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一、電池配料系統(tǒng)計量原理的選擇
混合配料系統(tǒng)涉及的物料有三種，其中粉體一、粉體二均為無粘附、無毒無腐蝕性的物料，密度：0.2~0.6，粒度：小于10微米;第三種物料為強酸性硝酸水溶液，考慮到需方要求加料速率可調(diào)，擬采用減量配料的方式進行配料;
先就計量原理簡單說明如下：
1.1 ,電池配料系統(tǒng)減量計量
減量計量方案的核心原則是對稱重料斗的排出量進行計量，控制每次從秤斗中排出的物料為配方設(shè)定的重量，避免了物料粘附在秤斗壁上造成準確計量的物料無法完全下到混合設(shè)備的情況。減量配料示意圖如下：
圖1. 電池配料系統(tǒng)控制架構(gòu)圖
圖2. 電池配料系統(tǒng)工作時序示意圖
一、 電池配料系統(tǒng)電極的組成：
1、 正極組成：
a、 鈷酸鋰：正極活*物質(zhì)，鋰離子源，為電池提高鋰源。
b、 導電劑：提高正極片的導電，補償正極活*物質(zhì)的電子導電，提高正極片的電解液的吸液量，增加反應(yīng)界面，減少極化。
c、 PVDF粘合劑：將鈷酸鋰、稱重傳感器導電劑和鋁箔或鋁網(wǎng)粘合在一起。
d、 正極引線：由鋁箔或鋁帶制成。
2、 電池配料系統(tǒng)負極組成：
a、 石墨：負極活*物質(zhì)，構(gòu)成負極反應(yīng)的主要物質(zhì)；主要分為天然石墨和人造，石墨兩大類。
b、 導電劑：提高負極片的導電，補償負極活物質(zhì)的電子導電。
提高反應(yīng)深度及利用率。 防止枝晶的產(chǎn)生。 利用導電材料的吸液能力，提高反應(yīng)界面，減少極化。 （可根據(jù)石墨粒度分布選擇加或不加）。
c、 添加劑：降低不可逆反應(yīng)，提高粘附力，提高漿料黏度，防止?jié){料沉淀。
d、 水*粘合劑：將石墨、導電劑、添加劑和銅箔或銅網(wǎng)粘合在一起。
e、 負極引線：由銅箔或鎳帶制成。
二、電池配料系統(tǒng) 配料目的： 配料過程實際上是將漿料中的各種組成按標準比例混合在一起，調(diào)制成漿料，以利于均勻涂布，保證極片的一致*。配料大致包括五個過程，即：原料的預(yù)處理、摻和、浸濕、分散和絮凝。
三、電池配料系統(tǒng) 配料原理：
（一） 、正極配料原理
1、 原料的理化*能。
（1） 鈷酸鋰：非極*物質(zhì)，不規(guī)則形狀，粒徑D50一般為6-8 μm，含水量≤0.2%，通常為堿*，PH值為10-11左右。
錳酸鋰：非極*物質(zhì)，不規(guī)則形狀，粒徑D50一般為5-7 μm，含水量≤0.2%，通常為弱堿*，PH值為8左右。
（2） 導電劑：非極*物質(zhì)，葡萄鏈狀物，含水量3-6%，吸油值~300，粒徑一般為 2-5 μm；主要有普通碳黑、超導
碳黑、石墨乳等，在大批量應(yīng)用時一般選擇超導碳黑和石墨乳復(fù)配；通常為中。
（3） PVDF粘合劑：非極*物質(zhì)，鏈狀物，分子量從300，000到3，000，000不等；吸水后分子量下降，粘*變差。
（4） NMP：弱極*液體，用來溶解/溶脹PVDF，同時用來稀釋漿料。
2、 電池配料系統(tǒng)原料的預(yù)處理
（1） 鈷酸鋰：脫水。一般用120 oC常壓烘烤2小時左右。
（2） 導電劑：脫水。一般用200 oC常壓烘烤2小時左右。
（3） 粘合劑：脫水。一般用120-140 oC常壓烘烤2小時左右，烘烤溫度視分子量的大小決定。
