11萬(wàn)平米的展覽規(guī)模，全球參展商超過(guò)1250家，展位達(dá)到5500多個(gè)，這個(gè)由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦的“第十三屆中國(guó)國(guó)際電池技術(shù)交流會(huì)/展覽會(huì) (CIBF2018)再創(chuàng)新紀(jì)錄，規(guī)模空前。

22日下午，我花半天時(shí)間參觀了鋰離子電池裝備的幾個(gè)展館，下面簡(jiǎn)單給大家展示下我在展會(huì)上看到相對(duì)較新的極片工藝及裝備。

1 混料

鋰離子電池混料設(shè)備主要向高速分散、高效率連續(xù)化生產(chǎn)等方向發(fā)展。

（1）高速分散均質(zhì)機(jī)

PRIMIX連續(xù)化漿料生產(chǎn)流程示意圖如圖1所示，其中核心設(shè)備是連續(xù)高速分散機(jī)，主要包含旋轉(zhuǎn)軸、圓筒狀的PC轉(zhuǎn)筒、靜止的容器。攪拌原理為圓筒狀的PC轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，從容器底部送來(lái)的漿料沿著容器旋轉(zhuǎn)，持續(xù)輸送漿料后，漿料被離心力強(qiáng)行擠壓到容器壁上，形成薄膜高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生巨大的剪切力是顆粒分散細(xì)化，并在容器壁面上下方向和與PC轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的2個(gè)運(yùn)動(dòng)形成復(fù)雜流場(chǎng)，短時(shí)間內(nèi)均一分散，如圖2所示。 

圖1  primix連續(xù)化生產(chǎn)流程示意圖 

圖2 Primixer分散原理

與Primix類(lèi)似，圖3是國(guó)產(chǎn)化的高速分散均質(zhì)機(jī)，漿料預(yù)攪拌之后也可以用此套系統(tǒng)連續(xù)化均勻分散。

圖3 國(guó)產(chǎn)連續(xù)化高速分散機(jī)

（2）靜態(tài)混合均質(zhì)機(jī)

靜態(tài)混合器的混合過(guò)程如圖4所示，由一系列安裝在空心管道中的不同規(guī)格的混合單元進(jìn)行的。由于混合單元的作用，使流體時(shí)而左旋向，時(shí)而右旋向，不僅將中心液流推向周邊，而且將周邊流體推向中心，從而造成良好的徑向混合效果。與此同時(shí)，流體自身的旋轉(zhuǎn)作用使流體相互混合，這種完善的徑向環(huán)流混合作用，使物料混合均勻，其也可以用于連續(xù)化生產(chǎn)過(guò)程，如圖5所示，這種雙螺桿混合器用于連續(xù)化生產(chǎn)鋰離子電池漿料。

圖4 管式靜態(tài)混合器

圖5  雙螺桿連續(xù)勻漿機(jī)

2  涂布

涂布技術(shù)主要集中在涂布干燥技術(shù)革新、多層涂布和雙面涂布等方面。

（1）納米干燥機(jī)

展會(huì)上，北方華創(chuàng)新能源推出了涂布機(jī)用納米干燥烘箱，納米水蒸氣發(fā)生器產(chǎn)生納米蒸汽，通入干燥烘箱中對(duì)涂層進(jìn)行干燥，納米水蒸氣攜帶大量熱量滲入涂層內(nèi)部，達(dá)到涂層內(nèi)部溶劑往外快速干燥的效果，干燥原理示意圖如圖6所示。

圖6  北方華創(chuàng)新能源納米干燥機(jī)原理示意圖

（2）雙層同時(shí)涂布

為了同時(shí)滿(mǎn)足高能量密度和高功率性能的要求，廣大研究學(xué)者提出了各種優(yōu)化策略，包括合成多元復(fù)合材料、制備分層活性物質(zhì)、活性物質(zhì)形貌的改性等。其中，制備分層活性物質(zhì)的優(yōu)化策略由于優(yōu)化效果明顯、技術(shù)難度較低和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)引起了廣大學(xué)者的注意。為此，設(shè)備廠家也積極參與這種工藝的研究，本次展會(huì)上，北方華創(chuàng)新能源，曼恩斯特展出了雙層同時(shí)涂布擠壓模頭，在需要雙層涂布時(shí)，兩層同時(shí)涂布，極片生產(chǎn)效率提高了一倍。對(duì)于雙層同時(shí)涂布，生產(chǎn)過(guò)程需要優(yōu)化工藝參數(shù)，確定涂布窗口，尋找最佳工藝范圍，如圖9所示。

