锂离子电池在能源技术发展中具有重要地位,目前锂离子电池浆料制备工艺存在效率低下、浆料分散不均匀、浆料一致性低以及出现“果冻”现象等问题。为了有效解决以上问题,提出一种锂离子电池浆料自动匀浆系统。该系统可以完成锂离子电池浆料的自动制备,另外对提高锂离子电池浆料生产效率、提高锂离子电池极片品质以及保护环境等方面均具有重要意义。主要研究内容包含以下几个方面。1.从干法混料工艺方法出发,通过功能分析,完成锂离子电池浆料自动匀浆系统的模块划分,进而分析各个模块的具体实现方式,对于常规模块,采取参考现有设备的方式,对于现有设备无法实现的特殊模块采取研发新设备的方法,将所有模块系统地组合到一起,完整地实现锂离子电池浆料干法混料整套工艺。2.系统中的粉料混合模块对应干法混料工艺中干粉混合这一道工序,顺序比较靠前,为整个系统中后续工序起到支撑作用,同时干粉混合的效果影响电池浆料的质量,因此对粉料混合模块进行深入研究。从粉料的混合理论入手,着重对料桶内的颗粒进行动力学分析。结合混料机的混料原理和颗粒运动的形态,对单个颗粒的运动、二元颗粒的碰撞和颗粒群的运动几个方面进行分析,得到料桶内粉料的运动形式。运用离散元仿真软件EDEM和流体仿真软件FLUENT分别对料桶内粉料的运动形式进行验证,仿真结果支持有关颗粒运动形式的分析。根据相似理论确定模型试验的参数比例,利用模型试验对现有锥形螺带混料机进行仿真,得到现有设备的仿真结果。结果表明现有锥形螺带混料机在进行锂离子电池浆料粉料混合时基本可以使活性物质颗粒和导电剂颗粒混合均匀,但是粘结剂颗粒粒径与其他两种颗粒差异较大,容易出现颗粒偏析现象,不能完全混合均匀。3.针对粉料混合装置存在的问题进行优化设计。首先提取影响混料机性能的关键参数,包括料筒锥度、搅拌桨转速、粉料充填率和导料管形式,采用模型试验的方法探究其对颗粒偏析现象的影响规律,采取分层的取样方式计算粘结剂颗粒混合均匀度,描述颗粒偏析现象严重程度。通过多次单一变量的模型试验,得出各参数对粘结剂颗粒的混合均匀度的影响,得到粘结剂颗粒混合均匀度取得最大值的区间。通过正交试验的方法进行优化,料筒锥度、搅拌桨转速和充填率三个因素划分为五个水平,导料管形式划分为三个水平,运用拟水平法将水平数少的导料管形式这一因素纳入到水平数多其他三个的因素中,根据经过改造之后的正交实验表安排仿真。经过极差分析并经过补充试验得出粘结剂颗粒混合均匀度达到最大值的工作条件。4.将优化前后的粉料混合装置仿真结果进行对比,得出优化前后三种颗粒各自混合均匀度随混料时间的变化情况。优化后的设备相较于优化之前大大提高粉料混料均匀度,可以实现锂离子电池正极浆料三种颗粒粉料均匀混合,为锂离子电池干法混料打下了基础。同时仿真结果从一定程度上符合实际混料经验,也从侧面验证了粉体物料颗粒模型和力学模型的正确性以及利用离散元分析对粉料混合进行仿真的可行性。