中國(guó)粉體網(wǎng)訊  在鋰電池三元正極材料的生產(chǎn)過(guò)程中，混合是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。而高速混合機(jī)是目前三元材料干法混合設(shè)備中綜合應(yīng)用較好的產(chǎn)品。

高速混合機(jī)，主要由攪拌系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測(cè)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(jìn)料口和出料口等。高速混合機(jī)利用底部的攪拌槳與側(cè)面的切割刀機(jī)構(gòu)使物料沿環(huán)向、徑向、軸向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)充分的混合。

高速混合機(jī)通常設(shè)置在配料設(shè)備與煅燒設(shè)備之間，為煅燒提供均勻的混合料�；旌系男Ч�關(guān)系到后續(xù)燒結(jié)環(huán)節(jié)的燒結(jié)速率與燒結(jié)成品的結(jié)構(gòu)均勻性，直接影響鋰電池的產(chǎn)品性能與使用安全。

三元材料規(guī)模化生產(chǎn)一次燒結(jié)到二次燒結(jié)流程

高速混合機(jī)在三元正極材料中的應(yīng)用問(wèn)題

團(tuán)聚問(wèn)題

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

在高速混合機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中，破壞顆粒團(tuán)聚的最主要方法就是機(jī)械分散法與顆粒干燥法。機(jī)械分散法是通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的槳葉對(duì)物料進(jìn)行不斷的翻動(dòng)與剪切，使團(tuán)聚顆�？焖俚乇淮蛏�，恢復(fù)到分散的狀態(tài)。但是這種方法只是通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)的強(qiáng)制性外力來(lái)迫使團(tuán)聚體破碎，對(duì)于顆粒與顆粒之間的分子力、濕度等造成團(tuán)聚的主要因素都不能產(chǎn)生本質(zhì)上的影響，所以，團(tuán)聚體在被破碎后仍有可能會(huì)再次形成，給三元材料的實(shí)際生產(chǎn)造成不便。

顆粒干燥法是通過(guò)確保三元材料顆粒在高速混合機(jī)前的干燥性，以達(dá)到防止顆粒聚團(tuán)的目的。因?yàn)樵诔睗竦沫h(huán)境中，顆粒與顆粒之間的液橋作用是形成團(tuán)聚的主要原因。但是，實(shí)際上，鋰鹽、三元前驅(qū)體在運(yùn)輸及存儲(chǔ)過(guò)程中，都會(huì)因?yàn)楸┞对诳諝庵卸�發(fā)生吸潮，無(wú)法保持良好的干燥性，而且在高速混合機(jī)的使用過(guò)程中，為防止揚(yáng)塵，高速混合機(jī)除了頂部設(shè)置呼吸口外，為全密封結(jié)構(gòu)，混合過(guò)程中由于物料升溫而導(dǎo)致的水分蒸發(fā)，往往無(wú)法及時(shí)與外界氣體進(jìn)行交換，導(dǎo)致物料返潮而重新產(chǎn)生團(tuán)聚。

晶格破壞問(wèn)題

通過(guò)對(duì)比球磨機(jī)和高速混合機(jī)，發(fā)現(xiàn)高速混合機(jī)通過(guò)槳葉對(duì)鈷酸鋰粉末不斷地進(jìn)行攪拌與剪切，這會(huì)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(duì)形貌上的一定破壞這對(duì)最后的鋰電池性能的影響尚不明確。

磁性物質(zhì)污染問(wèn)題

高速混合機(jī)在混合過(guò)程中，高速旋轉(zhuǎn)的槳葉會(huì)不斷地對(duì)三元材料顆粒進(jìn)行攪拌與切割，并將物料不斷的拋向壁面，而導(dǎo)致槳葉和壁面的磨損。為了防止混合階段的磁性物質(zhì)污染問(wèn)題，廠家會(huì)對(duì)高速混合機(jī)的槳葉、壁面、出料口與頂蓋噴涂防護(hù)涂層。三元材料生產(chǎn)線中常見(jiàn)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(jìn)行防護(hù)。

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

混合不均勻問(wèn)題

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

在高速混合機(jī)的混合過(guò)程中，對(duì)于三元材料在高速混合機(jī)中的離析現(xiàn)象，可歸納為以下四種情況：（1）高混機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，鋰鹽與三元前驅(qū)體的顆粒粒徑和密度相差較大，在高速混合機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的槳葉的離心力的作用下，較重的顆粒會(huì)更容易被拋向罐體外側(cè)；（2）三元材料的含水率超過(guò)一定限度時(shí)，流動(dòng)率會(huì)大大下降，而高速混合機(jī)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(jī)槳葉對(duì)三元材料顆粒的破壞，產(chǎn)生了一定的細(xì)粉體并以粉塵形式被帶走；（4）高速混合機(jī)混合過(guò)程中未控制好混合時(shí)間，導(dǎo)致粉體過(guò)度混合。

運(yùn)行能耗高的問(wèn)題

高速混合機(jī)在整條三元材料產(chǎn)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(guò)程中的節(jié)能研究勢(shì)必會(huì)成為未來(lái)一段時(shí)間的研究重點(diǎn)。

后期維護(hù)費(fèi)用高問(wèn)題

除了高速混合機(jī)常規(guī)的設(shè)備損耗及維護(hù)，三元材料用高速混合機(jī)的涂層維護(hù)也是很大的一筆開(kāi)銷。

小結(jié)

混合作為三元正極材料生產(chǎn)過(guò)程中的重要一環(huán)，一直受到廣泛關(guān)注，了解并掌握高速混合機(jī)使用中可能會(huì)遇見(jiàn)的技術(shù)問(wèn)題，對(duì)于控制三元正極材料產(chǎn)品品質(zhì)有著相當(dāng)重要的意義。

參考資料：

柳波等.三元正極材料用高速混合機(jī)使用問(wèn)題的研究

戰(zhàn)令浩等.三元材料規(guī)�；�生產(chǎn)技術(shù)探析

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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