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概述:傳統(tǒng)研磨設(shè)備無法連續(xù)加工高粘度漿料,且清洗非常不便。TRILOS憑借其在精密研磨與智能控制領(lǐng)域的技術(shù)積淀,以智能化三輥機解決方案構(gòu)建起從實驗室配方開發(fā)到中試量產(chǎn)的全鏈條加工能力,為固態(tài)電池材料制備提供了全新解決方案。
關(guān)鍵詞:三輥機、三輥研磨機、固態(tài)電池材料、固態(tài)電池材料分散研磨
固態(tài)電池自 20 世紀(jì)中葉出現(xiàn)后,經(jīng)歷了緩慢發(fā)展期,近年來因技術(shù)突破迎來快速發(fā)展,其能量密度高、安全性好,在新能源汽車、消費電子等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊,但目前固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進程正被兩大核心痛點制約:硫化物/氧化物固態(tài)電解質(zhì)的超細(xì)研磨精度不足導(dǎo)致離子電導(dǎo)率衰減,復(fù)合電極漿料的分散不均引發(fā)界面接觸失效。傳統(tǒng)研磨設(shè)備無法適配高粘度漿料的連續(xù)加工需求,且清洗非常不便,成為阻礙技術(shù)落地的關(guān)鍵壁壘。TRILOS憑借其在精密研磨與智能控制領(lǐng)域的技術(shù)積淀,以智能化三輥機解決方案構(gòu)建起從實驗室配方開發(fā)到中試量產(chǎn)的全鏈條加工能力,為固態(tài)電池材料制備提供了全新解決方案。
一、固態(tài)電池材料加工對設(shè)備的要求與痛點
固態(tài)電池與液態(tài)鋰離子電池的本質(zhì)差異,決定了其材料加工對設(shè)備提出三大特殊要求:一是固態(tài)電解質(zhì)需實現(xiàn)超細(xì)研磨,同時避免研磨過程中的雜質(zhì)引入與晶型破壞;二是復(fù)合電極漿料(含 30%-50% 固態(tài)電解質(zhì))的高粘度特性(10?-10? cps)需要強剪切力破除團聚,且需保證活性物質(zhì)與電解質(zhì)的界面均勻接觸;三是實驗室小試與工業(yè)化量產(chǎn)的工藝參數(shù)需無縫銜接,避免放大過程中的性能偏差。
 
三輥機的 “擠壓—剪切” 核心機理天然適配這些需求,但傳統(tǒng)三輥機存在三大短板:輥間距調(diào)節(jié)精度不足、缺乏精準(zhǔn)溫度測量導(dǎo)致材料變質(zhì)、無數(shù)據(jù)追溯能力難以實現(xiàn)工藝復(fù)現(xiàn)。TRILOS 通過材料升級與智能改造,針對性破解了這些行業(yè)共性難題,其設(shè)備在固態(tài)電池材料加工中的適配性優(yōu)勢顯著高于傳統(tǒng)球磨機與高速分散機。
 
二、TRILOS 三輥機的技術(shù)突破:從設(shè)備升級到工藝革新
1. 定制化輥體系統(tǒng):適配多類型固態(tài)電解質(zhì)研磨
固態(tài)電解質(zhì)的材質(zhì)特性差異極大,硫化物易團聚、氧化物硬度高,對研磨介質(zhì)的耐磨性與化學(xué)惰性提出嚴(yán)苛要求。TRILOS 提供 ZrO?、Al?O?、SiC等多種輥筒材質(zhì)選擇,既能產(chǎn)生強剪切力破除硫化物團聚,又能避免氧化物研磨時的介質(zhì)磨損污染。
在某實驗室對 Li?La?Zr?O??(LLZO)氧化物電解質(zhì)的研磨測試中,TRILOS TR80A 三輥機通過輥間距精細(xì)調(diào)節(jié),經(jīng)幾遍研磨即可將物料粒徑處理至1μm左右,遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)球磨機的研磨效果。同時,設(shè)備配套的輥體冷卻系統(tǒng)可將研磨溫度控制在一定范圍內(nèi),有效防止 LLZO 因高溫發(fā)生四方相到立方相的晶型轉(zhuǎn)變,保障其離子電導(dǎo)率維持在 10?? S/cm 量級。
2. 智能控制系統(tǒng):實現(xiàn)復(fù)合電極漿料的精準(zhǔn)調(diào)控
復(fù)合電極漿料的分散質(zhì)量直接決定固態(tài)電池的循環(huán)壽命,TRILOS 通過智能系統(tǒng)解決傳統(tǒng)加工的穩(wěn)定性難題。其全觸控工業(yè)控制屏可存儲 3000 種以上配方參數(shù),針對高鎳三元/固態(tài)電解質(zhì)/PVDF 復(fù)合體系,可預(yù)設(shè)間隙、輥速、壓力、研磨遍數(shù)等關(guān)鍵參數(shù),一鍵調(diào)用即可實現(xiàn)漿料分散的高度復(fù)現(xiàn)。TRILOS的物聯(lián)網(wǎng)、智能化三輥機解決方案,解決了客戶在使用中遇到的數(shù)據(jù)無法量化分析,數(shù)據(jù)丟失,設(shè)備互相獨立,無法聯(lián)網(wǎng)進行管理和控制等等方面的問題。讓客戶可以對設(shè)備進行數(shù)據(jù)分析,對員工進行權(quán)限分配和管理,設(shè)備運行過程保持全程記錄和備份,有利于加工過程參數(shù)的研究和設(shè)計開發(fā)。此外,智能物聯(lián)平臺還可以接入混料機、上料機等設(shè)備平臺,同時可以接入在線粘度計、在線粒度儀等儀器進行實時監(jiān)控。經(jīng)該設(shè)備處理的漿料,固態(tài)電解質(zhì)在活性物質(zhì)表面的包覆均勻度大幅提升,涂覆形成的電極膜層孔隙率偏差很小,有效降低了界面接觸電阻。
3. 梯度加工能力:銜接實驗室與產(chǎn)線的關(guān)鍵橋梁
從實驗室克級配方到產(chǎn)線百公斤級量產(chǎn)的工藝放大,是固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的核心瓶頸之一。TRILOS 構(gòu)建了覆蓋 “實驗室小試—中試量產(chǎn)” 的全系列設(shè)備矩陣:TR50M 型號的處理量為 0.02-5L/h ,TR80A 型號的處理量為 0.02-20L/h,緊湊的桌面式設(shè)計適合實驗室配方開發(fā);TR120A 型號的產(chǎn)能提升至 0.5-60L/h,可直接匹配中小規(guī)模試產(chǎn)需求。這種梯度加工能力實現(xiàn)了工藝參數(shù)的無縫遷移,避免了傳統(tǒng)設(shè)備放大過程中常見的漿料性能驟降問題。
三、應(yīng)用案例
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