锂电池浆料乳化泵

锂电池浆料乳化泵 在线式浆料乳化泵 超剪切电池浆料乳化泵 德国高速乳化泵，IKN速乳化泵是电动机通过皮带传动带动转齿（或称为转子）与相配的定齿（或称为定子）作相对的高速旋转，被加工物料通过本身的重量或外部压力（可由泵产生）加压产生向下的螺旋冲击力，透过胶体磨定、转齿之间的间隙（间隙可调）时受到强大的剪切力、摩擦力、高频振动等物理作用，使物料被有效地乳化、分散和粉碎，达到物料超细粉碎及乳化分散的效果。

ERX000，即在线式速高剪切乳化机，基本结构包括驱动马达、ERX000模块的分散头和冷却罐构。驱动马达采用无级变速四相异步电机来带动皮带工作，对混合分散速度能实现更好的操作控制，转子线速度达到66m/s,具有良好的剪切力。而ERX000模块--实现混合分散粒径要求的关键部分，是由两层分散头构成，分散头由定子齿列和转子齿列构成，构成理想的分散剪切的几何学形状，在马达带动下，在齿列间隙中获得的平均线速度非常高，能实现高达21000rpm的剪切率来获得超细微悬浮液，这对生产有重要要意义。冷却罐注有特定液体（水或者分散物料），其通过在分散腔体下部的金属连接软管构成的循环回路能在分散设备高速运转的过程中对设备本身的机械密封起到冷却和润滑保护的作用，其能在长时间的生产过程当中正常的地运转。

混合分散工艺在锂离子电池的整个生产工艺中对产品的品质影响度大于30%，是整
个生产工艺中重要的环节。锂离子电池的电极制造，正极浆料由粘合剂、导电剂、正
极材料等组成；负极浆料则由粘合剂、石墨碳粉等组成。正、负极浆料的制备都包括了
液体与液体、液体与固体物料之间的相互混合、溶解、分散等一系列工艺过程,而且在这
个过程中都伴随着温度、粘度、环境等变化。在正、负极浆料中，颗粒状活性物质的分
散性和均匀性直接响到锂离子在电池两极间的运动，因此在锂离子电池生产中各极片材
料的浆料的混合分散至关重要，浆料分散质量的好坏，直接影响到后续锂离子电池生产
的质量及其产品的性能[15]。
目前传统的锂离子电池浆料的制备都是在双行星分散设备中完成的。尽管目前在小
型电池生产技术上已日趋成熟，但目前锂离子电池的生产过程中，电池的一致性控制仍
然是锂离子电池制作的技术难点，尤其是对于大容量、大功率的动力型锂离子电池。另
外，随着锂离子电池材料的不断进步，原材料颗粒粒径越来越小，这不仅提高了锂离子
电池性能，也非常容易形成二级团聚体，从而增加了混合分散工艺的难度。在锂离子电
池生产过程中，对电池电极结构的控制是关键，尽管很多锂离子生产厂家对此未引起重视，采用不同结构的电极片生产的电池的自放电率、循环性、容量、一致性等都不同。
如何控制其电极片内部的微观结构，是锂离子电池生产过程的关键技术。所以在制备电
极片过程中，控制好锂离子电池浆料的混合分散质量，提高电池浆料的均匀一致性
和分散稳定性。

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锂离子电池浆料的混合分散过程可以分为宏观混合过程和微观分散过程，这两个过
程始终都会伴随着锂离子电池浆料制备的整个过程。而根据传统工艺中的叶轮剪切——
循环特性[16]，可以把叶轮的作用分为两大类，类是对叶轮附近产生的剪切作用；第
二类则是通过叶轮泵出的流量产生循环作用。浆体的进一步分散作用主要依靠叶轮的剪
切作用，而叶轮的流量决定了叶轮的分散的能力。而在离叶轮端部较远的区域，总会存
在一层浆料始终停滞不动，这个区域也就是人们常说的“死区”，分散设备的工作区域
越大，而且浆料黏度越高，“死区”的问题就越，就算采用不同的叶轮和结构，死
区仍然难以避免，因此在锂离子电池浆料的制备过程中，所制得的浆料产品就会出现混
合分散不均匀、粉体颗粒与粘合剂接触不均匀、易分层和发生硬性沉淀等一系列问题。浆体的流变性十分复杂．一种浆体在低浓度时可能表现为牛顿流体或假塑性流体；
浓度稍高产生絮团后，可能表现为宾汉流体；更高的浓度下又可能会出现胀塑性流体。
对同—种浆料，在剪切率不太高时，不出现胀流现象，剪切率高时又可能转化为胀塑性
流体。有些非牛顿流体在低剪切速率和高剪切速率下都可能呈现牛顿流体形象，这可能
是因为在低剪切速率下，分子的无规则热运动占优势，体现不出剪切速率对其中物料重
新排列使表观粘度的变化，当剪切速率增高到一定限度后，剪切定向达到了程度，
因而也使表观粘度不随剪切速率而变。如前所述，许多非牛顿体其流变特性受到体系中
结构变化的影响。15
在超剪切分散设备中，作用于液体的能量一般相当集中，这样可以使液体收到高能
量密度的作用。引入能量的类型和强度足以使分散相颗粒有效地均匀分散。分散均
匀的本质是使物料中分散相（固体颗粒、液滴等）受流体力学上的剪切作用和压力作用
破碎并分散。

