双螺杆挤压在电池生产和研究

在这次采访中,AZoM谈判Annika Volp流程应用程序专家热费希尔科学、电池制造和研究的双螺杆挤压。Volp深入探究了这些挤出机在工业规模的应用程序。

请介绍你自己,告诉我们一些关于挤压的过程吗?

我的名字叫安妮卡Volp。我在热挤压过程应用程序专家费舍尔科学。原则上,挤压的过程是将材料通过一个死给它一个特定的横截面的形状。这可以通过实现一个活塞或螺杆挤出机。

图片来源:热费希尔科学

螺杆挤出机是什么,它是如何工作的呢?

螺杆挤出机是一个设备组成的一个或多个阿基米德螺杆旋转的圆柱形桶。材料不断送入筒和螺杆和轴承之间的剪切墙。

热输入的材料熔化热熔挤压的情况下与溶剂或分散的情况下湿挤压。最终,液体物质被压缩和推行了死来形成引渡。

温度不同的桶在死区由操作员控制以及螺杆速度和材料的进给速率。熔体温度和熔体压力可以测量沿挤出机筒和死亡。

在驱动轴的扭矩测量的螺丝。这些参数不能直接控制但取决于温度、螺杆速度和材料的吞吐量。

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双螺杆挤出机是怎么工作的呢?

双螺杆挤出机挤出机有两个互相结合螺丝,甚至挤出机与多个螺丝已经开发出来。与单螺杆挤出机,双螺杆挤出机可以复合材料送入筒除了塑化和压缩。

与平行双螺杆挤出机是可用的螺杆设计或锥形螺钉co-rotate或counter-rotate。虽然反向旋转锥形双螺杆可以建立更高的材料压力和承受更高的扭矩,co-rotating平行双螺杆挤出机展示最佳的复合性能。

平行双螺杆挤出机的螺杆设计决定了材料加工单位。粉末或颗粒,被送入大螺钉的主要饲料到元素差距。该区域是冷却,使粉不融化,阻塞端口。在下一桶区,温度曲线将融化的材料和控制它的粘度。

之后,有一个带输送元素,它是可选的液体进入该区域。第一个捏塑化区剪切的材料。第二个输送区允许二次粉喂养。

下一个复合区所有材料混合。欧洲杯足球竞彩在第三输送区,气体可以被发泄桶。最后,建立了压力和材料是推动死去。

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螺杆设计特定的材料和材料的单元操作是应该接受的。

还有其他流程,可以进行一个挤出机吗?

造粒挤出机也可以实现。造粒的过程是将细粉或灰尘较大的粒子称为颗粒等材料。欧洲杯足球竞彩欧洲杯猜球平台作为后处理的一部分,颗粒可以压实形成表,平板电脑,造粒后或颗粒,这是更容易。

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造粒降低了比表面积,增加了体积密度,提高了流动性,防止隔离,减少粉尘的形成,减轻压实。

颗粒剂可以使用双螺杆挤出机以开放的放电产生,这意味着死是不必要的。干燥或heat-activated造粒的区别可以确定使用热塑性粘合剂连接固体颗粒和湿造粒使用液体粘合剂。欧洲杯猜球平台

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双螺杆造粒还可以用于复合材料。欧洲杯足球竞彩挤压是材料的主要区别是不流体状态也不压成特定的形状。

作为挤压可能用于生产锂离子电池,请您给我们概述这生产过程?

锂离子电池代表了最先进的便携式能量储存。等化学电池如铅酸和碱性,锂离子电池贡献37%的收入份额。

锂离子电池通常包含一个铝电流收集器铝箔涂层与阴极活性物质(CAD),如镍、钴、锰、磷酸锂离子、锂镍钴铝氧化物,一个阳极铜做的集电极箔涂有石墨、和多孔金属箔制成的聚乙烯或聚丙烯,只对锂离子渗透,而不是电子。

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分隔符,这些层阴极和阳极是浸泡在电解液,使锂离子传输。所有层钉或最终形成电池。

锂离子电池的制造过程涉及许多步骤,包括金属氧化物和石墨开采和冶炼,以及混合的阳极和阴极的泥浆材料。料浆都是涂在当前集电极箔电极。

分隔符从为数不多的市场领先供应商购买,堆满了电极,进一步加工成电池。

最后,细胞组装到一个电池,然后充电/放电循环前提好几天的形成和老化。

有哪些可能的应用在电池制造双螺杆挤出机吗?

挤出机可用于复合造粒石墨与其他惰性材料。欧洲杯足球竞彩与开放放电可用于双螺杆挤出机造粒炭黑粉,也变得不那么尘土飞扬和流畅。无溶剂复合造粒也可以应用于化合物电粘贴。

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分离器箔是由挤压。流程已经完全发育,但实验室规模双螺杆挤出机可能是有用的在这个过程中,帮助发展的新型电池概念,如固态电池凝胶聚合物分隔符,或固体电解质。

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在电极制造、双螺杆挤出机还可用于连续阴极或阳极拌浆。虽然行星混合了传统电粘贴,在批处理模式混合使用双螺杆组合提供了一个有利的替代技术。

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你能告诉我们更多关于电极的制造过程?

