
常州市龍?chǎng)沃悄苎b備股份有限公司

已認(rèn)證
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隨著新能源汽車(chē)市場(chǎng)滲透率的持續(xù)提升,快充技術(shù)已成為動(dòng)力電池性能升級(jí)的核心方向。2024年,理想汽車(chē)5C電池實(shí)現(xiàn)“充電12分鐘續(xù)航500公里”,寧德時(shí)代6C電池更在10.5分鐘內(nèi)將電量從10%充至80%,快充技術(shù)的突破正倒逼負(fù)極材料體系加速迭代。作為快充負(fù)極的關(guān)鍵配套材料,電池級(jí)粘結(jié)劑市場(chǎng)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)——據(jù)行業(yè)預(yù)測(cè),2025年前PAA等新型負(fù)極粘結(jié)劑需求量年均增長(zhǎng)約10 O%,僅6%固含膠液市場(chǎng)規(guī)模就將達(dá)57萬(wàn)噸(粉體3.4萬(wàn)噸),對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間50~67億元。
快充技術(shù)對(duì)負(fù)極材料提出了嚴(yán)苛要求:硅基負(fù)極因300~400%的體積膨脹需適配高彈性粘結(jié)劑,而傳統(tǒng)PVDF粘結(jié)劑剛性較強(qiáng),無(wú)法應(yīng)對(duì)硅基負(fù)極的體積變化。在此背景下,以PAA(聚丙烯酸)為代表的水性粘結(jié)劑憑借高羧基含量、強(qiáng)氫鍵作用及優(yōu)異的機(jī)械韌性,成為硅基負(fù)極的理想選擇。數(shù)據(jù)顯示,PAA粘結(jié)劑在硅基負(fù)極中循環(huán)100次后仍可保持75%的容量,且電極表面平整,其首 次庫(kù)倫效率達(dá)80%以上,顯著優(yōu)于PVDF的68%。市場(chǎng)需求的井噴式增長(zhǎng),正推動(dòng)電池級(jí)粘結(jié)劑向高純度、超細(xì)粉、功能化方向發(fā)展,而干燥工藝作為PAA干粉生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié),成為行業(yè)技術(shù)突破的關(guān)鍵痛點(diǎn)。
(1) 電池級(jí)PAA粘結(jié)劑的核心性能優(yōu)勢(shì)
PAA粘結(jié)劑之所以成為快充負(fù)極的“黃金搭檔”,源于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)與性能特征:
① 強(qiáng)粘結(jié)力與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定:PAA分子鏈上大量羧基(-COOH)可與硅基負(fù)極表面的Si-OH形成共價(jià)鍵,剝離強(qiáng)度比傳統(tǒng)CMC+SBR體系提升30%,有效緩沖充放電過(guò)程中的體積膨脹;
② 電化學(xué)性能優(yōu)異:PAA在電解液中溶脹小、熱穩(wěn)定性好,可促進(jìn)穩(wěn)定SEI膜形成,使電池內(nèi)阻降低20%,鋰離子擴(kuò)散速率提升15%;
③ 環(huán)保與成本優(yōu)勢(shì):以水為溶劑,避免PVDF所需的有毒溶劑NMP,生產(chǎn)成本降低15%以上,且符合綠色制造趨勢(shì)。
(2) 生產(chǎn)工藝瓶頸:從液體到干粉的技術(shù)鴻溝
盡管PAA性能優(yōu)越,但其干粉生產(chǎn)面臨三大工藝挑戰(zhàn):
① 粒徑控制難題:傳統(tǒng)干燥設(shè)備難以實(shí)現(xiàn)5~20μm超細(xì)粉的均勻分散,粒徑分布寬(D50/D90>3)會(huì)導(dǎo)致電極漿料分散性差,影響電池內(nèi)阻;
② 熱穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn):PAA分子鏈在高溫下易發(fā)生羧基聚合,160℃以上干燥會(huì)導(dǎo)致粘結(jié)力下降10~15%,且可能釋放有害氣體;
③ 純度與團(tuán)聚問(wèn)題:高粘度PAA漿料(>5000mPa·s)干燥時(shí)易粘壁,導(dǎo)致雜質(zhì)含量超標(biāo)(>50ppm),同時(shí)顆粒團(tuán)聚率高達(dá)15%,影響電極涂布均勻性。
現(xiàn)有技術(shù)中,壓力式噴霧干燥機(jī)因霧化壓力不足(<100m/s),無(wú)法分散高粘度PAA漿料;離心噴霧干燥機(jī)則因轉(zhuǎn)速波動(dòng)導(dǎo)致粒徑分布不均,均難以滿足電池級(jí)PAA干粉的生產(chǎn)需求。
針對(duì)電池級(jí)PAA粘結(jié)劑的生產(chǎn)痛點(diǎn),龍?chǎng)胃稍锛夹g(shù)部歷經(jīng)三年研發(fā),推出PAA干粉專(zhuān)用氣流式噴霧干燥機(jī),通過(guò)五大系統(tǒng)的技術(shù)革新,實(shí)現(xiàn)從液體PAA到超細(xì)干粉的高品質(zhì)轉(zhuǎn)化。
(1) 進(jìn)料系統(tǒng):高粘度物料的精準(zhǔn)輸送與預(yù)處理
多級(jí)動(dòng)態(tài)剪切攪拌:集成200目精密過(guò)濾與三螺桿泵輸送,可處理粘度達(dá)5000mPa·s的PAA漿料,通過(guò)3000rpm高速攪拌破除分子間氫鍵,避免輸送過(guò)程中漿料分層;
智能溫控預(yù)熱:采用電加熱與天然氣加熱雙模式,將漿料預(yù)熱,降低表面張力,為后續(xù)霧化提供穩(wěn)定物料狀態(tài)。