（4） NMP：脫水。使用干燥分子篩脫水或采用特殊取料設(shè)施，直接使用。
3、 電池配料系統(tǒng)原料的摻和：
（1） 粘合劑的溶解（按標準濃度）及熱處理。
（2） 鈷酸鋰和導電劑球磨：使粉料初步混合，鈷酸鋰和導電劑粘合在一起，提高團聚作用和的導電。配成漿料后不會單獨分布于粘合劑中，球磨時間一般為2小時左右；為避免混入雜質(zhì)，通常使用瑪瑙球作為球磨介子。
4、 干粉的分散、浸濕：
（1） 電池配料系統(tǒng)原理：固體粉末放置在空氣中，隨著時間的推移，將會吸附部分空氣在固體的表面上，液體粘合劑加入后，液體與氣體開始爭奪固體表面；如果固體與氣體吸附力比與液體的吸附力強，液體不能浸濕固體；如果固體與液體吸附力比 與氣體的吸附力強，液體可以浸濕固體，將氣體擠出。 當潤濕角≤90度，固體浸濕。 當潤濕角＞90度，固體不浸濕。 正極材料中的所有組員都能被粘合劑溶液浸濕，所以正極粉料分散相對容易。
（2） 分散方法對分散的影響：
A、 靜置法（時間長，效果差，但不損傷材料的原有結(jié)構(gòu)）；
B、 攪拌法；自轉(zhuǎn)或自轉(zhuǎn)加公轉(zhuǎn)（時間短，效果佳，但有可能損傷個別 材料的自身結(jié)構(gòu)）。
1、攪拌槳對分散速度的影響。攪拌槳大致包括蛇形、蝶形、球形、槳形、齒輪形等。一般蛇形、蝶形、槳型攪拌槳用來 對付分散難度大的材料或配料的初始階段；球形、齒輪形用于分散難度較低的狀態(tài)，效果佳。
2、攪拌速度對分散速度的影響。一般說來攪拌速度越高，分散速度越快，但對材料自身結(jié)構(gòu)和對設(shè)備的損傷就越大。
3、濃度對分散速度的影響。通常情況下漿料濃度越小，分散速度越快，但太稀將導致材料的浪費和漿料沉淀的加重。
4、濃度對粘結(jié)強度的影響。濃度越大，柔制強度越大，粘接強度 越大；濃度越低，粘接強度越小。
5、真空度對分散速度的影響。高真空度有利于材料縫隙和表面的氣體排出，降低液體吸附難度；材料在完全失重或重力減小的情況下分散均勻的難度將大大降低。
6、溫度對分散速度的影響。適宜的溫度下，漿料流動*好、易分散。太熱漿料容易結(jié)皮，太冷漿料的流動*將大打折扣。
5、 稀釋。將漿料調(diào)整為合適的濃度，便于涂布。
（二）、電池配料系統(tǒng)負極配料原理（大致與正極配料原理相同）
1、 電池配料系統(tǒng)原料的理化*能。
（1） 石墨：非極*物質(zhì)，易被非極*物質(zhì)污染，易在非極*物質(zhì)中分散；不易吸水，也不易在水中分散。被污染的石墨，在水中分散后，容易重新團聚。一般粒徑D50為20μm左右。顆粒形狀多樣且多不規(guī)則，主要有球形、片狀、纖維狀等。
（2） 水*粘合劑（SBR）：小分子線*鏈狀乳液，極易溶于水和極*溶劑。
（3） 防沉淀劑（CMC）：高分子化合物，易溶于水和極*溶劑。
（4） 異丙醇：弱極物質(zhì)，加入后可減小粘合劑溶液的極*，提高石墨和粘合劑溶液的相容；具有強烈的消泡作用；易催化粘合劑網(wǎng)狀交鏈，提高粘結(jié)強度。
乙醇：弱極物質(zhì)，加入后可減小粘合劑溶液的極，提高石墨和粘合劑溶液的相容；具有強烈的消泡作用；易催化粘合劑 線*交鏈，提高粘結(jié)強度（異丙醇和乙醇的作用從本質(zhì)上講是一樣的，大批量生產(chǎn)時可考慮成本因素然后選擇添加哪種）。
（5）去離子水（或蒸餾水）：稀釋劑，酌量添加，改變漿料的流動。
2、 電池配料系統(tǒng)原料的預(yù)處理：
（1） 石墨：
A、混合，使原料均勻化，提高一致。
B、300~400℃常壓烘烤，除去表面油物質(zhì)，提高與水粘合劑的相容能力，修圓石墨表面棱角（有些材料為保持表面特，不允許烘烤，否則效能降低）。
