电池匀浆工艺 | 来自科倍隆电池应用专家的专访
- 来源：科倍隆
- 2024/3/8 9:56:27
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【塑料机械网 科技创新】目前，动力电池市场有几个新的发展方向。特别是在电芯正负极浆料的批量生产中，产线可以选择各种不同的技术和设备。选择之一即是采用双螺杆挤出机的连续匀浆工艺。我们访问了科倍隆的化学和电池应用工艺技术团队负责人Thorsten Stirner，与其探讨该工艺的优势以及更新迭代要求。
问
在动力电池制造领域，尤其电池浆料领域，过去的几年里发生了很多变化。传统上，电芯正负极桨料的生产通常是批次式的。但新的发展表明，双螺杆挤出机的连续混合工艺在生产中的应用越来越受到重视。这种转换的优点是什么呢?
答
转换到连续混合工艺和使用双螺杆挤出机，可成本和产品品质上都得到优化。在连续生产过程中，从一个工艺步骤到下一个工艺步骤都是顺滑过渡。为了实现这一点，每个流程阶段都必须有效地与下一个步骤相协调。与传统制造工艺相比，连续生产所需的手动步骤更少，可以实现更高程度的自动化，减少了人员和空间需求，从而降低运营成本。而且自动化程度高，有益于维持配方精确度。这些都确保了可重复的、始终如一的高产品品质。
问
连续混合工艺的核心是双螺杆挤出机，请问它有哪些优势?
答
科倍隆的ZSK系列双螺杆挤出机，以其高性能特点优化电池电芯生产过程。浆料的均匀性在电极生产过程和品质上起着重要作用，正是在此处，挤出机真正起到了不同的作用。ZSK具有高分散混合能力，这意味着它可以打散固体团聚物。由此随后的混合和均化作用产生了非常均匀的浆料，从而确保获得高品质的电芯。
由于不同原料的状态特性，有些会粘在设备部件上。ZSK系列紧密啮合的同向双螺杆能防止整个工艺段的流动死区，从而实现优异的自清洁能力，同时也易于配方更换等。此外，设备持续的高输送效率，减少了挤出机中的物料残留，降低了生产成本，效益更高。
制造商需要对生产中的变化做出快速灵活地反应。采用连续混合工艺，他们就能做到这一点。
首先，挤出机的产量可以在生产过程中进行调整，这样挤出的电极浆料可以在离开挤出机后直接涂覆。凭借可靠的同步放大，选择合适设备型号，可实现2升/小时到1600升/小时的生产能力范围。
另一方面，配方的改变如诸如减少或替代有毒溶剂，挤出机无需多太多改动即可适应。双螺杆挤出机的工艺段为模块化结构设计，允许根据不同的工艺应用和配方，配置工艺段的混合、均质和脱挥等功能。这使得通过调整螺杆组合和改进加工段工艺结构，来实现灵活多变的个性化工艺需求成为可能。
ZSK系列挤出机在能耗方面也具有很大优势。通过减少和替换溶剂，缩短干燥时间可大大减少能源投入，从而使生产过程更加环保。
问
除了挤出机，喂料在生产工艺中也起着重要的作用。您可以解释一下为什么喂料称对最终产品品质如此重要吗?
答
科倍隆为电池桨料的制造提供整套设备，其中科倍隆挤出机和科倍隆楷创喂料称形成为可信赖的组合。可靠的喂料技术是实现最终产品品质的重要因素。
科倍隆楷创的失重式固体称和液体称能提供非常高的计量精度、一致性和灵活性，相当适合这些任务。各种各样的喂料解决方案可供您选择，所有设计都基于100多年物料处理经验的沉淀。
失重式喂料称采用智能传感器(SFT)称重技术和先进的KCM喂料控制系统，即使在具有挑战性的环境中应对难处理的、有毒材料，也能实现高精度喂料。即使在复杂工艺条件下，动态滤波算法也能从重量检测中识别和提取连续的干扰成分。基于该数字滤波器，SFT称重传感器在任何工作条件下都能提供准确、稳定和可靠的重量计量。
在电极材料生产中，固态材料通常是流动性差的粉末。双螺杆喂料机特别适合于处理这样的情况，因为它比单螺杆有好的输送性能，从而保证出料的稳定性。无论是中试或研发的低喂料速率，还是量产线的较高喂料速率，科倍隆楷创喂料称具有宽泛的速度范围，有助于实现配方的灵活性。
所有科倍隆楷创喂料称都易于拆卸和清洁。和物料接触的零部件由不锈钢制成，非常适合就地清理。标准配置可达OEB 4级，实现电池材料制造中必要的密闭性，我们也有专门设计匹配更高闭封需求。
除以上提及的先进技术，科倍隆楷创喂料称还提供一些专门开发的可选项，如电子压力补偿(EPC)装置和ActiFlow散装固体物料振动流化器，它们以其高度精确和可靠的计量喂料性能，为制造工艺的最优化和终端产品品质做出重要贡献。
问
在设计电池电芯材料制造系统如挤出机、喂料称和物料输送系统时，科倍隆是如何考虑密闭隔离问题的?
答
由于电池电芯生产中会使用有毒材料，因此密闭等级(通常为OEB 3至4级)至关重要。作为一个系统供应商科倍隆提供从物料输送处理、计量喂料到挤出等完整的成套系统，其中一个环节即包含我们规划、开发和建立相应的密闭隔离理念，防止危险物料泄漏。
对有毒散装物料从吨包袋中卸料上料，到挤出机的喂料，都在相应的保护条件下进行。其中包括对气力输送或防尘组件密封设计的高效过滤措施。60多年来，科倍隆一直在设计和建造整线交付工厂。凭借几十年的经验和专业知识，我们水到渠成创造出对工作环境和整体环境安全的系统。
以科倍隆楷创喂料称为例，喂料部分是防尘设计的；喂料称、包括料斗和出料体被设计成一体式容器。使用特制过滤器防止灰尘等颗粒进入大气，以实现通风，这对高精度失重式喂料称至关重要。各个部件之间的软连接，例如原料从补料仓到喂料称料斗，或从喂料称到挤出机工艺段，也支持系统的密封。
就像喂料称一样，真空输送卸料器也可以看作是一体式容器。卸料器和系统组件的密封都是防尘设计，并且与上下游工艺步骤的连接也是密封的。所有这些措施都为了实现安全密封的理念，并限制外泄污染风险。
问
如果我现在有兴趣将制程转换为连续混合工艺，在更新迭代过程中我应该注意什么?
答
转换为连续法混合工艺需要重新思考和调整设备及技术。对于一个正常运转的工艺，每个步骤都必须相互协调。作为整套系统方案提供者，科倍隆为您提供各个环节设备和部件。从物料处理、喂料到挤出，您将获得匹配您需求的个性化解决方案。更少的操作界面和现场人员使工艺更简易。
电动汽车正迫使整个动力电池行业进入一种新的思维方式。终端客户对先进的移动能源供应的期望对电池制造工艺提出了巨大挑战。与项目合作伙伴一起，我们精确地定义每个项目需求，并在项目过程中适应不断变化的条件，以提供您正确的解决方案。
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