(2) 霧化系統(tǒng):微米級(jí)精準(zhǔn)分散的核心突破
三通道鈦合金噴嘴:采用航空級(jí)鈦合金材質(zhì),通過(guò)高壓氣流(100m/s以上)與漿料的剪切作用,將PAA漿料霧化成5~30μm的均勻霧滴,較傳統(tǒng)二流體噴嘴霧化效率提升20%;
霧化參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié):通過(guò)PLC控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整霧化壓力(5~15bar)與進(jìn)料流量(100~1000L/h),可根據(jù)客戶需求精準(zhǔn)控制粒徑分布,球形度高。
(3) 干燥塔體:流場(chǎng)優(yōu)化與防粘設(shè)計(jì)的雙重保障
空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu):采用上錐下柱式塔體(錐角60°),內(nèi)部螺旋導(dǎo)流板使熱風(fēng)流速均勻性提升,霧滴與熱風(fēng)接觸時(shí)間延長(zhǎng),干燥效率較傳統(tǒng)設(shè)備提高;
超疏水涂層技術(shù):主塔內(nèi)壁精密拋光+局部噴涂納米級(jí)PTFE涂層,配合塔頂自動(dòng)振打裝置,將粘壁率下降,確保干粉雜質(zhì)含量<50ppm。
(4) 熱風(fēng)系統(tǒng):梯度溫控與能效優(yōu)化的協(xié)同創(chuàng)新
三段式梯度溫控:預(yù)熱段(150~250℃)、恒速干燥段(120~150℃)、降速干燥段(100~120℃),通過(guò)PID智能溫控模塊實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控溫,避免PAA分子鏈高溫降解;
余熱回收系統(tǒng):配置高效熱交換器,回收尾氣中50%的余熱用于預(yù)熱進(jìn)風(fēng),能耗較傳統(tǒng)設(shè)備降低15%,單套設(shè)備年能耗節(jié)省超數(shù)萬(wàn)度電。
(5) 收集系統(tǒng):三級(jí)過(guò)濾與溶劑回收的環(huán)保方案
全新設(shè)計(jì)過(guò)濾體系:經(jīng)CFD模擬優(yōu)化后,技術(shù)升級(jí)的PTFE覆膜布袋除塵器(精度0.5μm)+靜電吸附裝置,干粉回收率>99.5%,滿足電池級(jí)粘結(jié)劑的純度要求;
NMP溶劑回收模塊:配套冷凝回收裝置,對(duì)干燥尾氣中的NMP溶劑回收率高,既降低生產(chǎn)成本,又符合VOCs排放法規(guī)。
龍?chǎng)蔚碾姵丶?jí)粘結(jié)劑專(zhuān)用噴霧干燥機(jī)已在國(guó)內(nèi)多家頭部電池材料企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,核心性能指標(biāo)全面超越傳統(tǒng)工藝:
(1) 粒徑均勻性:干粉D50≤10μm,粒徑分布均一,電極漿料涂布厚度誤差??;
(2) 電化學(xué)性能:使用該設(shè)備生產(chǎn)的PAA干粉制備的硅基負(fù)極,首 次庫(kù)倫效率、10O次循環(huán)后容量保持率較傳統(tǒng)工藝提升;
(3) 生產(chǎn)效率:?jiǎn)翁自O(shè)備年處理量數(shù)千噸,干燥時(shí)間縮短至15秒內(nèi),綜合生產(chǎn)成本降低15%以上。
面對(duì)固態(tài)電池、鈉電池等新興領(lǐng)域?qū)φ辰Y(jié)劑的更高要求,龍?chǎng)胃稍镎铀偌夹g(shù)迭代:
(1) 智能化工藝庫(kù):內(nèi)置10+組干燥工藝配方,支持PAA均聚物/共聚物、LiPAA等不同體系的“一鍵式”參數(shù)切換,工藝適配效率提升;
(2) 綠色制造升級(jí):開(kāi)發(fā)二氧化碳超臨界干燥技術(shù),將PAA干粉生產(chǎn)能耗再降20%,同時(shí)探索光伏余熱回收應(yīng)用,推動(dòng)全生命周期碳減排;
(3) 材料-設(shè)備協(xié)同創(chuàng)新:聯(lián)合高校科研機(jī)構(gòu),針對(duì)PVDF、PAA復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)、硅碳負(fù)極粘結(jié)劑等前沿材料,開(kāi)發(fā)專(zhuān)用干燥解決方案,助力電池能量密度突破500Wh/kg。
在快充技術(shù)重塑鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈的浪潮中,龍?chǎng)胃稍镆浴肮に囇芯?設(shè)備創(chuàng)新+智能控制”的三位一體模式,為電池級(jí)粘結(jié)劑生產(chǎn)提供了可復(fù)制的技術(shù)范式。正如行業(yè)頭部客戶所言:“干燥工藝看似后端環(huán)節(jié),卻是決定粘結(jié)劑性能的‘Z后一公里’,龍?chǎng)蔚募夹g(shù)突破不僅提升了材料品質(zhì),更推動(dòng)了整個(gè)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈的效率革命?!蔽磥?lái),隨著新能源產(chǎn)業(yè)向高能量密度、低成本方向邁進(jìn),龍?chǎng)胃稍飳⒊掷m(xù)以技術(shù)創(chuàng)新為支點(diǎn),撬動(dòng)粘結(jié)劑材料乃至新能源電池產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。
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