鋰電漿料車間里,粉體團聚和氣泡幾乎是同時出現的兩個問題:粉體溶得慢,料體里又裹著空氣。處理這兩件事的做法不止一種,從人工攪拌、槳葉攪拌到三輥研磨、靜置脫泡,各有各的適用場景,也各有各的邊界。
很多時候方案本身沒有對錯,差別在于工序環節與材料特性是否匹配。判斷一種做法是否合適,可以先問三個問題:這套做法能不能打開粉體團聚、能不能把氣泡排出去、能不能在批量放大后重復同樣的結果。

圖1:鋰電漿料屬于粉體高填充體系,攪拌前粉體易在液面團聚堆積
這兩種做法靠槳葉附近的剪切把料體攪動起來,設備門檻低、切換靈活,適合小批量粗混。問題在于剪切集中在槳葉周邊,遠離槳葉的區域混合強度下降;槳葉在轉動時會持續把空氣卷入料體,粘度越高,卷入的空氣越不容易自己浮出來。對高固含漿料來說,轉速提上去往往伴隨著溫升,而溫升又會改變料體的粘度與狀態。
研磨類設備解決的是團聚與細度問題,靠輥筒或研磨介質的強剪切把團塊打開,對細度要求高的體系是必要工序。但研磨解決的是顆粒問題,不是氣體問題:物料在研磨與轉移過程中仍會裹入空氣,研磨完成后通常還要另配一道脫泡工序,中間經過泵送、轉移與二次裝料,也存在二次裹氣的機會。
靜置或放到真空箱里抽氣,是成本較低的做法,適合低粘度、氣泡較大且容易上浮的體系。高固含漿料的情況不同:粘度高,氣泡上浮速度慢,且表層料體一旦開始干燥結皮,下層的空氣更難逸出,脫泡時間往往被拉得很長,料體在等待期間的狀態還可能繼續變化。
真空脫泡攪拌機把混合與脫泡放進同一個工作循環:料杯隨轉盤公轉、同時自身反向自轉,物料在容器內被反復折疊、拉伸與剪切,團聚體逐步被打開;腔體抽真空后,氣泡在低壓下膨脹、上浮并破裂,氣體被抽出。混合與脫泡之間不經過轉移環節,減少二次裹氣;無槳葉進入物料,也不存在槳葉帶出與粘壁殘留。
| 做法 | 主要解決 | 粉體團聚 | 體系氣泡 | 批量一致性 |
| 人工 / 槳葉攪拌 | 粗混、溶解 | 較弱,依賴槳葉剪切 | 攪拌中會繼續卷入空氣 | 依賴人工操作與經驗 |
| 三輥研磨 / 砂磨 | 團聚打開、細度控制 | 較強 | 不解決,需另配脫泡工序 | 工序多,轉移環節存在二次裹氣 |
| 靜置 / 真空箱 | 氣泡上浮排出 | 不解決 | 取決于粘度,高固含時耗時較長 | 等待期間料體狀態仍在變化 |
| 真空脫泡攪拌機 | 分散與脫泡同周期完成 | 公自轉層間剪切逐步打開 | 真空環境下排氣,無槳葉卷入 | 參數可記錄、可復現 |
正極材料、石墨或硅碳負極、導電劑都屬于細粉體,比表面積大,粉體顆粒之間以及粉團內部本身就帶著大量空氣。粉體直接投入液體時,這些空氣會被包裹在團塊內部,形成不易上浮的微小氣泡。
高固含漿料的粘度與屈服應力都偏高,氣泡在這種體系里的上浮速度明顯下降,靠靜置自然脫泡需要的時間被拉長。氣泡停留在料體里,還會改變局部固含量分布,讓不同位置取樣的狀態出現差異。
攪拌過程會把機械能轉化為熱量。對含溶劑的漿料體系來說,溫度上升會加快溶劑揮發、影響體系粘度,進而影響分散與排氣的效果。粘度較高、對溫度敏感的配方,通常需要給攪拌設定溫度上限,并不建議用提高轉速的方式去強行縮短時間。
漿料里的團聚顆粒與氣泡,到涂布工序會集中表現出來:團聚可能造成極片表面顆粒、厚度不均;氣泡在干燥過程中破口,可能形成針孔與漏涂點。團聚影響電極導電性能、分散不均影響電極性能,這兩類問題源頭都在漿料制備段,僅靠調整涂布參數很難補回來。
與槳葉攪拌不同,真空脫泡攪拌機不靠槳葉攪動料體。料杯固定在轉盤上隨盤公轉,同時自身反向自轉,物料在容器內被反復折疊與拉伸,顆粒之間形成層間剪切,團聚體逐步被打開、分散趨于均勻。因為攪拌件不進入物料,也就沒有槳葉帶出、粘壁殘留與槳葉附近的集中剪切。
真空與攪拌在同一個周期內進行,工藝上通常分三段安排:前段讓粉體先潤濕、把料團打開,此時接近常壓;中段轉入低壓,把料體內部的氣泡抽出來;末段回到工藝需要的真空度穩定漿料狀態。整個過程不經過轉移環節,減少二次裹氣。

