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電池勻漿工藝 | 來(lái)自科倍隆電池應(yīng)用專(zhuān)家的專(zhuān)訪(fǎng)
【塑料機(jī)械網(wǎng) 科技創(chuàng)新】目前，動(dòng)力電池市場(chǎng)有幾個(gè)新的發(fā)展方向。特別是在電芯正負(fù)極漿料的批量生產(chǎn)中，產(chǎn)線(xiàn)可以選擇各種不同的技術(shù)和設(shè)備。選擇之一即是采用雙螺桿擠出機(jī)的連續(xù)勻漿工藝。我們?cè)L問(wèn)了科倍隆的化學(xué)和電池應(yīng)用工藝技術(shù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Thorsten Stirner，與其探討該工藝的優(yōu)勢(shì)以及更新迭代要求。
問(wèn)
在動(dòng)力電池制造領(lǐng)域，尤其電池漿料領(lǐng)域，過(guò)去的幾年里發(fā)生了很多變化。傳統(tǒng)上，電芯正負(fù)極槳料的生產(chǎn)通常是批次式的。但新的發(fā)展表明，雙螺桿擠出機(jī)的連續(xù)混合工藝在生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越受到重視。這種轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)是什么呢?
答
轉(zhuǎn)換到連續(xù)混合工藝和使用雙螺桿擠出機(jī)，可成本和產(chǎn)品品質(zhì)上都得到優(yōu)化。在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，從一個(gè)工藝步驟到下一個(gè)工藝步驟都是順滑過(guò)渡。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，每個(gè)流程階段都必須有效地與下一個(gè)步驟相協(xié)調(diào)。與傳統(tǒng)制造工藝相比，連續(xù)生產(chǎn)所需的手動(dòng)步驟更少，可以實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)化，減少了人員和空間需求，從而降低運(yùn)營(yíng)成本。而且自動(dòng)化程度高，有益于維持配方精確度。這些都確保了可重復(fù)的、始終如一的高產(chǎn)品品質(zhì)。
問(wèn)
連續(xù)混合工藝的核心是雙螺桿擠出機(jī)，請(qǐng)問(wèn)它有哪些優(yōu)勢(shì)?
答
科倍隆的ZSK系列雙螺桿擠出機(jī)，以其高性能特點(diǎn)優(yōu)化電池電芯生產(chǎn)過(guò)程。漿料的均勻性在電極生產(chǎn)過(guò)程和品質(zhì)上起著重要作用，正是在此處，擠出機(jī)真正起到了不同的作用。ZSK具有高分散混合能力，這意味著它可以打散固體團(tuán)聚物。由此隨后的混合和均化作用產(chǎn)生了非常均勻的漿料，從而確保獲得高品質(zhì)的電芯。
由于不同原料的狀態(tài)特性，有些會(huì)粘在設(shè)備部件上。ZSK系列緊密?chē)Ш系耐螂p螺桿能防止整個(gè)工藝段的流動(dòng)死區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的自清潔能力，同時(shí)也易于配方更換等。此外，設(shè)備持續(xù)的高輸送效率，減少了擠出機(jī)中的物料殘留，降低了生產(chǎn)成本，效益更高。
制造商需要對(duì)生產(chǎn)中的變化做出快速靈活地反應(yīng)。采用連續(xù)混合工藝，他們就能做到這一點(diǎn)。
首先，擠出機(jī)的產(chǎn)量可以在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行調(diào)整，這樣擠出的電極漿料可以在離開(kāi)擠出機(jī)后直接涂覆。憑借可靠的同步放大，選擇合適設(shè)備型號(hào)，可實(shí)現(xiàn)2升/小時(shí)到1600升/小時(shí)的生產(chǎn)能力范圍。
另一方面，配方的改變?nèi)缰T如減少或替代有毒溶劑，擠出機(jī)無(wú)需多太多改動(dòng)即可適應(yīng)。雙螺桿擠出機(jī)的工藝段為模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，允許根據(jù)不同的工藝應(yīng)用和配方，配置工藝段的混合、均質(zhì)和脫揮等功能。這使得通過(guò)調(diào)整螺桿組合和改進(jìn)加工段工藝結(jié)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活多變的個(gè)性化工藝需求成為可能。
ZSK系列擠出機(jī)在能耗方面也具有很大優(yōu)勢(shì)。通過(guò)減少和替換溶劑，縮短干燥時(shí)間可大大減少能源投入，從而使生產(chǎn)過(guò)程更加環(huán)保。
問(wèn)
除了擠出機(jī)，喂料在生產(chǎn)工藝中也起著重要的作用。您可以解釋一下為什么喂料稱(chēng)對(duì)最終產(chǎn)品品質(zhì)如此重要嗎?
