Pożegnanie z grudkami w paście do powlekania baterii
Wszystko poniżej 50-mikrometrowej drobiny kurzu znajduje się poza zasięgiem ludzkiego wzroku. Wciąż jednak możemy dostrzec wpływ rzeczy, których nie widzimy. Przykładem jest proces powlekania akumulatorów litowo-jonowych. Złożona pasta ze spoiw, środków przewodzących i aktywnych cząstek jest nakładana na przewodnik o grubości kilku mikrometrów, ale obecność grudek może pogorszyć wydajność baterii. Krytycznym procesem w uzyskaniu jednorodnej zawiesiny powlekającej jest mieszanie. Jednak mieszanie nigdy nie jest zwykłym mieszaniem, jak dowiedzieliśmy się od Ralfa Bürgelina, eksperta ds. procesów w IKA Process Equipment. Najważniejszym czynnikiem jest uzyskanie dobrze rozproszonych cząstek, co można osiągnąć poprzez przeprowadzenie procesu mieszania w linii produkcyjnej.
Zwiększ energię, aby rozdzielić cząstki stałe
“Składniki takie jak spoiwa i proszki węglowe mają tendencję do aglomeracji w cieczy” – wyjaśnia Ralf. Materiały te unoszą się na powierzchni i zbrylają, gdy tylko zostaną wprowadzone do fazy ciekłej. Tworzenie się aglomeratów jest problemem dla wszystkich materiałów zawiesinowych, ale warstwy powłoki akumulatora są nakładane w skali mikrometrycznej, a niedoskonałości są znacznie zwiększone. Agregaty mogą różnić się wielkością, od dużych do małych. Duże kruszywa mogą powodować zadrapania na powierzchni powłoki, podczas gdy małe kruszywa mogą zmniejszać wydajność akumulatora. Jest to główna przeszkoda do pokonania dla konwencjonalnego mieszania. IKA nie jest jednak dostawcą konwencjonalnych technologii: “Rozwiązujemy wyzwanie aglomeracji poprzez prowadzenie dyspersji inline w małej komorze w strefie wysokiej turbulencji“. Intensywność utrzymuje cząstki stałe z dala od siebie i rozprowadza je równomiernie w ciekłym medium.
Zmniejszenie przestrzeni w komorze mieszania w celu regulacji ruchu cząstek
Oprócz energii istnieje również kwestia objętości. Gdy proszki są uwalniane w dużych naczyniach mieszających, takich jak mieszalniki planetarne, cząstki mogą uciec. W przeciwieństwie do tego, IKA prowadzi ciekłą mieszaninę w małej komorze, w której cząstki nie mają miejsca na ucieczkę. Pozwala to IKA na bardziej precyzyjną kontrolę nad rozpraszaniem. Ale czy to wysokoenergetyczne mieszanie w ograniczonej przestrzeni nie generuje nadmiernego obciążenia termicznego materiałów? “Temperatury nie powinny rosnąć powyżej 50°C“, ostrzega Ralf. W rzeczywistości standardowy mieszalnik firmy IKA działa w temperaturze pokojowej i wzrasta do około 30-40 stopni w miarę recyrkulacji mieszaniny. Mieszanie w linii, wysoka turbulencja i mała komora. Te parametry są dźwigniami, które zapewniają stabilną pastę powlekającą bez aglomeratów. Nawet jeśli warstwa aktywna jest mniejsza niż drobina kurzu, jakość powłoki bez grudek jest widoczna dla wszystkich.
