在電池勻漿工藝中，**雙螺桿制漿機（Twin-screw Slurry Mixer）**是用于高效混合高粘度正負極漿料的核心設備，其通過雙螺桿協同剪切、捏合與輸送作用，實現納米級粉體（如活性材料、導電劑）與溶劑的均勻分散，確保漿料穩定性（粘度偏差≤±3%）與一致性（固含量CV值≤0.5%）。以下是針對電池勻漿工藝的雙螺桿制漿機解決方案：

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### **一、功能需求與挑戰**

1. **漿料特性適配**  

  - **高固含量**：正極漿料固含量達50%~70%，粘度＞20,000cP（需高強度剪切）。  

  - **納米分散**：炭黑、CNT等導電劑需分散至D90＜500nm（防止團聚影響導電性）。  

  - **低金屬污染**：Fe、Cu異物管控≤30ppm（避免電池內短路）。  

2. **工藝痛點**  

  - 傳統行星攪拌機效率低（混合時間＞4小時）、能耗高（＞100kWh/噸漿料）。  

  - 漿料分層與顆粒沉降導致涂布缺陷（如面密度波動＞±3%）。  

  - 設備清洗困難（換料耗時＞6小時），交叉污染風險高。  

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### **二、雙螺桿制漿機系統設計**

#### **1. 核心結構與技術**

| **模塊**               | **功能描述**                                                                 | **技術要點**                                                                 |

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| **雙螺桿系統**         | 同向/異向旋轉螺桿（長徑比40:1~60:1），分段式設計（輸送、剪切、捏合區）       | 螺桿元件鍍碳化鎢/陶瓷（耐磨壽命≥10,000小時），表面鏡面拋光（Ra≤0.2μm）       |

| **溫控系統**           | 分段溫控夾套（-20℃~200℃）與螺桿內冷通道（防局部過熱）                       | PID**控溫（±1℃），適應NMP揮發（正極）與水系溶劑（負極）                     |

| **驅動與傳動**         | 高扭矩伺服電機（功率50~500kW）+行星齒輪箱（傳動效率≥95%）                    | 扭矩密度≥15Nm/kg，支持0.1~600rpm無級變速（能耗≤0.08kWh/kg漿料）               |

| **真空脫泡系統**       | 多級真空腔（真空度≤-0.098MPa），集成消泡劑自動添加模塊                        | 漿料含氣量＜0.1%，孔隙率下降50%（提升涂布均勻性）                             |

| **在線監測**           | 粘度計、激光粒度儀、金屬檢測儀實時反饋數據                                   | AI算法動態優化螺桿轉速與溫度（分散度D90誤差≤5%）                              |

#### **2. 智能化與潔凈設計**

- **密閉防污染**  

 - 全不銹鋼316L焊接結構，雙端面機械密封（泄漏率＜0.01mL/h），N?惰性氣體保護（氧含量＜0.5%）。  

- **自清潔系統**  

 - 螺桿快拆設計+CIP在線清洗（高壓溶劑噴射+超聲波），清洗后殘留≤10ppm（滿足NCM/LFP切換要求）。  

- **數據集成**  

 - 通過OPC UA接入MES系統，記錄工藝參數（轉速、溫度、真空度）、質量數據（粘度、粒度）及設備健康狀態。  

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### **三、應用場景與配置方案**

| **場景**                | **特殊需求**                   | **定制化設計**                                                             |

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| **高鎳三元正極漿料**    | 高氧化活性（需超低氧環境）     | 全程N?保護（氧含量＜0.1%），螺桿鍍氮化鈦涂層（防金屬析出）                    |

| **硅碳負極漿料**        | 高膨脹性（體積變化＞300%）     | 高剪切螺桿元件（轉速≥800rpm）+預分散模塊（納米硅顆粒包覆）                   |

| **水系負極漿料**        | 易揮發（控溫＜40℃）            | 低溫螺桿（-10℃~50℃）+真空脫泡（水分蒸發量≤0.3%）                            |

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### **四、實施效益對比**

| **指標**         | **傳統行星攪拌機**           | **雙螺桿制漿機**             | **提升效果**               |

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| 混合時間         | 4~6小時                    | 0.5~1.5小時                | 產能提升3~5倍             |

| 分散均勻性       | D90=1~3μm                  | D90≤0.5μm                  | 電芯內阻降低15%~20%       |

| 能耗效率         | ＞100kWh/噸漿料            | ≤50kWh/噸漿料              | 運營成本下降40%~50%       |

| 換料清洗時間     | 6~8小時（人工）            | ≤0.5小時（全自動CIP）      | 設備利用率提升80%         |

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### **五、關鍵技術難點與對策**

1. **納米粉體分散不足**  

  - **對策**：多級剪切區設計（齒形盤+反螺紋元件），集成在線超聲波分散（頻率40kHz）。  

2. **高粘度漿料傳質差**  

  - **對策**：螺桿非對稱螺紋優化（輸送效率提升30%），夾套分區溫控（ΔT≤1℃）。  

3. **金屬異物混入風險**  

  - **對策**：全陶瓷材質螺桿與缸體（硬度≥HRA90），在線金屬檢測+自動截留裝置。  

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### **六、未來技術趨勢**

1. **數字孿生優化**  

  - 基于CFD（計算流體力學）模擬漿料流場，優化螺桿構型與工藝參數（轉速、溫度梯度）。  

2. **AI工藝閉環**  

  - 機器學習實時預測漿料性能（如粘度、固含量），動態調整螺桿運行參數。  

3. **零排放制造**  

  - 溶劑回收系統（冷凝+吸附）實現NMP循環利用率≥95%，碳足跡降低60%。  

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### **七、供應商選型建議**

- **國際品牌**：德國，Cope，rion（高剪切分散）、日，本東，芝機械（耐腐蝕設計）。  

- **國內領，先**：科倍，隆（南京，）機，械（定制化方案）、上海，新，威（高性價比）。  

- **關鍵參數**：  ，

 - 產能：0.5~10噸/小時（模塊化擴展）  

 - 螺桿直徑：50~200mm（長徑比可調）  

 - 防護等級：IP67（防塵防水），Ex d IIB T4（防爆型）  

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通過雙螺桿制漿機的部署，電池企業可實現勻漿工藝的**高效化、精密化、綠色化**，顯著提升電芯能量密度、循環壽命及生產良率。選型時需重點關注漿料特性（粘度、固含量）、分散度要求及與涂布設備的協同匹配，必要時通過CFD仿真驗證混合流場與熱管理效能。