（2） 水粘合劑：適當稀釋，提高分散能力。
3、 摻和、浸濕和分散：
（1） 石墨與粘合劑溶液極*不同，不易分散。
（2） 可先用醇水溶液將石墨初步潤濕，再與粘合劑溶液混合。
（3） 電池配料系統(tǒng)應(yīng)適當降低攪拌濃度，提高分散。
（4） 分散過程為減少極*物與非極*物距離，提高勢能或表面能，所以為吸熱反應(yīng)，攪拌時總體溫度有所下降。如條件允許應(yīng)該適當升高攪拌溫度，使吸熱變得容易，同時提高流動*，降低分散難度。
（5） 攪拌過程如加入真空脫氣過程，排除氣體，促進固-液吸附，效果更佳。
（6） 電池配料系統(tǒng)分散原理、分散方法同正極配料中的相關(guān)內(nèi)容，
在三、（一）、4中有詳細論述，在此不予詳細解釋。
4、 稀釋。將漿料調(diào)整為合適的濃度，便于涂布。
四、鋰電池 配料時注意事項：
1、 防止混入其它雜質(zhì)；
2、 防止?jié){料飛濺；
3、 漿料的濃度（固含量）應(yīng)從高往低逐漸調(diào)整，以免增加麻煩；
4、 在攪拌的間歇過程中要注意刮邊和刮底，確保分散均勻；
5、 漿料不宜長時間擱置，以免沉淀或均勻降低；
6、 需烘烤的物料必須密封冷卻之后方可以加入，以免組分材料質(zhì)變化；
7、 攪拌時間的長短以設(shè)備能、材料加入量為主；攪拌槳的使用以漿料分散難度進行更換，無法更換的可將轉(zhuǎn)速由慢到快進行調(diào)整，以免損傷設(shè)備；
8、 出料前對漿料進行過篩，除去大顆粒以防涂布時造成斷帶；
9、 對配料人員要加強培訓，確保其掌握專業(yè)知識，以免釀成大禍；
10、 配料的關(guān)鍵在于分散均勻，掌握該中心，其它方式可自行調(diào)整。
采用減量示意，可有效調(diào)節(jié)加料速率，同時控制加料量準確;
以上是原理工藝圖，針對的是原料的稱重配料系統(tǒng)(也叫自動配料系統(tǒng)，或是配料控制系統(tǒng))
一、 電池自動配料系統(tǒng)中電極的組成：
1、 正極組成：
a、 鈷酸鋰：正極活性物質(zhì)，鋰離子源，為電池提高鋰源。
b、 導電劑：提高正極片的導電性，補償正極活性物質(zhì)的電子導電性。
提高正極片的電解液的吸液量，增加反應(yīng)界面，減少極化。
c、 PVDF粘合劑：將鈷酸鋰、導電劑和鋁箔或鋁網(wǎng)粘合在一起。
d、 正極引線：由鋁箔或鋁帶制成。
2、 負極組成：
a、 石墨：負極活性物質(zhì)，構(gòu)成負極反應(yīng)的主要物質(zhì)；主要分為天然石墨和人造
石墨兩大類。
b、 導電劑：提高負極片的導電性，補償負極活性物質(zhì)的電子導電性。
提高反應(yīng)深度及利用率。
防止枝晶的產(chǎn)生。
利用導電材料的吸液能力，提高反應(yīng)界面，減少極化。
（可根據(jù)石墨粒度分布選擇加或不加）。
c、 添加劑：降低不可逆反應(yīng)，提高粘附力，提高漿料黏度，防止?jié){料沉淀。
d、 水性粘合劑：將石墨、導電劑、添加劑和銅箔或銅網(wǎng)粘合在一起。
e、 負極引線：由銅箔或鎳帶制成。
二、 電池自動配料系統(tǒng)目的：
配料過程實際上是將漿料中的各種組成按標準比例混合在一起，調(diào)制成漿料，以利于均勻涂布，保證極片的一致性。配料大致包括五個過程，即：原料的預(yù)處理、摻和、浸濕、分散和絮凝。
三、 電池自動配料系統(tǒng)原理：
（一） 、正極配料原理
1、 原料的理化性能。
