中國粉體網(wǎng)訊  在鋰電池三元正極材料的生產過程中，混合是十分重要的一個環(huán)節(jié)。而高速混合機是目前三元材料干法混合設備中綜合應用較好的產品。

高速混合機，主要由攪拌系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)等組成，而攪拌系統(tǒng)為其核心系統(tǒng)，包括料筒、攪拌槳、壁部阻流板、進料口和出料口等。高速混合機利用底部的攪拌槳與側面的切割刀機構使物料沿環(huán)向、徑向、軸向運動，實現(xiàn)充分的混合。

高速混合機通常設置在配料設備與煅燒設備之間，為煅燒提供均勻的混合料�；旌系男Ч�關系到后續(xù)燒結環(huán)節(jié)的燒結速率與燒結成品的結構均勻性，直接影響鋰電池的產品性能與使用安全。

三元材料規(guī)�；�生產一次燒結到二次燒結流程

高速混合機在三元正極材料中的應用問題

團聚問題

顆粒的團聚指在生產、處理等工藝流程中，極微小的顆粒由于自身物化性質，或是在外部因素的作用下，若干分散的顆粒重新結合起來，成為一個個層層疊加的團聚體。

在高速混合機的實際應用中，破壞顆粒團聚的最主要方法就是機械分散法與顆粒干燥法。機械分散法是通過高速旋轉的槳葉對物料進行不斷的翻動與剪切，使團聚顆�？焖俚乇淮蛏�，恢復到分散的狀態(tài)。但是這種方法只是通過機械結構的強制性外力來迫使團聚體破碎，對于顆粒與顆粒之間的分子力、濕度等造成團聚的主要因素都不能產生本質上的影響，所以，團聚體在被破碎后仍有可能會再次形成，給三元材料的實際生產造成不便。

顆粒干燥法是通過確保三元材料顆粒在高速混合機前的干燥性，以達到防止顆粒聚團的目的。因為在潮濕的環(huán)境中，顆粒與顆粒之間的液橋作用是形成團聚的主要原因。但是，實際上，鋰鹽、三元前驅體在運輸及存儲過程中，都會因為暴露在空氣中而發(fā)生吸潮，無法保持良好的干燥性，而且在高速混合機的使用過程中，為防止揚塵，高速混合機除了頂部設置呼吸口外，為全密封結構，混合過程中由于物料升溫而導致的水分蒸發(fā)，往往無法及時與外界氣體進行交換，導致物料返潮而重新產生團聚。

晶格破壞問題

通過對比球磨機和高速混合機，發(fā)現(xiàn)高速混合機通過槳葉對鈷酸鋰粉末不斷地進行攪拌與剪切，這會大大地破壞顆粒的原始形貌，從而減小了最終成品的平均顆粒度，使得比表面積增大，松裝密度減小。但是對形貌上的一定破壞這對最后的鋰電池性能的影響尚不明確。

磁性物質污染問題

高速混合機在混合過程中，高速旋轉的槳葉會不斷地對三元材料顆粒進行攪拌與切割，并將物料不斷的拋向壁面，而導致槳葉和壁面的磨損。為了防止混合階段的磁性物質污染問題，廠家會對高速混合機的槳葉、壁面、出料口與頂蓋噴涂防護涂層。三元材料生產線中常見的噴涂材料有聚四氟乙烯（PTFE）與碳化鎢（WC），也有使用乙烯三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）或貼片陶瓷進行防護。

而在實際應用中，槳葉切割最劇烈的位置涂層會很快磨損（使用壽命多為0.5～1年）而無法被及時發(fā)現(xiàn)，使金屬部分直接與三元材料接觸，造成磁性物質污染。

混合不均勻問題

離析是一種與顆�；旌舷喾吹倪^程，不僅會妨礙良好混合，而且還會使已經(jīng)混合好的混合物重新分層，降低混合物的混合質量。

在高速混合機的混合過程中，對于三元材料在高速混合機中的離析現(xiàn)象，可歸納為以下四種情況：（1）高混機的結構形式，鋰鹽與三元前驅體的顆粒粒徑和密度相差較大，在高速混合機高速旋轉的槳葉的離心力的作用下，較重的顆粒會更容易被拋向罐體外側；（2）三元材料的含水率超過一定限度時，流動率會大大下降，而高速混合機的槳葉之間的間隙較大不能使物料充分混合；（3）由于高速混合機槳葉對三元材料顆粒的破壞，產生了一定的細粉體并以粉塵形式被帶走；（4）高速混合機混合過程中未控制好混合時間，導致粉體過度混合。

運行能耗高的問題

高速混合機在整條三元材料產線中是效率較低、能耗較高的部分。在目前節(jié)能減排的大背景下，混合過程中的節(jié)能研究勢必會成為未來一段時間的研究重點。

后期維護費用高問題

除了高速混合機常規(guī)的設備損耗及維護，三元材料用高速混合機的涂層維護也是很大的一筆開銷。

小結

混合作為三元正極材料生產過程中的重要一環(huán)，一直受到廣泛關注，了解并掌握高速混合機使用中可能會遇見的技術問題，對于控制三元正極材料產品品質有著相當重要的意義。

參考資料：

柳波等.三元正極材料用高速混合機使用問題的研究

戰(zhàn)令浩等.三元材料規(guī)�；�生產技術探析

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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