硅碳復(fù)合負(fù)極材料高剪切分散機(jī)

硅碳復(fù)合負(fù)極材料高剪切分散機(jī)

硅碳復(fù)合材料特點在于儲鋰容量高。硅碳復(fù)合負(fù)極材料采用“core-shell"結(jié)構(gòu)，通過以球形人造或者天然石墨為基底，在石墨表面釘扎一層納米顆粒，再在其外表包覆一層無定形碳。這種設(shè)計的機(jī)理在于硅碳復(fù)合材料的體積膨脹由石墨和無定形包覆層共同承擔(dān)，有效避免負(fù)極材料在嵌鋰脫鋰過程中因巨大的體積變化和應(yīng)力而粉化。硅碳復(fù)合負(fù)極材料劣勢在于安全性及倍率性能較差的問題，兩相分離的合金化機(jī)理難以產(chǎn)生快速的鋰離子遷移通道，在大倍率充放電情況下必然會損失較大容量并且?guī)戆踩[患。同時硅碳復(fù)合材料基合金也存在成本過高問題，納米硅碳復(fù)合材料的價格極其昂貴，尤其是尺寸小于50nm的硅，這使得硅碳復(fù)合負(fù)極材料成本較高，日本一家企業(yè)的產(chǎn)品成本大概在50$/Kg 左右。另外該材料的庫倫效率較低，跟常規(guī)電解液的相容性也需要改進(jìn)。

硅碳復(fù)合負(fù)極材料日本企業(yè)走在前列，部分企業(yè)已經(jīng)有小量產(chǎn)品供應(yīng)。目前該類產(chǎn)品并不會單獨在商品化電池里實際應(yīng)用，而是跟石墨負(fù)極以一定的比例混合使用，主要應(yīng)用在3C 領(lǐng)域，而非動力電池方面。

超高速分散機(jī)的高的轉(zhuǎn)速和剪切率對于獲得超細(xì)微懸浮液是非常重要的。根據(jù)一些行業(yè)特殊要求，思峻公司在GR2000系列的基礎(chǔ)上又開發(fā)出GRS2000超高速剪切乳化機(jī)機(jī)。其剪切速率可達(dá)14000rpm，線速度可以達(dá)到44m/s。在該速度范圍內(nèi)，由剪切力所造成的湍流結(jié)合專門研制的電機(jī)可以使粒徑范圍小到納米級。剪切力更強(qiáng)，乳液的粒經(jīng)分布更窄。由于能量密度高,無需其他輔助分散設(shè)備,可以達(dá)到普通的高壓均質(zhì)機(jī)的400BAR壓力下的顆粒大小.在該速度范圍內(nèi)，由剪切力所造成的湍流結(jié)合專門研制的電機(jī)可以使粒徑范圍小到納米級。剪切力更強(qiáng)粒經(jīng)分布更窄。由于能量密度高,無需其他輔助分散設(shè)備。

超高速分散機(jī)是高效、快速、均勻地將一個相或多個相(液體、固體)進(jìn)入到另一互不相溶的連續(xù)相(通常液體)的過程的設(shè)備的設(shè)備。當(dāng)其中一種或者多種材料的細(xì)度達(dá)到微米數(shù)量級時，甚至納米級時，體系可被認(rèn)為均質(zhì)。當(dāng)外部能量輸入時，兩種物料重組成為均一相。高剪切均質(zhì)機(jī)由于轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的高切線速度和高頻機(jī)械效應(yīng)帶來的強(qiáng)勁動能，使物料在定、轉(zhuǎn)子狹窄的間隙中受到強(qiáng)烈的機(jī)械及液力剪切、離心擠壓、液層摩擦、撞擊撕裂和湍流等綜合作用，形成懸浮液（固/液），乳液（液體/液體）和泡沫（氣體/液體）。高剪切均質(zhì)機(jī)從而使不相溶的固相、液相、氣相在相應(yīng)熟工藝和適量添加劑的共同作用下，瞬間均勻精細(xì)的分散乳化，經(jīng)過高頻管線式高剪切分散均質(zhì)乳化機(jī)的循環(huán)往復(fù)，***終得到穩(wěn)定的高品質(zhì)產(chǎn)品。

影響分散乳化結(jié)果的因素有以下幾點

1 乳化頭的形式（批次式和連續(xù)式）（連續(xù)式比批次好）

2 乳化頭的剪切速率 （越大，效果越好）

3 乳化頭的齒形結(jié)構(gòu)（分為初齒，中齒，細(xì)齒，超細(xì)齒，約細(xì)齒效果越好）

4 物料在分散墻體的停留時間，乳化分散時間（可以看作同等的電機(jī)，流量越小，效果越好）

5 循環(huán)次數(shù)（越多，效果越好，到設(shè)備的期限，就不能再好）

線速度的計算

剪切速率的定義是兩表面之間液體層的相對速率。

– 剪切速率 (s-1) = v 速率 (m/s) 
g 定-轉(zhuǎn)子 間距 (m)

由上可知，剪切速率取決于以下因素：

– 轉(zhuǎn)子的線速率

– 在這種請況下兩表面間的距離為轉(zhuǎn)子-定子 間距。 
定-轉(zhuǎn)子的間距范圍為 0.2 ~ 0.4 mm

速率V= 3.14 X D（轉(zhuǎn)子直徑）X 轉(zhuǎn)速 RPM / 60

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