Équipement de mélange de boues de batterie au lithium-ion

Mélangeur planétaire double

Actuellement, l’équipement de mélange de lisier principalement utilisé par les fabricants de batteries lithium-ion est le mélangeur planétaire double, également connu sous le nom de mélangeur PD. Ce mélangeur est équipé d'un composant de mélange à basse vitesse, Planet, et d'un composant de dispersion à grande vitesse, Disper. Le composant de mélange à basse vitesse comprend deux agitateurs à cadre pliable qui utilisent une transmission à engrenages planétaires. Lorsque les agitateurs tournent et tournent, ils permettent au matériau de se déplacer dans diverses directions, obtenant ainsi l'effet de mélange souhaité dans un temps relativement court. Le composant de dispersion à grande vitesse comporte généralement un disque de dispersion denté qui tourne avec le support planétaire tout en tournant rapidement, exerçant des forces de cisaillement et de dispersion intenses sur le matériau. Cet effet est plusieurs fois supérieur à celui des mélangeurs ordinaires. De plus, le composant de dispersion peut être configuré avec un arbre de dispersion simple ou double, en fonction des exigences spécifiques de l'application.

Mélange de broyeur à boulets

Le mélange par broyage à boulets est également souvent utilisé pour la préparation de boues de batteries lithium-ion, ce qui est généralement plus courant dans les laboratoires. Semblable aux méthodes de mélange basées sur la mécanique des fluides, la capacité de dispersion du processus de broyage à boulets est déterminée par l'équilibre des vitesses de fragmentation des grappes et de réorganisation de l'agglomération, qui est liée aux propriétés des particules de poudre et peut être modifiée par l'ajout de tensioactifs.

Lors du processus de broyage à boulets, les particules de poudre subissent un grand nombre de modifications superficielles et volumétriques, qui peuvent entraîner des transformations mécaniques et chimiques du matériau (telles que la rupture des nanotubes de carbone, des modifications de leur allongement et de leur structure). Des réactions peuvent se produire entre les particules, entre la poudre et les agents dispersants (solvants et liants), et même entre la poudre et les billes de broyage. Les collisions entre les billes de broyage et les turbulences de cisaillement élevé du fluide local peuvent également provoquer la rupture des molécules de liant.

Agitation ultrasonique

Actuellement, les ultrasons sont utilisés par les humains pour mélanger à l’échelle microscopique sur la base de l’effet de cavitation acoustique transitoire. Cet effet doit être généré sous une intensité ultrasonore assez élevée, accompagnée de la formation et de la croissance d’un grand nombre de microbulles. Lorsque la taille des bulles atteint une certaine valeur critique, le taux de croissance des bulles augmente rapidement puis se rompt instantanément, formant des ondes de choc pour disperser les agglomérats tout en provoquant une température et une pression locales élevées (la pression locale peut atteindre des milliers d'atmosphères).

Un autre processus qui se produit lors du mélange par ultrasons est le flux macroscopique du liquide. La concentration des bulles de cavitation diminue progressivement le long de l'axe centré sur le générateur, et les bulles se diffusent vers des régions à faible concentration, entraînant l'écoulement du liquide à une vitesse allant jusqu'à 2 m/s. Ce débit de fluide est suffisant pour fournir des effets de mélange adéquats sans nécessiter d'équipement supplémentaire.

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