锂离子电池浆料高效生产解决方案
锂离子电池占据电动汽车整车成本4成左右,随着国家新能源汽车补贴退坡,降低电池成本显得越来越紧迫,尚水智能可以为您提供降本的解决方案。
锂离子电池浆料生产
全新、高效的新型工艺和技术
尚水智能是一家纳米材料分散总体解决方案供应商,集设计与开发、组装与调试、安装与售后服务为一体的国家高新技术企业。
公司产品涵盖高速分散机、混合分散机、搅拌脱泡机以及锂电池浆料生产、导电剂生产、墨水、涂料行业等整线集成,公司拥有二十多项国家专利,已通过质量管理体系等众多专业认证。
锂离子电池的关键工序是电极浆料的制备
锂离子电池(LIB)电极浆料的传统生产方法是基于批处理的双行星搅拌机工艺,然而,由于双行星搅拌机本身产能低、占地大、投资大、能耗高的缺点,加之电动汽车和储能系统需求的快速增长,将无法满足行业产能提升的要求。
只能通过增加机器数量及相对应的生产场地、投资和运行费用以实现更大的生产能力。尚水智能全新高效的新型锂离子电池电极浆料的生产工艺刚好满足大规模电池生产的要求,为客户提供各种优势。
批次连续混料工艺
批次连续混料工艺基于混合分散机,将称重好的粉体连续浸润到液体中,预混合、捏合、精细分散等基本操作集中于单个设备。
在传统批次搅拌系统中,该工艺包括两个步骤。首先,添加称重好的液体和固体成分全部添加到分散缸中。为实现宏观和微观水平所需的均匀性,通常需要4个小时的加工时间。
另一方面,批次连续喂料工艺粉体在真空条件下脱出部分气体,并且被打散成弥散状态,然后进入快速流动的液体中,被浸润并进一步分散到液体中。通常90min内可以加工完成一批浆料。
投资
规模经济
借助高生产率(高达1500升/小时),批次连续混料工艺可以用一条操作生产线取代多个批次搅拌机,因此可以显著减少大规模生产装置所需的投资。
核心设备
高速混合分散机
尚水智能开发的高效混合分散机(右图所示)实现了批次连续混料的新工艺。
高速混合分散机同时具有粉液混合和浆料分散的功能。
生产一批合格浆料可以在90min内完成,一台混合分散机的产能相当于3台双行星搅拌机。
混合分散机核心部分
分散腔和分散轮(粉液混合机浆料分散的场所)
尚水新型锂离子电池浆料生产工艺
湿法工艺
对于大分子量的胶粉材料,推荐采用我司湿法制浆工艺,即单独打胶工艺,先制备好导电胶,再进行活性物质的混合、分散过程,其工艺流程图如下所示。
工艺流程说明
1、制备导电胶:将NMP/DI加入到制胶罐中,再将胶粉和导电剂连续加入到制胶罐中,制备导电胶。
2、粉液混合:将NMP/DI、导电胶等加入到循环罐A中,启动液体循环回路,液体在循环罐A→混合分散机→循环罐A的回路中连续循环,此时将活性物质连续加入到混合分散机中。
3、浆料进一步混合分散:活性物质加完后切换为双循环模式,浆料的循环路径为循环罐A→混合分散机→循环罐B,循环罐B→混合分散机→循环罐A
4、浆料过滤除铁脱泡:双循环结束后将浆料从循环罐A转移至缓存罐,再经过过滤、除铁、脱泡等工序到成品罐获得合格的成品浆料。
尚水新型锂离子电池浆料生产工艺
干法工艺
对于小分子量的胶粉材料,推荐采用我司干法制浆工艺,即干混工艺,先将活性物质、导电剂、胶粉等物料进行初步混合后再进行固液混合及浆料分散过程,其工艺流程图如下所示。
工艺流程说明
1、粉料初步混合:将胶粉、活性物质和导电剂等粉体物料全部加入到粉体混合机中,将所有的粉体在宏观上混合均匀。 2、粉液混合:将NMP/DI等加入到循环罐A中,启动液体循环回路,液体在循环罐A→混合分散机→循环罐A的回路中连续循环,此时将混合好的粉体物料连续加入到混合分散机中。 3、浆料进一步混合分散:粉体物料加完后切换为双循环模式,浆料的循环路径为循环罐A→混合分散机→循环罐B,循环罐B→混合分散机→循环罐A 4、浆料过滤除铁脱泡:双循环结束后将浆料从循环罐A转移至缓存罐,再经过过滤、除铁、脱泡等工序到成品罐获得合格的成品浆料。
尚水新型锂离子电池制浆系统系列型号
优势分析
年产7000万升电极浆料的匀浆工段的投资
显著减少投资成本:与传统的批次搅拌相比,节约30%。
假设7000万升浆料相当于35GWh的生产能力,运行6000h/年
运行成本
与传统搅拌机工艺相比,尚水新型制浆工艺只需要三分之一的单位能耗即可实现相同的产能性能。此外,由于占地面积更小,可显著减少系统所需的干燥室体积。因此,保持干燥室环境的能耗远低于传统的批次搅拌系统。
尚水新型制浆工艺的自动化程度高,可以减少50%操作所需的人力。
尚水新型锂离子电池制浆系统系列型号
年度设备能耗实例
能耗:
批次搅拌工艺:100Wh/L 尚水新型制浆工艺:50 Wh/L 假设:每年7000万升浆料(35GWh) 每年6000个小时
年度干燥室内能耗实例
每条生产线的除湿空间要求
批次搅拌工艺:630m3 尚水新型制浆工艺:150m3 假设:每年7000万升浆料(35GWh) 干燥室功率消耗:200W/m3 每年6000个小时
尚水新型锂离子电池制浆系统系列型号
得益于规模经济
投资成本大大降低
凭借更低的能耗 自动化程度高和所需的人力资源少 降低运营成本
增强产品性能的 重复性和可操作性
更稳定的产品质 量保证