鋰電池攪拌混合工藝主要是將溶劑、導電劑、粘連劑、添加劑、活性物質(zhì)混合加入攪拌裝置進行攪拌的過程。其目的在于降低體系的非均一性（相、溫度、濃度等），以達到所需要的工藝效果。

EDEM離散元仿真研究電池混合過程

正極漿料由粘合劑、導電劑、正極材料等組成；負極漿料則由粘合劑、石墨碳粉等組成。?正、負極漿料的制備都包括了液體與液體、液體與固體物料之間的相互混合、溶解、分散等一系列工藝過程。

通過EDEM與CFD耦合仿真，能夠評估鋰電池攪拌混合效果，并分析影響鋰電池混合效果的因素，從而優(yōu)化正負極漿料攪拌效率，改善充放電性能，并提高電池容量。

• 對攪拌過程各組分粒子進行著色，直觀評估其混合效果

• 計算攪拌過程各區(qū)域各組分的濃度，制成混合效率曲線

• 檢測攪拌過程固體含量和漿料粘度變化情況

正負極漿料攪拌效率分析

目前基于數(shù)值模擬研究的鋰電池攪拌混合過程主要分為兩種：1. 宏觀上對攪拌裝置建模，改變攪拌速度、攪拌時間、攪拌溫度；2. 微觀上利用化學反應機理進行相關(guān)參數(shù)調(diào)控。

其中，對攪拌裝置建模包括改變槽徑，槽底的幾何形狀（平底，圓底，橢圓底，錐底），攪拌器的形狀和幾何尺寸，攪拌器的安裝位置和葉片個數(shù)。

• 攪拌時間

  隨攪拌時間的延長，漿料粘度趨向于一個穩(wěn)定值而不再變化，此時攪拌均勻。

• 攪拌速度

  當攪拌速度過快時，會導致漿料里面產(chǎn)生氣泡，導致電池質(zhì)量嚴重下降；當攪拌速度過低時，不僅會增加時間成本，還有可能導致一些固體顆粒無法懸浮。

• 攪拌溫度

  攪拌溫度會影響漿料的粘度，隨著溫度的升高，漿料粘度會逐漸降低最后趨于穩(wěn)定。當漿料的粘度減少時，攪拌機攪拌時受到的阻力減少，從而提高攪拌效率。

• 葉輪層數(shù)（槳葉數(shù)量）

  當槳葉數(shù)量增加時，槳葉邊緣區(qū)域平均流速逐漸減小，停滯時間延長，導致整體流場分布更均勻。

  通過仿真分析可以發(fā)現(xiàn)隨著攪拌槳的葉片數(shù)量增加，混勻效率呈先升高后降低的趨勢。

• 槽底形狀

  平底槽和錐型槽容易產(chǎn)生粒子堆積導致攪拌不完全，而碟形槽功耗較大，一般選取曲面底槽來做為電池攪拌裝置。仿真結(jié)果與實際結(jié)果相同。

• 攪拌器的葉輪離底高度

  當葉輪離底太近時，槽底的顆粒堆積導致功耗增加，甚至導致葉輪啟動困難；當葉輪離底太遠時，對槽底顆粒的懸浮作用會減弱。

  攪拌器的葉輪通常較為合適的高度為槽徑的四分之一左右。

攪拌器強度分析

攪拌器的變形和斷裂會嚴重影響攪拌過程，降低攪拌效率，還有可能將部分攪拌器碎件混入電池中。

通過EDEM與有限元耦合仿真，對攪拌器進行作業(yè)過程的結(jié)構(gòu)強度分析，輸出變形、應力、應變云圖，可以直觀看出結(jié)構(gòu)薄弱點。對應力集中或變形區(qū)域進行結(jié)構(gòu)強度優(yōu)化，保證其作業(yè)過程的結(jié)構(gòu)強度。