1. Introduction

Lors de la R&D et de la production en petites séries de batteries lithium-ion, l'uniformité, l'absence de bulles et la stabilité du procédé de mélange des matières premières influencent directement les performances de la suspension d'électrode, lesquelles influencent à leur tour la densité énergétique et la durée de vie de la batterie. Équipements de prétraitement essentiels, les mélangeurs sous vide de laboratoire doivent répondre aux exigences techniques de haute précision, de production en petites séries et de dispersion efficace. AOT-VM-150 à l'échelle du laboratoire petit mélangeur sous vide Grâce à son système de vide intégré et à sa conception de contrôle précis, il offre une solution fiable pour le mélange de boues d'électrodes de batteries lithium-ion et de matériaux auxiliaires céramiques. Ses caractéristiques techniques et ses avantages applicatifs sont essentiels pour améliorer la qualité du traitement des matières premières des batteries lithium-ion en laboratoire.

2. Caractéristiques techniques principales de l'équipement

2.1 Conception du mélange et de l'étanchéité sous vide

L'équipement est équipé d'une pompe à vide intégrée, permettant d'effectuer l'ensemble du processus de mélange dans un environnement sous vide avec un degré de vide de ≤ -90~-95 kPa. Cette conception permet d'éliminer efficacement l'air du système de mélange, d'éviter la porosité anormale de l'électrode due aux bulles résiduelles et d'améliorer significativement le taux de remplissage et la compacité structurelle lors de la formation ultérieure de l'électrode, posant ainsi les bases de la conductivité élevée et de la stabilité structurelle des électrodes des batteries lithium-ion. Parallèlement, l'équipement adopte un procédé de scellement souple. Comparé au scellement dur traditionnel, ce procédé offre un meilleur ajustement de la surface de contact, ce qui permet de maintenir un environnement sous vide stable sur le long terme et de réduire l'impact des fuites de vide sur l'effet de mélange. Il est particulièrement adapté au traitement de matériaux sensibles à la teneur en gaz, comme les boues de batteries lithium-ion.

2.2 Optimisation du système de puissance et de mélange

Le système de mélange adopte un réducteur associé à une technologie de régulation de vitesse par conversion de fréquence, avec une puissance d'entrée de 150 W. La vitesse de mélange peut être réglée avec précision entre 0 et 320 tr/min grâce à un convertisseur de fréquence. Cette conception permet d'adapter la vitesse de mélange aux caractéristiques des matières premières des batteries lithium-ion (telles que la granulométrie des matières actives, la viscosité des liants et la volatilité des solvants). Pour les boues d'électrodes à haute viscosité, une faible vitesse peut être utilisée afin d'éviter les projections et les surchauffes locales ; pour le mélange d'agents conducteurs nécessitant une dispersion rapide, la vitesse peut être augmentée afin d'optimiser les effets de cisaillement et de dispersion. De plus, l'équipement adopte une conception innovante de mélange à double pale. Grâce à la rotation coordonnée des pales, une trajectoire de mélange multidimensionnelle est formée, ce qui brise la zone aveugle du mélange traditionnel à une seule pale, raccourcit le temps de mélange uniforme de la boue et réduit l'agglomération des matières actives, garantissant ainsi la construction uniforme du réseau conducteur.

2.3 Conception structurelle et opérationnelle pratique

Du point de vue de l'adaptabilité spatiale et de la praticité opérationnelle, les dimensions globales de l'équipement sont contrôlées à environ 330 mm × 310 mm × 510 mm, pour un poids d'environ 20 kg seulement. Il peut être déployé de manière flexible dans l'espace restreint du laboratoire, sans nécessiter de zone d'installation dédiée pour les équipements de grande taille. Le transport des matériaux est assuré par un fût sous vide en acier inoxydable de 150 ml. Cet acier inoxydable offre une excellente résistance à la corrosion et une propreté irréprochable, évitant ainsi toute interférence de la dissolution des ions métalliques sur les performances des électrolytes et des électrodes des batteries lithium-ion. De plus, sa conception sur mesure permet de répondre aux besoins de mélange de matériaux en petites quantités dans différents laboratoires (comme la recherche et développement de nouvelles formules de matériaux d'électrodes). L'équipement permet un réglage précis du temps de mélange (0 à 9999 minutes) et de la vitesse d'oscillation, et le mode d'oscillation permet une régulation continue de la vitesse. Les opérateurs peuvent prérégler les paramètres selon le plan expérimental, réduisant ainsi les erreurs dues aux interventions manuelles et améliorant la répétabilité et la fiabilité des données expérimentales.

