2023年6月,柳州市科力斯邦智能装备有限公司(科力斯邦)推出一套基于粉体处理(混合和颗粒设计为主)、高粘高固搅拌和粉液自动上料系统等装备的粉液处理智能系统,该系统以适应于干法电极辊涂一体工艺具有极大市场潜力,也备受锂电等行业关注。一年后,随着特斯拉干法电极锂电池被证实已达成商业化生产,干法电极相关主力设备无疑迎来利好,或成为产业正式起锚的首批赢家!
粉液处理智能系统(示意图)
粉液处理智能系统(客户现场)
从特斯拉攻坚干法电极说起
今年7月26日,一组无人机拍摄Giga Texas工厂的视频和照片在坊间广为流传,一辆“带有蓝色标志的漂亮黑色Cybertruck”得到特斯拉4680项目负责人Bonne Eggleston回应,“干法(正)电极的性能测试结果不错”。这刚好验证了不久前特斯拉宣布的年底前量产全部(正负极)干法电极工艺4680电池计划,这会让特斯拉电池大幅降低生产成本!
发表在X平台上关于干法电极皮卡测试的讨论
干法电极到底有多强
传统圆柱锂电池生产首先要将构成单个阴极和阳极的粉末与溶剂混合,然后将所得浆料涂在金属箔上,然后将其卷起以形成电池,涉及涂布、干燥、溶剂回收、辊压等多道工序。而电极膜卷绕成电池之前,必须先去除添加的溶剂——该步骤必须使用长达数十米的巨型干燥炉,这会增加工厂占地面积、能耗和工艺时间。相对于传统湿法电极而言,干法电极技术(DBE)是一种直接压实含有活性物质的干粉状电极材料的创新工艺——省去了浆料制备、干燥及溶剂回收多个制造环节。这样带来的好处包括:工艺流程更简单,更环保,设备占地面积更小;没有烘干,也就不存在溶剂蒸发留下的空隙,实现更大能量密度;契合固态电池发展趋势……按照马斯克的预期,干法电极4680电池可使电池制造成本降低约20%,设备投资成本降低35%,工厂占地面积减少70%;具体到每辆车的生产成本,将比过去便宜数百至上千美元。
历代特斯拉汽车圆柱电池,4680正极成本超过总成本的35%
混料为什么会成为巨大挑战
干法电极好处虽大,但它的技术难点也非常多,从实验室到放大批量化生产简直天壤之别。2019年,特斯拉花费2.18亿美元收购了加州拥有干法电极核心技术的Maxwell Technologies公司,尽管该技术在2022年得到完善并在实验室中被证明是成功的,但将其扩大到特斯拉想要的商业生产则整整经历了五年之久!其中一个需要突破的关键节点就是将(正极)粉末材料均匀混合——比如将正极粉末混合在容器中,最上部分和最下部分的电极材料比例可能会完全不同;如果粉末放置两小时和八小时,结果也会有很大差异。而如果混合不均匀,最终得到的电极片几乎无法使用,加之其后工序要将材料压延为光滑的极片,石墨负极较为柔软且成分单一,很快达成量产,但含有镍和钴等过渡金属氧化物的正极则因硬度和均匀度等面临巨大挑战。
通过对干法电极的介绍,很容易理解为什么粉液处理智能系统对干法电极工艺而言至关重要,它可以说不仅关系到材料充分混合,优化材料均匀性和确保电极性能一致;还须兼顾生产效率,减少环境污染。
关于科力斯邦(豪杰特)粉液处理智能系统
粉液处理智能系统通过设备选型和参数调整,可以对多个行业应用定制化。比如在高粘度领域,不仅上文详细介绍的干法电极,其他重要应用还包括药物制剂、密封胶、粘合剂、聚合物溶液等;低粘度领域则广泛用于水性涂料、清洗蚀刻剂、农药等等。
用于凝胶药企的粉液处理智能系统
如果对这套系统进行拆解,会发现从研发工具到专利设备都非常透明,但同时也处处散发出复杂严谨的工业美学。科力斯邦(豪杰特)通过流体动力学(Flow Simulation)软件工具,在计算机上模拟流体流动、热传导以及其他相关现象,结合设计和工程分析软件辅助设计模型,开发出了搅拌混合领域的“变截面搅拌桨”、“剪切强度均匀分布分散盘”等专利特色装备。
变截面搅拌桨
鹤嘴状高剪切分散盘
结合超剪切、超声波分散,高效预混,粉体上料,管线式配料和高粘稠连续捏合技术及装备,科力斯邦(豪杰特)把超细分散、定粘度、全密闭、自动化、高效率等诉求细分和结合,为不同行业客户开发出侧重不同的特色系统,尤其对“高真空运行稳定性、冷却/测温、高粘稠搅拌(间歇式和连续式)、超细高剪切分散及管线式连续生产、粉体精密混合及颗粒设计、和物料输送计量”等问题有优秀的解决方案。
关于科力斯邦(豪杰特)
科力斯邦(Greseabond)隶属于豪杰特集团(Hugest Group),成立于2022年01月14日,专注于提供粉体处理(混合和颗粒设计为主)设备、高粘高固搅拌设备和粉液自动上料系统的高端智能装备解决方案。依托柳州豪杰特在搅拌混合和粉体处理领域丰富的工程经验和专业知识,科力斯邦在新能源、胶粘剂、高端精细化工及关联行业服务超20年,可独立为新材料粉体的混合和颗粒设计、航天固体火箭推进剂及其它高粘高固复杂体系的搅拌混合等运用场景提供杰出的工艺、设备和自动化数字化解决方案。
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