圖2:打開腔體,雙工位夾具與兩只料杯
以下為一條鋰電漿料的客戶試料記錄(已去除客戶信息):材料為原液加粉體,粉體極易聚團、溶解較慢;客戶同時給出工藝上限——攪拌過程溫度不超過 50℃。試料使用 TMV-700TT 雙工位機型,單邊裝入 142g。
參數按三段組織:第一段 60 秒鐘、1500rpm 檔位,接近常壓,讓粉團緩慢浸潤、溶開;第二段 60 秒、1500rpm,轉入低壓脫泡;第三段 60 秒、1500rpm,真空度回到約 20kPa 穩定漿料。處理結束后出料溫度 20℃,遠低于客戶給出的 50℃ 上限;客戶判定達到要求,漿料細膩、無分層、表面透亮,未見團聚顆粒。
這條記錄里,第一段是控溫的關鍵——用時間換溫度,不靠提高轉速去強行打散粉團;把分散與脫泡分在兩段里完成,也避免了在同一轉速下長時間高速運行帶來的溫升。
鋰電漿料從小試到中試、量產,單批用量跨度較大,選型時按"罐數 + 建議 50% 裝載量"估算:裝載量留出空間,既避免高速運行時料體溢出,也為料體翻動和氣泡逸出留出通道。雙工位機型對稱配平后啟動,運行更平穩。
| 生產階段 | 參考單批用量 | 建議機型 |
| 配方研發、小批量試制 | 100g 級 | TMV-310TT 雙工位 |
| 中試、小批量生產 | 500g–2kg 級 | TMV-1500TT 雙工位 |
| 批量生產 | 100KG以上 | TMV-70000TTC-R 雙工位 |
設備容量覆蓋 1ml–200L,小試確定的分段節奏與裝載量可以按同比例平移到放大階段,減少更換設備帶來的重復驗證。含溶劑、對溫度敏感的體系,可選配水冷溫控模塊帶走攪拌摩擦熱,減少溫度波動對漿料粘度的影響。

圖3:TMV-700TT 真空脫泡攪拌機(雙工位)
對比的目的不是否定其他做法。小批量手工打樣、只需要粗混后交給下游工序的場合,人工與槳葉攪拌仍然簡單直接;粉體本身容易分散、體系對含氣量不敏感、也不做涂布用途的材料,靜置脫泡就能滿足要求;對細度有硬性指標的配方,研磨或砂磨工序依然是必需的。
適合把分散與脫泡合并到一個密閉周期里完成的,通常是這類情況:固含量高、粉體團聚明顯、單批用量有一定規模、對含氣量與批次一致性都有要求,且不希望物料在工序之間多次轉移。
不能。真空脫泡攪拌機解決的是體系內的氣體與均勻性問題,團聚的打開依靠潤濕與剪切。對細度有嚴格要求的漿料,仍需要研磨、砂磨等分散工序配合,真空脫泡攪拌機承擔的是分散之后的混合、均化與除氣這一段。
不是。在真空腔體內,物料與氣體是一起被處理的,轉速的作用是讓料體不斷翻新、給氣泡創造逸出通道。轉速與時間的組合需要按材料試驗確定,轉速過高可能帶來溫升與料體狀態漂移,尤其對含溶劑、對溫度敏感的體系并不劃算。
時長取決于漿料的流變特性、固含量、裝載量與處理方式。更穩妥的做法是同條件留存對照樣,比較處理前后在相同觀察方式下的狀態差異,以涂布工序的驗收指標為準,而不是單獨追求某一個時間數字。
思邁達成立于 2010 年,是高新技術企業與專精特新企業,專注真空脫泡攪拌機與真空攪拌設備的研發與制造。設備年銷量超過 1500 臺,容量覆蓋 1ml–200L,服務 LED、半導體、新能源、電子膠粘與涂料油墨等領域;廠房面積 10000+ 平米、專業人才 170+、專利 80+ 項,與 40+ 個國家的 3000+ 家企業合作,其中包括 22 家世界 500 強、56 家中國 500 強與 160 家上市公司。
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