锂离子电池制造业的核心过程是阳极和阴极的制造。活性物质的混合溶剂,粘合剂和添加剂是传统行星搅拌机和一般需要四到八个小时。

随后,泥浆存储在钢缓冲坦克防止相分离,这些饲料slot-die涂布机,适用于泥浆在当前集电极箔。

slot-die涂层要求低粘滞料浆的溶剂含量高45%。阴极通常使用的溶剂是N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP),这是有毒的,昂贵的,需要删除,涂层后回收。涂层由干燥线后直接蒸发的溶剂。

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随后,涂层箔是经过滚压机。完成切割电极成型机械或激光箔片刀和可选地,后面可以跟另一个干燥的步骤。

溶剂蒸发和回收是主要能源消费国,与阴极制造所需的总能量的20%。双螺杆连续复利可以作为替代申请分批的电极料浆的混合。

拌浆连续电极的优点是什么?

每一个连续的过程再现性/分批的增加生产的优势,即。因为,你没有批次变化没有批。一次挤出机正在运行,它不断产生的泥浆,没有变化。

也有不需要操作员干预,所以较低变异性由于不同运营商的机会。

此外,分散质量是提高双螺杆混合因为材料上的剪切力高于行星混合。窄的粒度分布导致下游滤网堵塞的更少。更少的屏幕比行星混合变化是必需的。

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挤出机中物料的停留时间在几分钟而不是几小时的顺序在行星搅拌机,因此泥浆杂质少。挤出机制造商声称造成的杂质挤出机阴极浆生产可以减少0.5 ppm,合适的螺钉和桶材料。

双螺杆混合者也节省空间,需要小劳动一旦启动并运行。连续生产不需要停机时间打开和收回泥浆,和,因此,所需的清洁工作也会更少。

连续处理材料也更快和更有效的物质损失最小化。而传统批泥浆需要四到八小时与行星搅拌机、混合双螺杆挤出机只需要几分钟。

在批处理模式中,行星搅拌机失去材料每次因为一些混合材料仍在接触部分。然而,双螺杆挤出机是self-wiping,所以只有少量的材料被发现仍在挤出机。这意味着该设备不需要停下来清理批混合器一样频繁。然而,损失的材料在挤压过程的启动也需要考虑。

双螺杆混合的另一个重要的优点是,剪切力在材料是可调的,通常更高比行星搅拌机在双螺杆挤出机。这允许它甚至彻底混合溶剂较低。

你能告诉我们关于热科学™™11双螺杆挤出机工作过程?

的双螺杆挤出过程11可用于阴极砂浆复合。11毫米的实验室规模挤出机螺杆直径小到可以被放置到安全工作台上。重量粉机是用于控制阴极材料吞吐量。

溶剂是给进入挤出机蠕动液体泵。在挤出机出口混合浆收集。粒度分布的泥浆可以快速检查与Hegman grindometer。泥浆抹了瓷砖蛀牙,揭示了15和70.5µm之间的大小分布。

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与粘结剂配方,形成剪切下肌瘤负极活性物质粒子之间形成一个网络目前有待证明。欧洲杯猜球平台这允许日历干阴极表面变粗糙直接到当前集电极箔和节省大量能源消耗常规干燥步骤。

板的挤压的电极材料也是可能的。表可以直接引导到液压机和提供了一个统一的剂量。

挤压电极制造的应用可以减少电极贴和混合溶剂用量,从而降低能源消耗和成本。它还节省空间,因为大型干燥线变得过时了。

与高分子粘合剂在干燥造粒挤出机配备了一个开放的放电,没有压实,放出嫩的颗粒。阴极材料被送入双欧洲杯足球竞彩螺杆挤出机和绑定组件是分散和剪切负极活性物质之间形成一个网络。

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自立式电极可以挤压剂量的阴极材料和少量的溶剂分别进入双螺杆挤出机。欧洲杯足球竞彩混合挤压通过粘贴一张死,和在此设置中,独立的电极拉和压实表起飞。同样,它可以直接引导到一个日历。

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挤压过程如何改变电池研究和实验室规模生产的细胞?

实验室规模的处理步骤生产的细胞就像你期望这样的大规模生产,但规模设备。2020欧洲杯下注官网干电极材料在3 d瓶混合机混合。随后,干物质分散到溶剂溶解器或桌面行星离心式搅拌器。

料浆涂到集电极箔与刮片或slot-die涂布机和滚压机或手动压力机压实。电极与冲床,剪钉,真空密封的,充满了电解质。电池的性能测试在一个循环。

混合的步骤也可以用双螺杆挤出机,但是在一个适当的规模,因为新材料通常可用少量的,如100克。

的优势是什么电池研究的实验室规模双螺杆挤出机在溶解器和离心搅拌机吗?