液体物料分散系中固体分散相颗粒或液滴破碎分散的直接原因是受到剪切力和压
力的共同作用。引起剪切力和压力作用的具体流体力学效应主要有三种，它们分别是层
流效应、湍流效应和空穴效应。层流效应的作用是引起固体分散相颗粒或液滴的剪切和
拉长，湍流效应的作用是在压力波动作用下引起固体分散相颗粒或液滴的随意变形，而
空穴效应的作用则是使形成的小气泡瞬间破灭产生冲击波，而引起剧烈搅动[28,29]。
综上所述，超剪切分散设备内物料的乳化泵理比较复杂，主要是以剪切作用起主导作用，而以其他作用为辅。浆体物料在高频压力波的作用下产生反复的压缩效应，同时
又受到超剪切分散设备内窄小间隙内的剪切力和回旋剪切力的强烈作用，如此综合反复
的作用，被处理的浆料产生强烈的分散和粉碎作用，终达到快速超细分散的目的。
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影响分散乳化结果的因素有以下几点

1) 乳化设备：制备乳化体的机械设备主要是乳化机，其类型有三种：乳化搅拌机、胶体磨和均质器。乳化机的类频结构及性能等与乳化体微粒的人小（分散性）及稳定性有很大的关系。如带有真空的均质乳化机时以使得乳化体产品的质量有很大的提高；
2) 温度：乳化温度对乳化质也有很大的影响，但对温度并无严格的限制，一般乳化温度取决于相中所含有的高熔点物质之熔点温度，还要考虑乳化剂种类及油相原料与水相原料的溶解度等因素。乳化时，二相之间的温度需保持相近，尤其是对含有较高熔点（70T以h)的蜡、脂、油相成分，进行乳化时，勿将低温之水相加入，以防在未乳化前将蜡、脂结晶析出，结成块状或粗糙不均的乳化体。
3) 乳化吋间：乳化时间显然对乳化体的质量有着十分重要的影响，而乳化时间的确定是要根据油相、水 相的容积比，两相的粘度及生成乳化体的粘度，乳化剂的种类及用量来确定的。乳化温度还与乳化设备的效率紧密相连，其可依据经验和实验来确定乳化时间，如用均质器（3000转/分）进行乳化，一般需用2/3小时，而使用IKN高速乳化机（14000转/分），只需要10min即可。
4) 搅拌速度：乳化设备对乳化效果舍很大影响，K:中之一是搅拌速度对乳化的影响。搅拌 速度适中是为使油相与水相充分的混合分散，搅拌速度过低，显然达不到高分散度的目的，佴搅拌速度过高，会将气泡带入体系，使之成为三相体系。因此搅拌中避免空气的进入，而真 空均质乳化机正好可避免上述不足。

线速度的计算
剪切速率的定义是两表面之间液体层的相对速率。
– 剪切速率 (s-1) = v 速率 (m/s)
g 定-转子 间距 (m)
由上可知，剪切速率取决于以下因素：
– 转子的线速率
– 在这种请况下两表面间的距离为转子-定子 间距。
IKN 定-转子的间距范围为 0.2 ~ 0.4 mm

速率V= 3.14 X D（转子直径）X 转速 RPM / 60

高的转速和剪切率对于获得超细微悬浮液是重要的。根据一些行业特殊要求，依肯公司在ERX2000系列的基础上又开发出ERX2000速剪切乳化机机。其剪切速率可以超过200.00 rpm，转子的速度可以达到66m/s。在该速度范围内，由剪切力所造成的湍流结合研制的电机可以使粒径范围小到纳米级。剪切力更强，乳液的粒经分布更窄。由于能量密度,无需其他辅助分散设备,可以达到普通的高压均质机的400BAR压力下的颗粒大小.
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2、设备特点
⑴ ERX设备与传统设备相比：
、节能
传统设备需8小时的分散加工过程，ERX设备1小时左右完成，超细分散效果显zhu，能耗ji大降低；
高速、
传统设备的搅拌转速每分钟几十转，带分散功能的转速每分钟1500转以内，只完成宏观分散加工，超细分散能力ji为有限；ERX设备的转速每分钟10000～15000转之间，线速度产生的剪切力，瞬间超细分散浆料中的粉体。
⑵ERX设备与同类设备相比：
多层多向剪切分散
同类设备的定转子等部件结构单一，多级多层的结构是单纯重复性加工，相同的齿槽结构易发生物料未经分散便通过工作腔的短路现象；
ERX设备的定转子结构采用多层多向剪切概念，装配式结构使物料得到不同方向剪切分散，杜绝了短路现象，超细分散更为。

3、工艺应用

锂电池正负极浆料的超细分散 电路板基材浆料粉液超细分散
高粘度物料粉液超细混合分散 纳米材料团聚物超细解聚分散