锂电装备文章来源自：高工锂电网
2022-08-24 09:38:24 阅读：1551
摘要制浆工艺“升级战”的背后，是动力电池企业对更好制浆效果、更高生产效率、满足更大产能与更低成本的核心诉求。红运机械制浆设备工艺迭代升级，以尊重材料特性为根基。
“大需求、大产能”已经成为我国动力电池行业的高频词，电池企业为了满足新能源汽车及储能市场的需求，纷纷加快产能扩张的速度，百亿级项目、百GWh的规划屡见不鲜。
高工锂电注意到，在动力电池制造的最前端，制浆设备工艺革新的战役已率先打响，在双行星搅拌工艺之后，管线式匀浆工艺、双螺杆制浆工艺、循环式高速分散工艺开始加速竞逐市场。
在广州红运机械董事长吕泛乐看来，制浆工艺“升级战”的背后，是动力电池企业对更好制浆效果、更高生产效率、满足更大产能与更低成本的核心诉求。对于制浆设备而言，没有最好的设备只有更好的设备，而设备工艺迭代升级的基础，一定要以尊重材料特性为根基。
以此为核心，红运机械首创管线式匀浆机，具备不会破坏活性物质颗粒表面的包覆及形貌、浆料粘度一致性高、单位能耗低、占地空间小、既可连续式又可间歇式生产等核心优势。把关首道制造工序，满足动力电池企业的大规模、高品质生产。
高工锂电获悉，目前红运管线式匀浆机已得到国内几大主流电池企业的采用，经过实际生产的验证，在正负极浆料的粘度、温度、固含量及单位能耗等反馈上，管线式匀浆机得到了主流电池企业的高度好评。
吕泛乐介绍，红运管线式匀浆机可实现制备1600L正负极只需要40分钟左右，根据正负极不同，单位能耗只需30kWh/t-41kWh/t。产能大、能耗低等特征，最为匹配当前动力电池企业大规模生产的需求。
不破坏活性物质材料界面结构
表面包覆是改善锂离子电池正负极材料性能的重要手段之一，然而在制浆捏合、分散过程中，活性物质颗粒表面的包覆及形貌容易遭到破坏，这将影响正负极材料的稳定性、循环性及电化学等综合性能。
因此，如何在制浆过程中不破坏活性物质材料界面结构，成为制浆设备及工艺的一大挑战。
吕泛乐指出，相较于其它匀浆设备，红运管线式匀浆机可以使得活性物质颗粒表面的包覆及表面形貌不会被破坏、且浆料粘度的一致性较高。
红运管线式匀浆机制作完成后浆料状态
众所周知，理想的电极结构是浆料的各组分颗粒均匀分散、无团聚，活性颗粒和导电剂、粘结剂之间充分接触，形成良好的电子导电和离子导电的通路。
从制浆效果来看，在正极浆料中，采用红运管线式匀浆机制作的三元＋锰酸锂＋CNTS配方，在2万倍电镜显示下，CNT伸展并形成网状覆盖于活性物质表面，表明管状的CNT分散均匀。
在负极浆料的制作中，采用红运管线式121min的干法混合，负极浆料极片在电镜显示，SP已完全分散，均匀地分布于活性物质表面。
值得一提的是，正负极浆料正朝着高固含量的趋势方向发展，浆料固含量越高，粘度就越大。在一定的范围内，粘度越高，浆料稳定性越好。同时，固含量越高，浆料搅拌时间也越短，所耗溶剂就越少，涂布干燥效率更高，可节约烘箱长度和能耗，提高涂布速度等，为电池企业降本增效。
吕泛乐表示，采用红运管线式匀浆机，三元正极固含量可达75%以上，LFP正极固含量超60%，石墨负极固含量超52%以上。
单位能耗低于42kWh/t
当前，制造领域生产的成本趋高，大多数企业电费成本占制造成本的10%以上，动力电池企业对于设备节约能耗的要求也越来越高。
相较于其他工艺的制浆设备，红运管线式匀浆机在能耗方面更具优势。据了解，传统的立式双行星搅拌机单位能耗在64kWh/t左右，而管线式匀浆机根据正负极不同，单位能耗只需约30kWh/t-41kWh/t，最大能耗节省超过一半以上。
高效节能的背后，源于管线式匀浆工艺的创新。红运机械在尊重材料特性的基础上，继承了传动搅拌机成熟的干法制浆生产，创新将搅拌机的捏合及分散混合工步，拆分为管线式的捏合罐及分散罐，两步来完成匀浆；上下两个罐体分步制浆，比传统搅拌机单罐匀浆节约了一半的匀浆时间；四个罐体组成一套，可做到40分钟出一罐浆料。
吕泛乐指出，管线式匀浆机之所以效率高，核心原因在于其湍流度强。因为混合的效率取决于湍流，湍流强度越大，混合效率就越高。传统立式搅拌机的湍流强度不如红运管线式匀浆机大，特别是在高粘度混合时，只有两个麻花框式搅拌桨在做功，达不到容器内360°全方位的搅拌效果，并且主要为层流分散。而红运管线式匀浆机的湍流强度高于传统立式搅拌机30倍以上。
“同时，传统搅拌机需要两二到三级的传动，传动过多、结构复杂，容易导致设备维护成本高。”吕泛乐进一步强调，管线式匀浆机采用卧式、直传式设计，更为简洁的一次传动结构，让故障率降低90%，设备使用寿命更长。且浆料不粘罐、易清洗，维护成本更低，且占用空间低于目前市场上所有匀浆机。
匀浆技术坚定创新者
中国新能源产业飞速发展十余年，要跟上动力电池从产能规模、材料创新的变化速度，装备企业的设备革新也面临着重重考验。
作为国内最早致力于混合设备的研发、制造及销售于一体的现代化企业，红运机械始终致力于锂电池匀浆设备的优化升级，并且一直走在匀浆设备、工艺创新的前沿。
基于深厚的从业经验、技术实力与口碑的积累，红运机械在新能源领域持续服务于国内外知名领先动力/储能电池企业。
在吕泛乐看来，传统立式搅拌机是研发及探索生产工艺时不可缺少的设备。“只有以尊重材料特性为前提的持续研发和探索，匀浆设备的迭代升级就成为必然的趋势。”
今后，管线式匀浆机有望成为红运机械重要的市场增长引擎。其核心逻辑就在于，管线式匀浆机具有不破坏活性物质材料界面结构、高效、节能、智能化、占地面积小、故障率低等优势，契合于动力电池产能的规模化趋势发展。
“目前，红运还在与某科技大学共同研发双螺杆制浆设备，但设计思路与目前市场上已有的设备完全不同，主要是基于材料特性来考虑及后续超高固含量、干法极片的制作为目的。”吕泛乐透露，红运的新型双螺杆制浆设备预计在今年年底量产，后续也将与管线式匀浆设备在市场上形成并驾齐驱的局面。
