硅碳復合負極材料高剪切分散機

硅碳復合材料特點在于儲鋰容量高。硅碳復合負極材料采用“core-shell”結構，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。這種設計的機理在于硅碳復合材料的體積膨脹由石墨和無定形包覆層共同承擔，有效避免負極材料在嵌鋰脫鋰過程中因巨大的體積變化和應力而粉化。硅碳復合負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理難以產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。同時硅碳復合材料基合金也存在成本過高問題，納米硅碳復合材料的價格極其昂貴，尤其是尺寸小于50nm的硅，這使得硅碳復合負極材料成本較高，日本一家企業(yè)的產品成本大概在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。

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

超高速分散機的高的轉速和剪切率對于獲得超細微懸浮液是非常重要的。根據一些行業(yè)特殊要求，思峻公司在GR2000系列的基礎上又開發(fā)出GRS2000超高速剪切乳化機機。其剪切速率可達14000rpm，線速度可以達到44m/s。在該速度范圍內，由剪切力所造成的湍流結合專門研制的電機可以使粒徑范圍小到納米級。剪切力更強，乳液的粒經分布更窄。由于能量密度高,無需其他輔助分散設備,可以達到普通的高壓均質機的400BAR壓力下的顆粒大小.在該速度范圍內，由剪切力所造成的湍流結合專門研制的電機可以使粒徑范圍小到納米級。剪切力更強粒經分布更窄。由于能量密度高,無需其他輔助分散設備。

超高速分散機是高效、快速、均勻地將一個相或多個相(液體、固體)進入到另一互不相溶的連續(xù)相(通常液體)的過程的設備的設備。當其中一種或者多種材料的細度達到微米數量級時，甚至納米級時，體系可被認為均質。當外部能量輸入時，兩種物料重組成為均一相。高剪切均質機由于轉子高速旋轉所產生的高切線速度和高頻機械效應帶來的強勁動能，使物料在定、轉子狹窄的間隙中受到強烈的機械及液力剪切、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）。高剪切均質機從而使不相溶的固相、液相、氣相在相應熟工藝和適量添加劑的共同作用下，瞬間均勻精細的分散乳化，經過高頻管線式高剪切分散均質乳化機的循環(huán)往復，***終得到穩(wěn)定的高品質產品。

影響分散乳化結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 乳化頭的齒形結構（分為初齒，中齒，細齒，超細齒，約細齒效果越好）

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，流量越小，效果越好）

5 循環(huán)次數（越多，效果越好，到設備的期限，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-轉子 間距 (m)

由上可知，剪切速率取決于以下因素：

– 轉子的線速率

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

速率V= 3.14 X D（轉子直徑）X 轉速 RPM / 60

硅碳復合負極材料高剪切分散機