罐体结构和混合时间对三元材料混合效果的影响

    【锂电世界】三元材料用高速混合机的混料缸采用立式结构，缸内装有2层桨叶，通过桨叶的高速旋转，使物料沿桨叶切向运动，在离心力作用下被抛向缸壁，并且沿壁面上升，上升的物料一部分在重力的作用下又落回桨叶中心，另一部分物料撞向缸盖后落下，接着又被抛起，这种上升运动和切向运动结合，使物料相互碰撞、交叉混合；同时物料和桨叶、内壁以及物料之间相互碰撞摩擦，使温度快速上升。高速混合机的混合效率很高，一般在2～lOmin即可完成混合。高速混合机的优点为：混合快、混合均匀、机器操作方便、易于清理、坚固耐用、结构紧凑。

    在三元材料的混合过程中，影响高速混合机混合效果的参数主要有罐体结构、混合时间、填充率、物料温度等。下面主要介绍罐体结构和混合时间对三元材料混合效果的影响。

  (1)罐体结构

    罐体结构中，影响混合效果最主要的因素有叶轮的形状、叶轮与混合室间隙、叶轮层数等。

    叶轮的形状对混合质量起着关键的作用。对叶轮形状的主要要求是既达到使物料混合良好，又要避免使物料产生过高的摩擦热量而分解。转动着的叶轮在其推动物料的侧面上对物料有强烈的冲击和推挤作用，该侧面的物料如不能迅速滑到叶轮上表面并被抛起，就有可能产生过热或黏附在叶轮上及混合缸壁上。所以，在旋转方向上叶轮的断面形状应是流线型，以便使物料在叶轮推进方向迅速移动而不至受到过强的冲击和摩擦。

    叶轮外缘与混合缸内壁的间隙也是一个重要的参数。间隙太小，可能产生过热或造成刮研；间隙过大又可能造成这一区域内物料流动不畅或粘在缸壁上。

    由于叶轮转速很高，物料运动速度相应也很快，快速运动的物料颗粒相互碰撞、摩擦，使得物料团块破碎，同时迅速地进行交叉混合。混合缸内的折流板进一步搅乱了物料流态，使物料的运动形成无规则运动，并在折流板附近形成很强的涡旋。对于安装了多组叶轮的高速混合机，物料在叶轮上、下都形成了连续交叉流动，因而混合更快，效果更好。三元材料的混合一般采用两层叶轮。

  (2)混合时间

  使用高速混合机混合三元材料前驱体和锂源的时间大概在5～15min，为不同混合时间下混合样品的锂化比例检测值。