挤压过程是可伸缩的,鉴于螺丝和桶的几何比例保持不变。挤出机桶高表面体积比提供了更好的可伸缩性的传热通过墙壁比钢容器。这确保开发的一个小说过程在实验室规模的挤出机可以后转入生产。

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第二,分段螺旋设计和许多喂养部分实验室规模的平行双螺杆挤出机呈现他们理想的研究和开发。螺杆配置可以调整优化材料的剪切历史几分钟。

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剂量位置的灵活性允许停留时间在挤出机调整个人的成分。溶解器与离心搅拌机,只有转速和停留时间可以不同。

第三,一个实验室规模的分离筒设计双螺杆挤出机允许清洗快得多。这是很有价值的研究不同材料之间的快速切换。欧洲杯足球竞彩此外,它允许观察材料的螺丝后突然停止挤压过程的。这提供了信息调整螺杆配置优化混合过程。

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实验室规模的挤出机可交换的桶也可以。这允许使用几个桶专用于一个特定的材料,以避免交叉污染。例如,一个桶用于阴极阳极的混合和另一个。

你能解释一下气氛的影响在生产过程吗?

通常,电池材料对湿度敏感,对氮和固态电池材料是敏感。这意味着,运营商需要在干燥甚至惰性气氛,后来在手套箱。

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没有必要在手套箱工作惰性气体氛围。它可能需要把设备放在一个安全内阁备用操作员从接触有毒溶剂和粉末。2020欧洲杯下注官网

电池的制造环境是高需求,确保细胞的性能以及安全性。它必须粒子自由和干露点- 60°C以下。锂盐对氢氧化锂与湿度。

如果纯锂阳极处理或固态电池生产,环境也需要无氧和氮既与纯锂反应强烈放热反应,和一些硫化物固体电解质形成有毒的H₂年代。

处理这些材料只能实现在惰性气体气氛,例如欧洲杯足球竞彩,在氩在手套箱中。手套箱的优点是,它允许锂离子电池研究在小范围内,而不需要一个昂贵的干燥的房间。

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与挤出机的操作在一个干燥室、实验室环境保持无灰尘和溶剂在挤出机打开手套箱内部清洁。这使得挤出机操作安全的在处理有害物质。手套箱内部的条件也更加稳定和安静的房间里人类的存在。

热费希尔科学提供什么解决方案与挤压来克服这些挑战?

热费希尔科学提供了实验室规模的挤出机和手套箱量身定做的尺寸和挤出机的处理。手套箱操作氩和配有氮气净化大气和溶剂过滤器提供一个不到1 ppm的氮气,氧气和水。

它也有一个挤出机控制面板在手套箱外,一个吸尘器,一个氩活塞,无尽的班轮轻松操作。

除了热科学过程11桌面挤出机,也有更大的24毫米和16毫米双螺杆挤出机,螺杆直径。这种组合涵盖了材料吞吐量范围从低于100克每小时每小时50公斤。

与生产规模的挤出机,挤出机很容易由一个人,需要非常小的样本容量,并可扩展到更大的尺寸。这些特性应用程序测试节省时间和金钱,使开发的产品和测试材料在小范围,并提供过程经验和培训的运营商大规模的机器。欧洲杯足球竞彩

还有什么要补充的吗?

我想记得双螺杆挤出机的优势申请连续电极糊混合减少泥浆的质量波动,减少材料损失,生产停机时间。他们有一个小的足迹,和劳动密集型操作低于批搅拌机。

此外,可以减少溶剂消耗与挤出机同时还增加了分散混合质量和速度。

挤出机提供更多的处理的灵活性和可伸缩性比行星搅拌机。在研究、实验室规模挤出机应用于调查与升级生产等主题相关的所有固态电池(ASSBs)和无溶剂电极处理。

了解更多关于挤压或几何对于电池的应用程序,访问我们的先进的电池技术网站对于应用程序指出,视频,在线研讨会。

关于Volp博士

Annika Volp Dr.-Ing是一个应用程序专家热费希尔科学关注聚合物和双螺杆的挤出复合电池的材料。欧洲杯足球竞彩安妮卡收到她从机械工程力学研究所博士ing,卡尔斯鲁厄理工学院(装备),德国卡尔斯鲁厄。在博士研究,她调查的结构和流变学泡沫。安妮卡也有生物工程学位工具包。

这些信息已经采购,审核并改编自热费希尔科学所提供的材料,材料和结构分析。欧洲杯足球竞彩

在这个来源的更多信息,请访问热费希尔科学——材料和结构分析。欧洲杯足球竞彩