroden. Mit der Weiterentwicklung von Lithiumbatterien hin zu höherer Energiedichte, höherer Spannung und längerer Zyklenlebensdauer steigen die Anforderungen an die Dispersionsgleichmäßigkeit, die Systemstabilität und die Blasenfreiheit der nanoleitfähigen Substanzen beim Mischen der Suspension stetig. Der SMIDA-Planetenzentrifugalmischer hat sich dank seiner technologischen Vorteile zu einer Schlüsselkomponente für die Herstellung hochwertiger Lithiumbatterie-Suspension entwickelt.
Das Mischen von Lithiumbatterie-Suspensionen birgt mehrere Herausforderungen für die Industrie: Erstens ist die Oberflächenenergie von nanoleitenden Substanzen (wie Kohlenstoffnanoröhren) hoch, was leicht zur Aggregatbildung führt. Herkömmliches Rühren lässt sich nicht vollständig durchbrechen, wodurch „Bruchstellen“ im leitfähigen Netzwerk der Elektrode entstehen und der Innenwiderstand der Batterie steigt. Zweitens kann eine ungleichmäßige Vermischung von Aktivstoffen, Leitmitteln und Bindemitteln Schwankungen in der Elektrodenleistung verursachen und die Chargenkonsistenz der Batterien beeinträchtigen. Drittens gelangt bei der Herstellung der Suspension leicht Luft in die Suspension. Werden die entstehenden kleinen Bläschen nicht entfernt, können sie zu Poren in den nachfolgenden Elektrodenstücken führen und sogar ein Sicherheitsrisiko für die Batterie darstellen. Darüber hinaus variiert die Viskosität von Suspensionen unterschiedlicher Systeme (ölige PVDF-Suspension, wasserbasierte SBR/CMC-Suspension) stark, was höhere Anforderungen an die Anpassungsfähigkeit der Mischanlage stellt.
Der SMIDA Planeten-Zentrifugalmischer löst die oben genannten Probleme grundlegend durch eine kombinierte Bewegungsstruktur aus „Revolution + Rotation“. Das Gerät wird von Planetengetrieben angetrieben, die das Rührblatt mit hoher Geschwindigkeit um die Mitte des Rührzylinders rotieren lassen. Dadurch entstehen ein starkes Scherströmungsfeld und ein Zentrifugalkraftfeld, die Nanopartikel-Aggregate des Leitmittels effizient aufbrechen, eine gleichmäßige Durchmischung von Wirkstoffen, Leitmitteln und Bindemitteln auf molekularer Ebene fördern und eine gleichmäßige Partikelgrößenverteilung der Suspension gewährleisten (Span-Wert stabil unter 0,8). Dies bildet die Grundlage für den Aufbau eines dichten und durchgehenden leitfähigen Elektrodennetzwerks. Um Blasenbildung zu vermeiden, ist das Gerät mit einem hochpräzisen Vakuumsystem ausgestattet, das ein stabiles Vakuum von ≤ -0,09 MPa aufrechterhält. Die Luft in der Suspension wird während des gesamten Mischvorgangs in Echtzeit entfernt, wodurch Poren im Polarisator von vornherein beseitigt werden. Gleichzeitig ist das Gerät mit einem intelligenten Temperaturregelungsmodul ausgestattet, das die Temperatur der Suspension präzise im optimalen Mischbereich von 25-40 ℃ regeln kann und sich so an die Herstellungsanforderungen von Lithiumbatteriesuspensionen mit unterschiedlichen Viskositäten und Systemen anpasst.
Ob für die Großserienfertigung von Antriebsbatterien oder die Forschung und Entwicklung hochwertiger Suspensionen im Labor – die Planeten-Zentrifugalmischer von SMIDA sind flexibel einsetzbar. Sie erfüllen präzise unterschiedlichste Anforderungen, beispielsweise bei Suspensionen für ternäre Nickel-Hochleistungselektroden, Silizium-basierte Negativelektroden und Lithium-Eisenphosphat-Energiespeicherbatterien. Durch die automatische Parametereinstellung (Drehzahl, Vakuumgrad, Temperatur) werden Produktionseffizienz und Konsistenz der Suspensionen deutlich verbessert. Dies hilft Lithiumbatterieherstellern, Leistungsengpässe zu überwinden und die Entwicklung zukunftsträchtiger Bereiche wie Elektrofahrzeuge und Energiespeicherkraftwerke voranzutreiben.