《儲能材料與器件智能制造技術(shù)》混料在儲能材料的生產(chǎn)藍(lán)圖里，從原料進(jìn)廠到最終成品誕生的漫長工序中，混料如同交響樂的序曲，看似平凡卻奠定了整個(gè)生產(chǎn)流程的基調(diào)。無論是鋰電池正極材料中多種金屬鹽與添加劑的均勻融合，還是液流電池電解液各溶質(zhì)的充分分散，混料工藝的優(yōu)劣直接決定了后續(xù)化學(xué)反應(yīng)的充分性和最終產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。微小的混合不均，都可能在儲能器件充放電過程中引發(fā)局部性能衰減，甚至埋下安全隱患。這項(xiàng)基礎(chǔ)工藝，憑借對物料分散、組分均勻化的精準(zhǔn)把控，成為撬動(dòng)儲能材料品質(zhì)提升的重要支點(diǎn)，在推動(dòng)儲能產(chǎn)業(yè)邁向高效、可靠發(fā)展的進(jìn)程中扮演著不可或缺的角色。在鋰離子電池正極材料的工業(yè)化生產(chǎn)中通常采用高溫固相煅燒工藝，將各種原料按一定比例配料后，混合均勻，然后送入高溫反應(yīng)器在高溫下發(fā)生高溫固相反應(yīng)，然后對冷卻后的物料進(jìn)行破碎、粉碎、分級、混批、包裝，得到最終產(chǎn)品。一般流程如圖所示。原料混料裝缽高溫煅燒破碎、粉碎混批除鐵干燥篩分包裝成品為保證產(chǎn)品質(zhì)量，原料必須用專門的混料機(jī)進(jìn)行均勻混合。以三元材料為例，混料工序是將計(jì)量比的鋰鹽和三元前驅(qū)體同時(shí)加入混合設(shè)備進(jìn)行混合?；炝显O(shè)備根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式的不同，可以分為容器固定型和容器旋轉(zhuǎn)型混料設(shè)備。根據(jù)操作形式的不同，混料設(shè)備還可以分為間歇式和連續(xù)式混料設(shè)備。在鋰離子電池材料生產(chǎn)中常用到的混料設(shè)備有雙螺旋錐形混合機(jī)、高速混合機(jī)、傾斜式圓筒混合機(jī)等。雙螺旋錐型混合機(jī)的螺旋推進(jìn)器在容器內(nèi)既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn)，在混合過程中，物料在推進(jìn)器的作用下自底部上升，又在公轉(zhuǎn)的作用下在全容器內(nèi)產(chǎn)生旋渦和上下循環(huán)運(yùn)動(dòng)而達(dá)到均勻混合物料。錐形混合機(jī)內(nèi)部有一個(gè)或兩個(gè)與錐體壁平行的提升螺旋，混合過程主要由錐體的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)以不斷改變物料的空間位置來完成。基本結(jié)構(gòu)為錐形容器、螺旋推進(jìn)器、轉(zhuǎn)臂傳動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)等，如圖所示。優(yōu)點(diǎn)雙螺旋錐型混合機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)有混合效率高，裝載系數(shù)高，可達(dá)60%~70%，動(dòng)力消耗小，可密閉操作。雙螺旋錐型混合機(jī)攪拌作用力中等，可用于固體間或固體與液體間的混合。操作時(shí)錐體密封，有利于生產(chǎn)安全和改善勞動(dòng)環(huán)境。缺點(diǎn)設(shè)備高度太高，同樣混合容量，雙蝶旋設(shè)備要求高度是其他設(shè)備兩倍以上；傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，有公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)、維修與清洗麻煩，螺旋葉片的角落基本無法清洗到。高速混合機(jī)基本結(jié)構(gòu)如圖所示，在圓柱形空腔內(nèi)裝有槳葉，通過槳葉的高速旋轉(zhuǎn)，使物料沿槳葉切向運(yùn)動(dòng)，在離心力作用下被拋向缸壁，并且沿壁面上升，上升的物料部分在重力的作用下又落回槳葉中心，另一部分物料撞向缸蓋后落下，接著又被拋起，這種上升運(yùn)動(dòng)和切向運(yùn)動(dòng)結(jié)合，使物料相互碰撞、交叉混合；同時(shí)物料和槳葉、內(nèi)壁以及物料之間相互碰撞摩擦，使溫度快速上升。高速混合機(jī)的混合效率很高，一般在2~10min即可完成混合。高速混合機(jī)的優(yōu)點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)緊湊，混合速度快、混合均勻、操作方便。斜式混料機(jī)結(jié)構(gòu)如圖所示，其主體結(jié)構(gòu)為一個(gè)安裝在水平軸上的傾斜放置的空心混料筒，當(dāng)圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),筒內(nèi)物料一方面翻滾拋落一方面左右移動(dòng)，物料在桶內(nèi)形成復(fù)雜的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)軌跡，加強(qiáng)了混合能力，無死角，得到快速均勻的混合。在混料桶中還可以加聚氨酯球等研磨介質(zhì)，在混料的同時(shí)對物料進(jìn)行研磨粉碎。圓簡混合機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便。缺點(diǎn)是混合時(shí)間較長。在鋰電池材料制備中，混料工藝貫穿正負(fù)極生產(chǎn)全程。正極材料制備時(shí)，需將鋰鹽、過渡金屬化合物、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等按精確比例混合，形成均勻的電極漿料，其中導(dǎo)電劑的分散程度直接影響電極的電子傳導(dǎo)性能；負(fù)極材料生產(chǎn)中，石墨、硅碳復(fù)合物與添加劑的混合均勻性，決定了電池充放電過程中鋰離子的嵌入/脫嵌效率。在液流電池領(lǐng)域，混料用于電解液的配制，將溶質(zhì)（如全釩液流電池中的釩鹽）與溶劑均勻混合，確保離子濃度均一，提升電池的充放電效率與循環(huán)穩(wěn)定性。新型儲能材料研發(fā)同樣依賴高效混料技術(shù)。鈉離子電池電極材料的制備需將多種金屬氧化物與碳源充分混合，以優(yōu)化材料的儲鈉性能；固態(tài)電池電解質(zhì)的混合過程中，需將無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)與聚合物基體均勻分散，保障離子傳導(dǎo)通路的暢通。此外，在儲能材料回收領(lǐng)域，混料技術(shù)用于廢舊電池拆解后活性物質(zhì)的再處理，通過混合、分選實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬的富集與再生利用?；炝瞎に?，以其對“均勻”二字的極致追求，悄然構(gòu)筑起儲能材料高質(zhì)量生產(chǎn)的堅(jiān)實(shí)根基。從微觀層面的分子交融，到宏觀尺度的批量制備，每一次精準(zhǔn)的配比、每一輪高效的攪拌，都在為儲能器件的性能躍升注入力量。盡管前行之路充滿物料適配、能耗控制等挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)創(chuàng)新的浪潮奔涌，混料工藝必將在納米級分散、智能調(diào)控、綠色生產(chǎn)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破