Doppia planetaria

Attualmente, l'attrezzatura principale per la miscelazione dei liquami utilizzata dai produttori di batterie agli ioni di litio è il doppio miscelatore planetario, noto anche come miscelatore PD. Questo mixer è dotato di un componente di miscelazione a bassa velocità, Planet, e di un componente di dispersione ad alta velocità, Disper. Il componente di miscelazione a bassa velocità comprende due agitatori a telaio pieghevole che utilizzano la trasmissione ad ingranaggi planetari. Mentre gli agitatori ruotano e orbitano, consentono al materiale di muoversi in varie direzioni, ottenendo l'effetto di miscelazione desiderato in un tempo relativamente breve. Il componente di dispersione ad alta velocità è tipicamente caratterizzato da un disco di dispersione dentato che ruota insieme al vettore planetario mentre ruota rapidamente, esercitando intense forze di taglio e dispersione sul materiale. Questo effetto è molte volte maggiore di quello dei normali mixer. Inoltre, il componente di dispersione può essere configurato con un albero di dispersione singolo o doppio, a seconda dei requisiti specifici dell'applicazione.

Miscelazione con mulino a sfere

La miscelazione con macinazione a sfere viene spesso utilizzata anche per la preparazione di liquami per batterie agli ioni di litio, che generalmente è più comune nei laboratori. Analogamente ai metodi di miscelazione basati sulla meccanica dei fluidi, la capacità di dispersione del processo di macinazione a palle è determinata dall'equilibrio tra la frammentazione dei cluster e le velocità di riorganizzazione dell'agglomerazione, che è correlato alle proprietà delle particelle di polvere e può essere modificato mediante l'aggiunta di tensioattivi.

Nel processo di macinazione a sfere, le particelle di polvere subiscono un gran numero di cambiamenti superficiali e volumetrici, che possono portare a trasformazioni meccaniche e chimiche del materiale (come la rottura dei nanotubi di carbonio, cambiamenti nelle loro proporzioni e struttura). Possono verificarsi reazioni tra particelle, tra polvere e mezzi disperdenti (solventi e leganti) e persino tra polvere e sfere di macinazione. Anche le collisioni tra le sfere di macinazione e la turbolenza ad alto taglio del fluido locale possono causare la rottura delle molecole del legante.

Agitazione ad ultrasuoni

Attualmente, gli ultrasuoni vengono utilizzati dalle persone per la miscelazione su scala microscopica in base all'effetto transitorio di cavitazione acustica. Questo effetto deve essere generato con un'intensità ultrasonica piuttosto elevata, accompagnata dalla formazione e dalla crescita di un gran numero di microbolle. Quando la dimensione delle bolle raggiunge un certo valore critico, il tasso di crescita delle bolle aumenta rapidamente e poi si rompe istantaneamente, formando onde d'urto che disperdono agglomerati provocando al contempo alta temperatura e alta pressione locali (la pressione locale può raggiungere migliaia di atmosfere).

Un altro processo che avviene durante la miscelazione ad ultrasuoni è il flusso macroscopico del liquido. La concentrazione delle bolle di cavitazione diminuisce gradualmente lungo l'asse centrato sul generatore e le bolle si diffondono verso regioni a bassa concentrazione, facendo fluire il liquido con una velocità fino a 2 m/s. Questo flusso di fluido è sufficiente per fornire effetti di miscelazione adeguati senza la necessità di apparecchiature aggiuntive.

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