高剪切分散機在鋰離子電池漿料的制備過程中的關鍵性

　　高剪切分散機在鋰離子電池漿料的制備過程中的關鍵性

　　現行的鋰離子電池漿料的制備都是在雙行星分散機中完成的。盡管目前在小型電池生產技術上已日趨成熟，但目前鋰離子電池的生產過程中，電池的一致性控制仍然是鋰離子電池制作的技術難點，尤其是對于大容量、大功率的動力型鋰離子電池。另外，隨著鋰離子電池材料的不斷進步，原材料顆粒粒徑越來越小，這不僅提高了鋰離子電池性能，也非常容易形成二級團聚體，從而增加了混合分散工藝的難度。在鋰離子電池生產過程中，對電池電極結構的控制是關鍵，盡管很多鋰離子生產廠家對此未引起重視，采用不同結構的電極片生產的電池的自放電率、循環性、容量、一致性等都不同。

　　在正、負極漿料中，顆粒狀活性物質的分散性和均勻性直接響到鋰離子在電池兩極間的運動，因此在鋰離子電池生產中各極片材料的漿料的混合分散***重要，漿料分散質量的好壞，直接影響到后續鋰離子電池生產的質量及其產品的性能。

　　在傳統工藝上再進行超細分散，這是因為：通過傳統混合與攪拌設備，只能夠將溶液中的大粉團打散，并均勻分布；但是，粉體形態是以微細粉團形態存于溶液之中，僅滿足了宏觀分散的加工要求。

　　經過宏觀攪拌與分散后的漿料，在超細分散均質設備的強烈機械切割力作用下，能夠將溶液中的微細粉團或固體顆粒團聚體進一步打散和均質，得到足夠細小的固體顆粒，并均勻分布于溶液中，達到微觀超細分散均質的作用，可顯著提高漿料綜合性能。

　　如何控制其電極片內部的微觀結構，是鋰離子電池生產過程的關鍵技術。所以在制備電極片過程中，必須控制好鋰離子電池漿料的混合分散質量，提高電池漿料的均勻一致性和分散穩定性。

　　鋰離子電池漿料的混合分散過程可以分為宏觀混合過程和微觀分散過程，這兩個過程始終都會伴隨著鋰離子電池漿料制備的整個過程。而根據傳統工藝中的葉輪剪切——循環特性，可以把葉輪的作用分為***類，*類是對葉輪附近產生的剪切作用；第二類則是通過葉輪泵出的流量產生循環作用。漿體的進一步分散作用主要依靠葉輪的剪切作用，而葉輪的流量決定了葉輪的分散的能力。而在離葉輪端部較遠的區域，總會存在一層漿料始終停滯不動，這個區域也就是人們常說的“死區”，分散機的工作區域越大，而且漿料黏度越高，“死區”的問題就越突出，就算采用不同的葉輪和結構，死區仍然難以避免，因此在鋰離子電池漿料的制備過程中，所制得的漿料產品就會出現混合分散不均勻、粉體顆粒與粘合劑接觸不均勻、易分層和發生硬性沉淀等一系列問題。漿體的流變性十分復雜．一種漿體在低濃度時可能表現為牛頓流體或假塑性流體；濃度稍高產生絮團后，可能表現為賓漢流體；更高的濃度下又可能會出現脹塑性流體。

　　對同—種漿料，在剪切率不太高時，不出現脹流現象，剪切率高時又可能轉化為脹塑性流體。有些非牛頓流體在低剪切速率和高剪切速率下都可能呈現牛頓流體形象，這可能是因為在低剪切速率下，分子的無規則熱運動占優勢，體現不出剪切速率對其中物料重新排列使表觀粘度的變化，當剪切速率增高到一定限度后，剪切定向達到了*佳程度，因而也使表觀粘度不隨剪切速率而變。如前所述，許多非牛頓體其流變特性受到體系中結構變化的影響。

　　在超剪切分散機中，作用于液體的能量一般相當集中，這樣可以使液體收到高能量密度的作用。引入能量的類型和強度必須足以使分散相顆粒有效地均勻分散。分散均勻的本質是使物料中分散相（固體顆粒、液滴等）受流體力學上的剪切作用和壓力作用破碎并分散。

　　液體物料分散系中固體分散相顆粒或液滴破碎分散的直接原因是受到剪切力和壓力的共同作用。引起剪切力和壓力作用的具體流體力學效應主要有三種，它們分別是層流效應、湍流效應和空穴效應。層流效應的作用是引起固體分散相顆粒或液滴的剪切和拉長，湍流效應的作用是在壓力波動作用下引起固體分散相顆粒或液滴的隨意變形，而空穴效應的作用則是使形成的小氣泡瞬間破滅產生沖擊波，而引起劇烈攪動。