30 mm Twin Screw Laboratory Screw Elements voor het mengen van slurry met batterijen

De klant gebruikt een laboratoriumextruder met dubbele schroef van 30 mm voor de ontwikkeling van lithiumbatterij-elektrodeslurry, waarbij de nadruk ligt op kleinschalige formuleringstesten en procesvalidatie.

De belangrijkste vereisten zijn onder meer:

• Onstabiel verspreidingsgedrag bij het testen van batterijslurry
• Snelle slijtage van schroefelementen onder omstandigheden met hoge afschuiving
• Slechte herhaalbaarheid tussen verschillende experimentele batches

Het doel was om een ​​schroefelementsysteem te ontwikkelen dat geschikt is voor extrusie op laboratoriumschaal en dat de processtabiliteit en experimentele herhaalbaarheid verbetert.

Batterijslurry bevat geleidende koolstof, actieve materialen en bindmiddelsystemen. Onder omstandigheden met hoge afschuiving hebben deze deeltjes voortdurend invloed op het schroefoppervlak, wat leidt tot versnelde slijtage.

Hoewel dit een laboratoriumextruder van 30 mm is, simuleren de bedrijfsomstandigheden industriële omgevingen:

• Hoge rotatiesnelheid
• Continue experimentele werking
• Frequente materiaalwissels

Dit vereist een hogere consistentie van de schroefprestaties.

Conventionele schroefelementen kunnen last hebben van:

• Geometrische slijtage in de loop van de tijd
• Verminderde afschuifefficiëntie
• Fluctuerende dispersieprestaties

resulterend in inconsistente experimentele resultaten.

Het schroefsysteem werd opnieuw geconfigureerd op basis van de 30 mm laboratoriumextruderstructuur:

• Geoptimaliseerde transportsecties
• Versterkte mengzones
• Verspreidingsgebieden opnieuw gedefinieerd

Dit verbetert de functionele scheiding tussen verschillende processecties.

Er werd een speciaal ontwikkeld legeringsmateriaalsysteem toegepast, gericht op:

• Verbeterde slijtvastheid
• Verbeterde corrosieweerstand
• Structurele stabiliteit bij continu gebruik

Dit garandeert betrouwbare prestaties onder de verwerkingsomstandigheden van batterijmest.

Productieprocessen omvatten:

• CNC-precisiebewerking
• Controle van de warmtebehandeling
• Secundaire dimensionale correctie

• Coördinatenmeetmachine (CMM)
• Diameter- en lengteverificatie
• Inspectie van de spiebaanpassing

• Analyse van de chemische samenstelling
• Hardheid testen
• Evaluatie van de microstructuur

• Laboratorium-extruder-assemblagetest
• Controle van de stabiliteit van de rotatie
• Verificatie van de meshingconditie

Tijdens batterijmestmengtests demonstreerde het schroefsysteem:

• Stabieler verspreidingsgedrag
• Verbeterde experimentele herhaalbaarheid
• Gecontroleerd slijtagegedrag
• Betere consistentie van batch tot batch

De algehele procesvariabiliteit werd aanzienlijk verminderd, waardoor het systeem geschikt werd voor formuleringsontwikkeling en procesvalidatie.

Dit project pakt de belangrijkste uitdagingen aan bij 30 mm dubbelschroefsextruders voor laboratoriumgebruik die worden gebruikt voor de verwerking van batterijslurry, waaronder dispersie-instabiliteit, snelle slijtage en slechte herhaalbaarheid.

Door een geoptimaliseerd schroefontwerp, speciale legeringsmaterialen en nauwkeurige productiecontrole bereikte het systeem verbeterde processtabiliteit en gecontroleerde slijtageprestaties.

Deze oplossing is geschikt voor de ontwikkeling van materiaal voor lithiumbatterijen op laboratorium- en pilotschaal.

Batterijslurry bevat geleidende koolstof, actieve deeltjes en bindmiddelsystemen. Onder omstandigheden met hoge afschuiving veroorzaken deze materialen continue schurende slijtage en vereisen ze een hoge consistentie in dispersie en herhaalbaarheid.

De belangrijkste redenen zijn onder meer:

• Ernstige slijtage door schurende deeltjes
• Langdurig gebruik met hoge afschuiving
• Onvoldoende slijtvastheid
• Verslechtering van de mengefficiëntie in de loop van de tijd

Deze factoren verminderen de experimentele consistentie.

In dit geval verbeteren speciale legeringsmaterialen:

• Slijtvastheid
• Structurele stabiliteit
• Operationele consistentie op lange termijn
• Vermindering van gegevensvariatie

Laboratoriumschroefsystemen richten zich op:

• Herhaalbaarheid van processen
• Nauwkeurigheid van materiaaltesten
• Flexibele formuleringswisseling
• Kleinschalige validatie

Industriële systemen richten zich meer op continue productiecapaciteit.

Belangrijke factoren zijn onder meer:

• Consistente schroefgeometrie
• Stabiele slijtvaste materialen
• Hoge bewerkingsnauwkeurigheid (CNC + CMM-inspectie)

Slijtage kan leiden tot:

• Verminderde afschuifefficiëntie
• Onstabiele verspreidingsprestaties
• Variatie van batch tot batch
• Verlies van procesreproduceerbaarheid