中國粉體網訊  為提高三元材料的倍率性能，可將材料一次單晶研磨成納米級材料，再用噴霧造粒的方法將納米級三元材料加工成十幾微米的二次球團聚體，以改善納米材料在電池制備過程中的加工性能。該工藝過程所需的設備有攪拌磨、砂磨機、噴霧干燥機。

三元材料噴霧造粒工藝流程圖

1—攪拌分散；2—分散漿料泵；3—砂磨機；4—磨后漿料罐；5—造粒送料泵

一、攪拌磨

攪拌磨主要用于三元材料的初步混合與研磨，10μm左右的三元材料經攪拌磨研磨后的粒度能降低到2～5μm。研磨介質一般選擇氧化鋯球，直徑為5mm左右。混合時按一定比例加入純水、黏結劑和三元材料。若每天的產量定為500kg，則攪拌磨體積選用600L，每批處理量為300L，固含量為30％，每個批次的處理時間為1h左右。

二、臥式砂磨機

砂磨機具有高效分散作用和超細研磨作用，是制備超細研磨、納米研磨的主要設備。

臥式砂磨機主要組成部分有：主機、研磨桶、循環泵、冷卻系統、電器箱、配套連接管路等。

實驗室臥式砂磨機示意圖

研磨桶分為內桶和外桶，中間帶冷卻夾層，外桶一般是不銹鋼材質；內桶材質可以是金屬、氧化鋯陶瓷、碳化硅、碳化鎢、聚氨酯等。金屬材質成本低，但會對產品造成金屬污染；氧化鋯陶瓷無金屬污染，但散熱性較差、成本高；碳化硅無金屬污染，散熱性比陶瓷好，但成本高；碳化鎢因為成本很高，目前市場上很少使用；聚氨酯散熱性很差。為防止金屬污染，三元材料用砂磨機的內襯多采用氧化鋯材質。

砂磨機內筒材質優缺點對比表

轉子是砂磨機很重要的一部分，可分為盤片式、棒銷式、渦輪式等。盤片式多用于分散微米級材料，成本低，剪切力小；棒銷式剪切力大，多用于分散納米級材料；渦輪式用于低黏度物料的納米級研磨，剪切力比棒銷式小，產能稍低。

影響砂磨機工作效率的因素如下：

①砂磨機線速度

線速度越高，傳遞給珠子的動能就越大，研磨效率就越高。但線速度也不能過高，線速度過高會導致設備溫度過高、研磨介質破碎、設備損傷、零件磨損等問題。砂磨機的線速度一般在9～12m·s–1之間，砂磨機真正有效的研磨區域是在研磨盤與桶壁之間的狹小區域，其他部位都是發熱區。所以最高效的砂磨機是利用合適的線速度把研磨介質都集中在有效研磨工作區內。

②研磨介質

研磨介質的關鍵點為研磨介質的密度、直徑、填充率。

a.研磨介質密度的影響

不同材質研磨介質的密度各不相同。研磨介質的密度越大，它所獲得的能量就越大，撞擊力和剪切力也就相應增大，研磨效率就增大，另外，研磨介質與被研磨物料的密度差越大，研磨效果就越好，一般選用鋯珠作為研磨介質。

b.研磨介質直徑的影響

要獲得超細粒徑產品需要使用粒徑較小的研磨介質。研磨介質直徑越小，相同體積內的數量就越多，研磨介質總表面積就越大，研磨介質之間的空隙就越小，因而就具有越大的分散研磨作用面積，并限制了物料的聚集，從而提高分散研磨效率。

c.研磨介質填充率的影響

研磨介質少，研磨效率較低；研磨介質過多，介質和漿料的混合物難以攪動，有“凍結”現象，易在旋轉盤上滑動，消耗功率高，研磨效果差，并且易使軸、旋轉盤、筒體襯里磨損嚴重。另外，研磨介質的填充率與物料的黏度，研磨時物料的溫度有關，對低黏度溶劑及水性物料而言，充填率可以稍大一些。濕法砂磨機的填充率為70％～80％最為理想。

③冷卻系統裝置

研磨機都設有冷卻系統裝置，冷卻系統控制研磨機在工作時研磨桶內工作的溫度，從而影響研磨介質的填充量和線速度的高低。砂磨機最常出現的問題是機械密封泄漏、堵機、設備溫度過高等。機械密封泄漏是目前砂磨機行業內最主要的一個故障，這跟設備的穩定性、精密度、使用材質有關。

三、噴霧干燥

噴霧干燥原理是在干燥塔的頂部導入熱風，同時將液料送至塔頂，經過霧化器噴成霧化顆粒，這些顆粒的表面積大，遇高溫熱風后，水分迅速蒸發，在極短的時間內便成干燥品，從塔底排出，其熱風與液滴接觸后，溫度迅速降低而引起濕度增大，作為廢氣從排風機排出。廢氣夾帶的顆粒由分離裝置收塵器回收。

噴霧干燥塔結構圖

1—空氣過濾器；2—送風機；3—加熱器；4—料漿泵；5—熱風分配器；6—噴霧干燥器；7—壓縮空氣管；8—引風機；9—布袋收塵器；10—蝶閥；11—料倉