基于DOE的锂离子电池浆料连续制浆关键技术研究

摘要

近两年随着锂离子电池的发展，动力型锂离子电池市场需求的扩大，客户对锂离子电池的一致性及产能都有了更高的要求，加上客户对锂电成本的控制，如何在不增加设备成本，不增加厂房面积，不增加人工成本等加工成本的基础上做到产能提高并降低安时成本，成为每个锂离子电池厂的重要课题，也成为每名锂电人技术攻关难题。 双螺杆连续制浆技术在锂离子电池生产制造上的应用，在国内乃至国际上都是全新的应用，如果应用成功，将大幅提高锂离子电池制浆的产能，起到降本增效的作用，本文研究的目标就是通过实验验证双螺杆连续制浆技术可以应用在锂离子电池生产制造过程的制浆工序。 在本文中，作者结合锂离子电池制浆的原理，设计了以双螺杆挤出机为主机的连续制浆系统，其中主要对连续给料系统进行了设计选型和精度验证，其计量精度可达±0.3%，并且对双螺杆挤出机的螺杆配置及加料位置进行了优化，然后结合DOE实验方法，找到最优的制浆参数进行实验，将实验产出的浆料与传统匀浆设备产出浆料的黏度，固含量，粒度分布以及电池的内阻和循环性能进行对比，通过对比实验数据取得了以下研究成果： （1）本文所设计选型的粉体、液体及浆料连续式给料系统，计量精度满足锂离子电池浆料生产需求，其中粉体连续计量系统是首次成功应用在锂离子电池制造行业。 （2）双螺杆连续制浆机可以用于生产NCM体系浆料和LFP体系浆料，浆料性能和电池性能均满足要求，甚至要优于传统制浆机。 （3）双螺杆连续制浆机连续运行稳定，生产效率可提高20%以上。

目录

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字母注释表

第一章 绪论

1.2国内外研究现状综述

1.3论文的主要研究内容及章节安排

第二章 锂离子电池浆料的分散原理与DOE实验方法研究

2.2锂离子电池简介

2.3锂离子电池浆料的分散原理

2.4 DOE实验方法及优化流程

2.5本章小结

第三章 双螺杆连续制浆机设计及优化研究

3.3给料系统选型及计量精度验证

3.4双螺杆挤出机的结构分解

3.5双螺杆连续制浆机的螺杆配置及加料位置优化

3.6优化结果验证

3.7本章小结

第四章 双螺杆连续制浆机锂离子电池浆料制浆应用实验

4.2 NCM（三元）材料制浆实验

4.3 LFP（磷酸铁锂）材料制浆实验

4.4本章小结

第五章 工程应用

5.3 LFP材料体系双螺杆连续制浆工程应用

5.4工程应用推广

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