（1） 鈷酸鋰：非極性物質(zhì)，不規(guī)則形狀，粒徑D50一般為6-8 μm，含水量≤0.2%，通常為堿性，PH值為10-11左右。
錳酸鋰：非極性物質(zhì)，不規(guī)則形狀，粒徑D50一般為5-7 μm，含水量≤0.2%，通常為弱堿性，PH值為8左右。
（2） 導電劑：非極性物質(zhì)，葡萄鏈狀物，含水量3-6%，吸油值~300，粒徑一般為 2-5 μm；主要有普通碳黑、超導碳黑、石墨乳等，在大批量應(yīng)用時一般選擇超導碳黑和石墨乳復(fù)配；通常為中性。
（3） PVDF粘合劑：非極性物質(zhì)，鏈狀物，分子量從300，000到3，000，000不等；吸水后分子量下降，粘性變差。
（4） NMP：弱極性液體，用來溶解/溶脹PVDF，同時用來稀釋漿料。
2、 原料的預(yù)處理
（1） 鈷酸鋰：脫水。一般用120 oC常壓烘烤2小時左右。
（2） 導電劑：脫水。一般用200 oC常壓烘烤2小時左右。
（3） 粘合劑：脫水。一般用120-140 oC常壓烘烤2小時左右，烘烤溫度視分子量的大小決定。
（4） NMP：脫水。使用干燥分子篩脫水或采用特殊取料設(shè)施，直接使用。
3、 原料的摻和：
（1） 粘合劑的溶解（按標準濃度）及熱處理。
（2） 鈷酸鋰和導電劑球磨：使粉料初步混合，鈷酸鋰和導電劑粘合在一起，提高團聚作用和的導電性。配成漿料后不會單獨分布于粘合劑中，球磨時間一般為2小時左右；為避免混入雜質(zhì)，通常使用瑪瑙球作為球磨介子。
4、 干粉的分散、浸濕：
（1） 原理：固體粉末放置在空氣中，隨著時間的推移，將會吸附部分空氣在固體的表面上，液體粘合劑加入后，液體與氣體開始爭奪固體表面；如果固體與氣體吸附力比與液體的吸附力強，液體不能浸濕固體；如果固體與液體吸附力比與氣體的吸附力強，液體可以浸濕固體，將氣體擠出。
當潤濕角≤90度，固體浸濕。
當潤濕角＞90度，固體不浸濕。
正極材料中的所有組員都能被粘合劑溶液浸濕，所以正極粉料分散相對容易。
（2） 分散方法對分散的影響：
A、 靜置法（時間長，效果差，但不損傷材料的原有結(jié)構(gòu)）；
B、 攪拌法；自轉(zhuǎn)或自轉(zhuǎn)加公轉(zhuǎn)（時間短，效果佳，但有可能損傷個別
材料的自身結(jié)構(gòu)）。
1、攪拌槳對分散速度的影響。攪拌槳大致包括蛇形、蝶形、球形、槳形、齒輪形等。一般蛇形、蝶形、槳型攪拌槳用來對付分散難度大的材料或配料的初始階段；球形、齒輪形用于分散難度較低的狀態(tài)，效果佳。
2、攪拌速度對分散速度的影響。一般說來攪拌速度越高，分散速度越快，但對材料自身結(jié)構(gòu)和對設(shè)備的損傷就越大。
3、濃度對分散速度的影響。通常情況下漿料濃度越小，分散速度越快，但太稀將導致材料的浪費和漿料沉淀的加重。
4、濃度對粘結(jié)強度的影響。濃度越大，柔制強度越大，粘接強度
越大；濃度越低，粘接強度越小。
5、真空度對分散速度的影響。高真空度有利于材料縫隙和表面的氣體排出，降低液體吸附難度；材料在完全失重或重力減小的情況下分散均勻的難度將大大降低。
6、溫度對分散速度的影響。適宜的溫度下，漿料流動性好、易分散。太熱漿料容易結(jié)皮，太冷漿料的流動性將大打折扣。
5、 稀釋。將漿料調(diào)整為合適的濃度，便于涂布。
（二）、電池自動配料系統(tǒng)中負極配料原理（大致與正極配料原理相同）
1、 原料的理化性能。
（1） 石墨：非極性物質(zhì)，易被非極性物質(zhì)污染，易在非極性物質(zhì)中分散；不易吸水，也不易在水中分散。被污染的石墨，在水中分散后，容易重新團聚。一般粒徑D50為20μm左右。顆粒形狀多樣且多不規(guī)則，主要有球形、片狀、纖維狀等。
