Main components of LiBs cell
Mixing
믹싱은 공정 엔지니어링의 기본 작업 중 하나입니다. 이러한 방식으로 최소 2개의 물질이 균질한 하나의 물질로 결합됩니다.
액체를 고점도 제품으로 처리하는 동안 공기 또는 가스의 기포 문제가 자주 발생하기 때문에 믹싱 공정은 일반적으로 탈포 (deaeration) 공정이 뒤따릅니다. 기포, 즉 산소 기포는 산화, 지방이나 오일의 산패, 변색 등 제품에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어 코팅할 재료의 경우, 다공성 및 움푹 들어간 표면이 생깁니다. 반면에 탈포된 제품은 일반적으로 화학적 안정성을 띄며 내구성이 더욱 뛰어납니다.
유성형(Planetary) 믹싱 솔루션을 통한 믹싱
양극/음극을 만들기 위한 코팅 슬러리는 다양한 고체 입자를 포함합니다. 슬러리 믹싱은 배터리 처리 단계에서 주요 과제입니다.
즉, 물성을 결정하는 슬러리 성분의 상태는 리튬이온 전지를 생산하기 위한 믹싱 및 코팅 공정에서 중요한 역할을 합니다.
다음은 슬러리 믹싱 공정에서 해결해야 할 과제입니다.
- 적합한 가스 분위기 설정
- 분체 투입 및 wetting
- 바인더의 용해
- De-agglomeration을 위한 적정 에너지 구현
- 공정 중 온도 제어
- 용액의 탈포
리튬이온 배터리를 만들기 위해서는 전극 슬러리를 금속박판에 코팅해야 합니다. PMH와 같은 유성형 믹서는 전극 슬러리를 생산하는 데 사용됩니다. 유성형 믹싱 또는 니딩(Kneading) 장비는 점도가 높은 슬러리, 특히 열에 민감한 구성 요소를 처리해야 할 때 사용됩니다.
믹싱 과정에서 유성형 믹싱 또는 니딩(Kneading) 장비는 교반하기 매우 어려운 슬러리에도 적용할 수 있습니다.
PMH는 고점도 제품에 적합하고 PML은 중간 점도 제품에 적합합니다. 두 믹서에 적합한 제품의 점도가 다르기 때문에 각 믹서의 믹싱 교반기의 모양이 다릅니다. 믹싱 요소는 자체 회전 외에도 고정된 용기에서 회전 운동을 수행하므로 전체 슬러리를 효과적으로 믹싱합니다.
리튬과 같은 마모성이 강하고 거친 매체는 용적식 펌프에 의해 안전하고 부드럽게 이송됩니다. 이 펌프는 점도가 낮거나 매우 높은 고체 함유 유체 또는 배터리 생산에 사용되는 마모성이 강한 매체와 같은 이송이 어려운 매체를 이송하고 주입하기 위해 거의 모든 산업 분야에서 사용됩니다.
배터리 생산의 공정들은 모든 유속 및 압력에 대한 펌핑 솔루션에 의해 지원됩니다. 예를 들어, NEMO® 모노 펌프 및 TORNADO® 로터리 로브 펌프와 PERIPRO펌프는 고진공 조건에서도 슬러리를 강력하게 흡입할 수 있고 교반 과정에서 유체를 펌핑하기 때문에 진공 소포에 사용됩니다. 다양한 1차 원료 교반 탱크로 이송되고 고속으로 교반 된 후 펌프로 저장 탱크로 이송합니다.
특히, 모노 펌프(Progressing Cavity Pump)는 혼합 공정의 응용 분야에 사용됩니다. 이송 액체는 접착제, 전도성 액체 및 혼합 슬러리 및 전해질, UV 수지 등 입니다.
혼합 단계에서는 파우더를 원료 용매에 섞습니다. 이때 혼합된 상태의 물질을 슬러리라고 합니다.
원료 용매나 슬러리에 포함된 재료의 함량에 따라 서로 다른 유변학적 특성을 가지기 때문에 이들의 점도 변화를 파악하는 것이 중요합니다. 파우더의 함량, 섞는 속도, 힘에 따라서 점도가 달라지기 때문입니다. 슬러리의 점도 측정은 회전식 레오미터(Rotational Rheometer)인 Kinexus Series를 활용하실 수 있습니다.
혹은 원료 용매나 슬러리의 성분 분석을 위해 STA-QMS 커플링 시스템 또는 STA-GC-MS 커플링 시스템을 통하여 질량 분석 또는 가스 분석을 수행할 수도 있습니다.