四川众金粉体设备有限公司
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众金系列气流粉碎分级设备在负极材料粒度分布合理性中的运用

发表时间:2020-04-14 14:27

粒度对负极材料的影响:

负极材料作为新能源汽车动力电池的核心材料之一,对新能源汽车的最终性能起着至关重要的作用。高性能负极材料的研究成为当前锂离子动力电池最为活跃的板块之一。现阶段,商业化锂离子电池负极材料以碳素材料为主,其比容量高(200~400mAh/g),电极电位低,循环性能好(1000周以上),理化性能稳定。

1:碳负极材料主要性能对比

负极材料的核心指标有:粒度、比表面积、振实密度、真密度、灰分、pH值。其中粒度又会影响比表面积和振实密度,从而影响电池的加工工艺和倍率性能。石墨材料具有高比容量(理论372mAh/g,可逆比容量可以达到360mAh/g)、低而且平坦的放电平台(0.2~0V)、优良的循环性能(可以循环一千次以上),是锂离子二次电池常用的的负极材料之一。石墨材料的颗粒大小对电极比表面积和边缘原子的比例有很大影响,从而影响石墨负极材料的电池的制浆工艺、体积能量密度及首次充电时的不可逆比容量等。

下面我们就来说说使用什么样的设备才能更好的控制负极材料的粒度分布:

推荐设备:众金系列气流粉碎分级设备   ZJ-QLM   粒度(0.2-200um)可调

流化床气流粉碎机

工作原理:

ZJ系列流化床超细超微粉碎机是利用多个相对布置的喷嘴形成高速气流,再利用高速气流将物料加速至超音速使其在喷嘴的交汇处互相碰撞,达到超细粉碎的目的。被粉碎物料随上升气流进入分级机分级室,由于分级转子高速旋转,粒子既受到分级转子产生的离心力,又受到气流粘性作用产生的向心力,当粒子受到的离心力大于向心力,即分级粒径以上的粗粒子返回粉碎室继续冲击粉碎,细粒子随气流进旋风分离器、捕集器收集,气体由引风机排出。

ZJ系列流化床气流粉碎机是传统流化床式气流粉碎机、对喷式气流粉碎机、水平式气流粉碎机及其它类型气流粉碎机的更新换代产品,设备主要由粉碎主机、高精涡流分级机、旋风收集器、布袋除尘器、空气压缩机等组成;喷流能的充分利用是该机的最大特点。

设备特点

l 绿色环保:低温无介质粉碎,保证了产品的高纯度和物理特性。设备在负压状态下运行无粉尘污染。

l 高效率:喷流能的充分利用,比传统气流磨粉碎机提高30%的粉碎效率,分级精度更高。

l 设备磨损小:“流化床+立式分级机”的结构可以高纯、超窄地加工超微粉体,避免了“流化床+卧式分级机”分级部分的磨损,在相同材质下设备易损件使用寿命是国际同类产品的20倍。

l 磨损极小,尤其适合高纯度高硬度物料的超微粉碎。

l 产量高:生产粒度分布窄的产品时,成品率比传统对喷式、流化床式气流粉碎机提高1倍以上。

l 多用途:一机多用,可作为粉碎机也可作为分级机使用。粉碎粒度范围广,产品粒径可在1-74um范围内任意调节。

l 智能化:设备可以实现全部自动控制,操作简单,运行稳定,生产环境优良。

l 设计合理:设备结构紧凑,粉碎主机内无存料、无死角、易于拆洗、消毒、更换粉碎物料品种方便。

l 整个系统采用自动化控制,可实现一键式启停,操作简单方便与中控联接可实现远程控制。

工艺流程:


适用范围:

该系列粉碎分级机以它独特的工作原理可以干式、高纯、低温等加工各种物料的超细粉体,广泛应用于化工、矿业、磨料、电池材料、耐火材料、非金属矿、冶金、建材、制药、食品、农药、饲料、新材料、环保等行业和各种干粉类物料的超细粉碎、打散及颗粒整形。