（2） 水性粘合劑（SBR）：小分子線性鏈狀乳液，極易溶于水和極性溶劑。
（3） 防沉淀劑（CMC）：高分子化合物，易溶于水和極性溶劑。
（4） 異丙醇：弱極性物質(zhì)，加入后可減小粘合劑溶液的極性，提高石墨和粘合劑溶液的相容性；具有強烈的消泡作用；易催化粘合劑網(wǎng)狀交鏈，提高粘結(jié)強度。
乙醇：弱極性物質(zhì)，加入后可減小粘合劑溶液的極性，提高石墨和粘合劑溶液的相容性；具有強烈的消泡作用；易催化粘合劑線**鏈，提高粘結(jié)強度（異丙醇和乙醇的作用從本質(zhì)上講是一樣的，大批量生產(chǎn)時可考慮成本因素然后選擇添加哪種）。
（5）去離子水（或蒸餾水）：稀釋劑，酌量添加，改變漿料的流動性。
2、 原料的預(yù)處理：
（1） 石墨：A、混合，使原料均勻化，提高一致性。B、300~400℃常壓烘烤，除去表面油性物質(zhì)，提高與水性粘合劑的相容能力，修圓石墨表面棱角（有些材料為保持表面特性，不允許烘烤，否則效能降低）。
（2） 水性粘合劑：適當稀釋，提高分散能力。
3、 摻和、浸濕和分散：
（1） 石墨與粘合劑溶液極性不同，不易分散。
（2） 可先用醇水溶液將石墨初步潤濕，再與粘合劑溶液混合。
（3） 應(yīng)適當降低攪拌濃度，提高分散性。
（4） 分散過程為減少極性物與非極性物距離，提高勢能或表面能，所以為吸熱反應(yīng)，攪拌時總體溫度有所下降。如條件允許應(yīng)該適當升高攪拌溫度，使吸熱變得容易，同時提高流動性，降低分散難度。
（5） 攪拌過程如加入真空脫氣過程，排除氣體，促進固-液吸附，效果更佳。
（6） 分散原理、分散方法同正極配料中的相關(guān)內(nèi)容，在三、（一）、4中有詳細論述，在此不予詳細解釋。
4、 稀釋。將漿料調(diào)整為合適的濃度，便于涂布。
四、 電池自動配料系統(tǒng)注意事項：
1、 防止混入其它雜質(zhì)；
2、 防止?jié){料飛濺；
3、 漿料的濃度（固含量）應(yīng)從高往低逐漸調(diào)整，以免增加麻煩；
4、 在攪拌的間歇過程中要注意刮邊和刮底，確保分散均勻；
5、 漿料不宜長時間擱置，以免沉淀或均勻性降低；
6、 需烘烤的物料必須密封冷卻之后方可以加入，以免組分材料性質(zhì)變化；
7、 攪拌時間的長短以設(shè)備性能、材料加入量為主；攪拌槳的使用以漿料分散難度進行更換，無法更換的可將轉(zhuǎn)速由慢到快進行調(diào)整，以免損傷設(shè)備；
8、 出料前對漿料進行過篩，除去大顆粒以防涂布時造成斷帶；
9、 對配料人員要加強培訓，確保其掌握專業(yè)知識，以免釀成大禍；
10、 配料的關(guān)鍵在于分散均勻，掌握該中心，其它方式可自行調(diào)整。
該【電池自動配料系統(tǒng)-提供電池稱重配料控制系統(tǒng)設(shè)備】可靠性高：上下級設(shè)備之間設(shè)置了強大的聯(lián)鎖功能，確保生產(chǎn)運行和維護過程中；對于安裝在室外的系統(tǒng)，在所有現(xiàn)場傳感器和行程開關(guān)輸入輸出端都設(shè)置了防雷保護裝置；儀表具有參數(shù)備份功能、在線替換、人工測試等功能；可方便的定義越限報警，超差報警，限位報警等報警類別，報警輸出可以選擇屏幕閃爍、對話框提示、保存報警事件、打印報警事件、播放或循環(huán)播放報警提示聲音中的一種或多種。
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