圖7  曼恩斯特雙層擠壓模頭

圖8 北方華創(chuàng)新能源內(nèi)部雙層涂布擠壓模頭

圖9 雙層涂布示意圖及其涂布窗口

（3）雙面涂布裝置  

雙面涂布機(jī)采用單、雙面同時(shí)涂布的方式，可提高設(shè)備及空間利用率，提升涂布質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，其研究對(duì)鋰電池技術(shù)的發(fā)展具有重要推動(dòng)作用。雙面涂布機(jī)的設(shè)計(jì)依據(jù)其烘箱結(jié)構(gòu)的不同分為雙層烘箱式和單層烘箱式兩種。雙層烘箱式雙面涂布機(jī)設(shè)置有上下兩層烘干通道，與傳統(tǒng)的單雙面分開(kāi)涂布的方式相比，此種涂布機(jī)在平面上節(jié)省空間，但在高度方向上需要空間加倍，同時(shí)由于烘箱數(shù)量不變，對(duì)于空間、能耗、涂布質(zhì)量的改善力度有限。單層烘箱式雙面涂布機(jī)在烘箱同一側(cè)設(shè)置兩個(gè)涂布模頭，分別用于正面涂布和反面涂布，相比于傳統(tǒng)涂布機(jī)，此種涂布方式只需增加一套涂布裝置即可，能夠在空間、設(shè)備數(shù)量、人力成本及能耗方面有所降低。 

圖10 韓國(guó)PNT雙面涂布機(jī)

金銀河公司開(kāi)發(fā)了并聯(lián)式高速精密雙面同時(shí)擠壓涂布機(jī)，相較于現(xiàn)有的單面涂布和雙面折返式涂布的加工原理，該涂布機(jī)兩個(gè)涂布頭均位于機(jī)頭?？蓪?shí)現(xiàn)雙面同時(shí)涂覆和烘干，減少以往的重復(fù)動(dòng)作，進(jìn)一步提高涂布效率。

圖11 金銀河并聯(lián)式高速精密雙面同時(shí)擠壓涂布機(jī)

3  輥壓

輥壓設(shè)備也朝著集成化方面發(fā)展，并且針對(duì)高壓密度極片的制造開(kāi)發(fā)了兩次輥壓軋機(jī)。

（1）軋分一體機(jī)

輥壓-分切一體機(jī)兼有鋰離子電池極片軋制和分切功能，代替了原有軋制和分切由兩臺(tái)獨(dú)立設(shè)備完成的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，可廣泛應(yīng)用于高端鋰離子動(dòng)力電池極片的生產(chǎn)。北方華創(chuàng)新能源軋分一體設(shè)備具備恒壓力、恒間隙的軋制能力，及高速分切能力，同時(shí)具備極片消褶功能。

圖12 韓國(guó)PNT輥壓分切一體機(jī)

圖13 北方華創(chuàng)新能源輥壓分切一體機(jī)

（2）雙輥壓軋機(jī)

雙輥壓軋機(jī)實(shí)現(xiàn)一次收放卷對(duì)極片進(jìn)行了兩次輥壓壓實(shí)，對(duì)高壓實(shí)密度、降低極片反彈具有良好效果。

圖14  韓國(guó)PNT雙輥壓設(shè)備

（3）弧形輥

連續(xù)涂布極片在輥壓過(guò)程中容易發(fā)生延展率不一致而導(dǎo)致極片翹曲，使用弧形輥對(duì)翹曲極片的張力控制，避免極片斷裂很有效果，圖15是歐化金橋公司開(kāi)發(fā)的機(jī)械可調(diào)弧形輥，可以安裝在輥壓機(jī)、分切機(jī)等設(shè)備上控制弧形極片。

圖15 歐化金橋公司機(jī)械可調(diào)弧形輥

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