典型物料:

碳化硅、石榴石、陶瓷刚玉、碳化硼、金刚石、碳化钨、磷铁;碳酸钙、石英、硅藻土、氢钙、膨润土、滑石、云母、硅灰石、高纯颜料、发光粉、手机电池粉;花粉、生长素、食品添加剂、抗生素类药物、造影药物、灵芝、珍珠粉;杀虫剂、聚四氟乙烯等。

主要技术参数

设备型号

Model

耗气量

Air flow

空气压力

air pressure

最大入料粒度

Max feed Size

成品细度

Product Size

生产能力

Capacity

装机功率

Power

ZJ-QLM50

1 m3/min

0.7-1 Mpa

<1 mm

0.2-200um

0.2-5kg/h

9.5kw

ZJ-QLM100

3 m3/min

0.7-1 Mpa

<3 mm

0.2-200um

5-20kg/h

26kw

ZJ-QLM200

6 m3/min

0.7-1 Mpa

<3 mm

0.2-200um

20-90kg/h

47kw

ZJ-QLM300

10 m3/min

0.7-1 Mpa

<3 mm

0.2-200um

30-150kg/h

79kw

ZJ-QLM400

20 m3/min

0.7-1 Mpa

<3 mm

0.2-200um

60-600kg/h

137kw

ZJ-QLM600

40 m3/min

0.7-1 Mpa

<3 mm

0.2-200um

100-900kg/h

290kw


应用现场:




粒度对制浆工艺的影响

负极材料的粒度分布会直接影响电池的制浆工艺。在相同的体积填充份数情况下,材料的粒径越大,粒度分布越宽,浆料的黏度就越小,这有利于提高固含量,减小涂布难度。


1:颗粒的粒径以及分布宽度对浆料黏度的影响

粒度对体积能量密度的影响

负极材料的粒度分布较宽时,体系中的小颗粒能够填充在大颗粒的空隙中,有助于增加极片的压实密度,提高电池的体积能量密度。

粒度对不可逆容量的影响

对不同石墨样品进行恒电流充放电测试和循环伏安测试,结果发现,石墨颗粒越小,能够与电解液接触的比表面积越大,首次充放电过程中形成的SEI膜所消耗的电荷就越多,不可逆容量损失也就越大。

粒度对充放电性能的影响

实验研究表明,石墨颗粒越小,嵌入时所需要克服的范德华力也就越小,嵌入越容易进行,而且颗粒越小,锂离子嵌入和脱出的通道数量相对越多,越有利于快速达到完全嵌锂状态,在高速率的扫描条件下,电压滞后程度就越小,即大电流充放电性能越好。

粒度对振实密度的影响

锂电池负极材料用的石墨要求石墨微粉振实密度高,形貌为等积球形,形成产品的成品率高(成球率高)。球形度越高,振实密度越大,如接近1g/cm3或大于1g/cm3,产品更好。粒度分布越合理(大小有序结合),振实密度会越大。

负极材料对粒度的要求

综上可以看出,负极材料的粒度过大或过小都会对电池的最终性能产生一定的不良影响,所以要从中取一个平衡,另外粒度的分布也是影响电池性能的重要因素。下表是负极材料标准中的粒度要求。

2:负极材料标准中的粒度要求

负极材料的粒度主要是由其制备方法决定的。可通过控制原料的种类、反应时间、温度和压力等来调控粒径。

当前全球负极材料市场已趋于稳定,需求量每年稳步增长。但是成本价格上升、负极材料企业增多、行业竞争加剧等导致了行业整体利润被进一步压缩,预计在今后的几年里全球负极材料产量增速会逐渐放缓,高端负极材料需求量会增加,所以对新材料、新技术的开发与应用将是行业突破瓶颈的关键。欢迎设备咨询:13035677793。


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