3. Paramètres techniques clés et avantages en termes de performances

3.1 Analyse des paramètres techniques de base

L'équipement est compatible avec une alimentation double tension (220 V CA/110 V CA), ce qui permet de s'adapter aux environnements d'alimentation électrique de différents laboratoires et d'améliorer sa polyvalence. En termes d'efficacité de mélange et de contrôle qualité, la plage de réglage de la vitesse de 0 à 320 tr/min couvre l'ensemble des besoins des boues d'électrodes de batteries lithium-ion, de la dispersion initiale du matériau au mélange uniforme ultérieur. Associé au degré de vide élevé, ≤ Avec une pression de -90 à -95 kPa, il peut résoudre efficacement le problème de densité de boue inégale causé par l'entraînement d'air lors du mélange traditionnel à pression normale. Le volume standard de 150 ml et les options personnalisées répondent non seulement aux besoins de la recherche en laboratoire sur les formules à faible dose (comme l'optimisation du ratio du nouveau matériau d'électrode positive, le NCM riche en lithium, et de l'agent conducteur), mais permettent également la préparation d'échantillons en petites quantités, fournissant ainsi des données pour la production pilote ultérieure.

3.2 Avantages en termes de performances et valeur de l'application

Par rapport aux méthodes traditionnelles équipement de mélange de laboratoire Les principaux avantages de ce mélangeur sous vide résident dans deux dimensions : la précision du contrôle et l'assurance qualité. D'une part, grâce à la régulation de la vitesse par conversion de fréquence, au contrôle de la synchronisation et au réglage continu de l'oscillation, le processus de mélange est standardisé, évitant les écarts expérimentaux liés aux différences d'expérience des opérateurs et offrant des conditions de processus stables pour la R&D sur les formules de matières premières pour batteries lithium-ion. D'autre part, la combinaison de l'environnement sous vide et de la technologie d'étanchéité souple résout le problème de bulles à la source, améliore la compacité de la suspension et optimise encore la qualité du revêtement de l'électrode ainsi que les performances de charge-décharge de la batterie. En pratique, cet équipement convient non seulement au mélange de suspensions d'électrodes pour batteries lithium-ion (électrodes positives et négatives), mais peut également être étendu au mélange de matériaux connexes, tels que les matériaux de prétraitement des diaphragmes céramiques et les supports composites d'électrolyte, avec un large éventail d'applications en laboratoire. De plus, l’équipement offre une garantie limitée d’un an et un support technique à vie, réduisant ainsi les coûts de maintenance de l’équipement de laboratoire et assurant la continuité de la recherche expérimentale à long terme.

4. Importance de l'application dans la recherche et le développement sur les batteries lithium-ion

Dans le contexte de l'évolution rapide de la technologie des batteries lithium-ion, le processus de traitement des matières premières en laboratoire joue un rôle clé dans les avancées technologiques. Le mélangeur sous vide AOT-VM-150 offre un équipement fiable pour l'optimisation des formules et l'exploration des paramètres de procédé de nouveaux matériaux d'électrodes (tels que les électrodes négatives à base de silicium et les électrodes positives sans cobalt) grâce au contrôle précis des quatre éléments clés du processus de mélange : le degré de vide, la vitesse, le temps et l'étanchéité. Par exemple, lors du mélange d'une suspension d'électrode négative à base de silicium, le degré de vide élevé permet de réduire les résidus d'air lors du mélange des particules de silicium avec les liants, évitant ainsi la fissuration de l'électrode due à l'expansion volumique des particules de silicium pendant la charge et la décharge. La conception du mélangeur à double pale assure une dispersion uniforme des particules de silicium et des agents conducteurs, améliorant ainsi la conductivité et la stabilité cyclique de l'électrode. Dans le même temps, les caractéristiques de miniaturisation et de personnalisation de l'équipement peuvent réduire le coût de consommation de matériaux de la R&D sur de nouveaux matériaux, accélérer le cycle expérimental et fournir un support de vérification de processus clé pour la transformation de la technologie des batteries lithium-ion du laboratoire à l'industrialisation.

5. Conclusion

Le petit mélangeur sous vide de laboratoire AOT-VM-150 répond aux besoins essentiels du mélange des matières premières des batteries lithium-ion en laboratoire grâce à son système de vide intégré, son contrôle précis de la puissance et sa conception compacte. Ses atouts techniques en termes de degré de vide, de régulation de la vitesse et d'étanchéité améliorent efficacement la qualité du mélange des boues d'électrodes des batteries lithium-ion, offrant des conditions de procédé stables pour l'optimisation des performances des batteries et la recherche et développement de nouveaux matériaux. À l'avenir, avec l'évolution de la technologie des batteries lithium-ion vers une densité énergétique plus élevée et une durée de vie plus longue, ces équipements de mélange de laboratoire de haute précision constitueront un atout majeur pour l'innovation en matière de formules et l'optimisation des procédés, posant ainsi les bases de percées technologiques dans l'industrie des batteries lithium-ion.