答
科倍隆為電池槳料的制造提供整套設(shè)備，其中科倍隆擠出機(jī)和科倍隆楷創(chuàng)喂料稱(chēng)形成為可信賴(lài)的組合?？煽康奈沽霞夹g(shù)是實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品品質(zhì)的重要因素。
科倍隆楷創(chuàng)的失重式固體稱(chēng)和液體稱(chēng)能提供非常高的計(jì)量精度、一致性和靈活性，相當(dāng)適合這些任務(wù)。各種各樣的喂料解決方案可供您選擇，所有設(shè)計(jì)都基于100多年物料處理經(jīng)驗(yàn)的沉淀。
失重式喂料稱(chēng)采用智能傳感器(SFT)稱(chēng)重技術(shù)和先進(jìn)的KCM喂料控制系統(tǒng)，即使在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中應(yīng)對(duì)難處理的、有毒材料，也能實(shí)現(xiàn)高精度喂料。即使在復(fù)雜工藝條件下，動(dòng)態(tài)濾波算法也能從重量檢測(cè)中識(shí)別和提取連續(xù)的干擾成分?；谠摂?shù)字濾波器，SFT稱(chēng)重傳感器在任何工作條件下都能提供準(zhǔn)確、穩(wěn)定和可靠的重量計(jì)量。
在電極材料生產(chǎn)中，固態(tài)材料通常是流動(dòng)性差的粉末。雙螺桿喂料機(jī)特別適合于處理這樣的情況，因?yàn)樗葐温輻U有好的輸送性能，從而保證出料的穩(wěn)定性。無(wú)論是中試或研發(fā)的低喂料速率，還是量產(chǎn)線(xiàn)的較高喂料速率，科倍隆楷創(chuàng)喂料稱(chēng)具有寬泛的速度范圍，有助于實(shí)現(xiàn)配方的靈活性。
所有科倍隆楷創(chuàng)喂料稱(chēng)都易于拆卸和清潔。和物料接觸的零部件由不銹鋼制成，非常適合就地清理。標(biāo)準(zhǔn)配置可達(dá)OEB 4級(jí)，實(shí)現(xiàn)電池材料制造中必要的密閉性，我們也有專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)匹配更高閉封需求。
除以上提及的先進(jìn)技術(shù)，科倍隆楷創(chuàng)喂料稱(chēng)還提供一些專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的可選項(xiàng)，如電子壓力補(bǔ)償(EPC)裝置和ActiFlow散裝固體物料振動(dòng)流化器，它們以其高度精確和可靠的計(jì)量喂料性能，為制造工藝的最優(yōu)化和終端產(chǎn)品品質(zhì)做出重要貢獻(xiàn)。
問(wèn)
在設(shè)計(jì)電池電芯材料制造系統(tǒng)如擠出機(jī)、喂料稱(chēng)和物料輸送系統(tǒng)時(shí)，科倍隆是如何考慮密閉隔離問(wèn)題的?
答
由于電池電芯生產(chǎn)中會(huì)使用有毒材料，因此密閉等級(jí)(通常為OEB 3至4級(jí))至關(guān)重要。作為一個(gè)系統(tǒng)供應(yīng)商科倍隆提供從物料輸送處理、計(jì)量喂料到擠出等完整的成套系統(tǒng)，其中一個(gè)環(huán)節(jié)即包含我們規(guī)劃、開(kāi)發(fā)和建立相應(yīng)的密閉隔離理念，防止危險(xiǎn)物料泄漏。
對(duì)有毒散裝物料從噸包袋中卸料上料，到擠出機(jī)的喂料，都在相應(yīng)的保護(hù)條件下進(jìn)行。其中包括對(duì)氣力輸送或防塵組件密封設(shè)計(jì)的高效過(guò)濾措施。60多年來(lái)，科倍隆一直在設(shè)計(jì)和建造整線(xiàn)交付工廠(chǎng)。憑借幾十年的經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，我們水到渠成創(chuàng)造出對(duì)工作環(huán)境和整體環(huán)境安全的系統(tǒng)。
以科倍隆楷創(chuàng)喂料稱(chēng)為例，喂料部分是防塵設(shè)計(jì)的；喂料稱(chēng)、包括料斗和出料體被設(shè)計(jì)成一體式容器。使用特制過(guò)濾器防止灰塵等顆粒進(jìn)入大氣，以實(shí)現(xiàn)通風(fēng)，這對(duì)高精度失重式喂料稱(chēng)至關(guān)重要。各個(gè)部件之間的軟連接，例如原料從補(bǔ)料倉(cāng)到喂料稱(chēng)料斗，或從喂料稱(chēng)到擠出機(jī)工藝段，也支持系統(tǒng)的密封。
就像喂料稱(chēng)一樣，真空輸送卸料器也可以看作是一體式容器。卸料器和系統(tǒng)組件的密封都是防塵設(shè)計(jì)，并且與上下游工藝步驟的連接也是密封的。所有這些措施都為了實(shí)現(xiàn)安全密封的理念，并限制外泄污染風(fēng)險(xiǎn)。
問(wèn)
如果我現(xiàn)在有興趣將制程轉(zhuǎn)換為連續(xù)混合工藝，在更新迭代過(guò)程中我應(yīng)該注意什么?
答
轉(zhuǎn)換為連續(xù)法混合工藝需要重新思考和調(diào)整設(shè)備及技術(shù)。對(duì)于一個(gè)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的工藝，每個(gè)步驟都必須相互協(xié)調(diào)。作為整套系統(tǒng)方案提供者，科倍隆為您提供各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)備和部件。從物料處理、喂料到擠出，您將獲得匹配您需求的個(gè)性化解決方案。更少的操作界面和現(xiàn)場(chǎng)人員使工藝更簡(jiǎn)易。
電動(dòng)汽車(chē)正迫使整個(gè)動(dòng)力電池行業(yè)進(jìn)入一種新的思維方式。終端客戶(hù)對(duì)先進(jìn)的移動(dòng)能源供應(yīng)的期望對(duì)電池制造工藝提出了巨大挑戰(zhàn)。與項(xiàng)目合作伙伴一起，我們精確地定義每個(gè)項(xiàng)目需求，并在項(xiàng)目過(guò)程中適應(yīng)不斷變化的條件，以提供您正確的解決方案。
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