在严格的污染控制和ATEX防爆要求下，哪些混合机适用于电池材料中的正极和负极粉末？
在锂离子电池的生产中，正极和负极材料的混合工艺对质量起决定性作用，并与安全密切相关。合适的混合机必须达到所需的混合均匀度、尽可能保护颗粒结构、限制不良异物的混入，并纳入相匹配的防爆方案之中。
NMC、NCA、LFP或LCO等正极材料，以及石墨、硅基复合材料或钛酸锂等负极材料，在粒径、堆积重量、磨蚀性、湿度敏感性及电导率方面存在明显差异。因此，允许的污染程度及所需的混合强度，必须针对每种配方和每个工艺阶段单独确定。并非每一种电池产品都必然具有粉尘爆炸性或对湿度特别敏感，这须依据实际的物料特性加以评估。
对于活性材料、导电添加剂及其他粉体组分的干式混合，有多种混合原理可供选择。锥形螺旋混合机尤其适用于剪切敏感、带涂层或易碎的颗粒。其缓慢的混合运动可实现温和的三维产品翻转。当机械负荷低及良好的可排空性是首要考量时，此类设备尤为适用。
犁刀式和强力混合机具有较高的混合强度和较短的混合时间。它们适用于流动性良好至中等的粉体，以及含添加剂和团聚体的配方。但只有在充分研究了所需能量输入、可能产生的磨损，以及对颗粒结构的影响之后，才可使用附加的粉碎工具。
双轴桨叶式混合机在处理较大批量和较高产量时可能是一种良好的解决方案。它们能产生强烈的对流式产品运动，既可用作间歇式混合机，也可在经适当调整的方案中用于连续工艺。此时起决定性作用的是均匀的加料方式、合适的卸料设计以及对可能出现的分离现象的控制。
容器混合机和滚筒式混合机尤其适用于小批量、开发数量及频繁的产品切换场景。当容器同时兼作运输和混合容器时，可减少倒料环节。这有助于减少开放式接口、清洁工作量及潜在的交叉污染。声共振混合机在处理小批量和特殊混合任务时可作为一种替代方案。由于容器内没有接触产品的混合工具旋转，可减少机械工具磨损。但其对产量、容器规格及配方的适用性须逐案核查。
浆料制备的要求与干式混合不同。活性材料、导电添加剂、黏结剂和溶剂必须实现润湿、分散，必要时还须脱气。行星式和双行星式混合机适用于高黏度电极浆料，尤其是在需要真空操作的情况下。分散器、溶解器或转子-定子系统有助于实现润湿及团聚体分散。对于分散度要求极高的场合，可能需要后置的湿法研磨工序。
污染控制始于所有接触产品材质的选择。不锈钢可能适用于许多应用场景，但并不一定自动是最佳选择。若个别金属或金属颗粒属于关键控制对象，则须针对具体产品规格，有针对性地确定材质、表面及允许的磨损速率。电抛光不锈钢表面可改善可清洁性并减少黏附。涂层、工程陶瓷或聚合物衬里同样可能适用，但须就磨损、颗粒释放、化学稳定性及可清洁性进行评估。
密封件、轴承和轴贯穿部位同样是重要的污染来源。密封系统必须防止产品渗入轴承区域，并防止润滑剂或磨屑进入混合腔体。根据工艺不同，可采用气体吹扫密封、阻气系统或低接触密封方案。产品流中设置的磁选分离器可捕集铁磁性异物，但无法识别所有金属或非金属污染物，因此不能替代预防性污染控制策略。
良好的可清洁性可减少不同正负极化学体系之间的交叉污染。合适的清洁方法取决于产品、黏结剂、溶剂及所需的纯度要求。干式清洁、人工清洁、WIP或CIP方案均须针对具体情况评估其适用性。对于湿度敏感材料，湿式清洁可能需要额外的干燥和放行步骤。清洁效果应通过有记录的方法加以验证。
ATEX设计须根据针对具体产品和具体工艺的风险评估来确定。评估内容包括粉尘爆炸性、最小点火能量、最大爆炸压力、最小点火温度、电导率，以及必要时的溶剂气氛等。对于具有粉尘爆炸性的粉末，混合机内部空间可评定为20区。加料、卸料或滤网部位的区域，根据排放情况可能被划为21区或22区。对于溶剂，还须额外评估可能存在的气体或蒸气区域。
一套有效的防护方案可将惰化、点火源避免与结构性防爆措施相结合。惰化时，须借助氮气或氩气将含氧量控制在针对具体产品确定的氧气极限浓度以下。耐压或耐真空结构可能因此成为必要条件。若无法可靠排除爆炸事件的发生，则可考虑采用耐压冲结构、泄爆装置、抑爆系统或隔离装置。
所有导电性设备部件都必须纳入接地及电位均衡方案之中。这包括混合机、工具、管道、滤网、容器及移动式容器。可对温度、转速、振动、轴承及密封件进行监测，以便及早发现摩擦或部件过热等机械点火源。所需的温度等级取决于实际的物料特性及可能出现的最高表面温度。
对于单一混合机类型，并不存在普遍适用的推荐方案。对于温和的干式混合，锥形螺旋混合机或其他低速运行的立式系统通常较为适用。对于强度较高的干式混合及较高的产量要求，犁刀式、强力或双轴混合机则较为合适。对于高黏度电极浆料，行星式混合机、溶解器及其他分散系统较为适用。
最佳选型来自使用原始物料开展的试验。届时应综合评估混合均匀度、颗粒保护、磨损、污染、可排空性、可清洁性、能量输入及ATEX要求。唯有如此，才能使混合机与配方、生产规模及安全要求相匹配。
amixon®如此低污染、温和且安全地混合电池材料，如正极和负极粉末
电池材料对混合技术提出了很高要求。正极和负极粉末应实现均匀分布、尽可能温和地处理，并在混入不良异物极少的条件下加以处理。同时，细微、导电、磨蚀性强或湿度敏感的粉体，可能对防爆、惰化、密闭性及可清洁性提出特殊要求。
因此，amixon®会根据具体配方、原料特性、纯度要求、批量大小及预定的工艺流程来规划混合设备。核心重点在于干式混合工艺、预混、均质化、配方混合，以及必要时结合的混合与真空工艺。
通过匹配材质实现污染防护
所有接触产品材质的选择，是设备设计的核心组成部分之一。根据磨蚀性、化学稳定性及允许的污染程度，可采用耐磨钢材、经淬硬的混合工具、硬质合金型号或陶瓷涂层。起决定性作用的不仅是耐磨性本身，同样重要的是评估在长期机械负荷下，哪些颗粒可能进入产品之中。
正极和负极配方可能含有导电炭黑、涂层颗粒或球形造粒物等敏感成分。SinConvex®和SinConcave®螺旋混合工具可产生大范围的整体流动。它们覆盖整个混合腔体内的产品，支持实现强烈同时又相对温和的翻转运动。局部剪切和撞击负荷可由此得到降低。
目标是实现可重复且统计学意义上均匀的混合，即便配方成分在粒径、堆积重量和浓度上存在差异。能否达到所要求的混合均匀度，取决于产品、配方、填充率及混合时间。因此，amixon®会在技术中心使用原始产品对关键混合任务加以验证。
近乎无残留且低分离的卸料
混合均匀度应在卸料过程中同样得到保持。ComDisc®部件有助于实现混合腔体的残留排空，并可降低卸料过程中发生分离的风险。KoneSlid® KS可实现快速卸料，并能限制混合机内料堆的形成。
可达到的残留排空效果始终取决于产品特性。水分、颗粒形状、磨蚀性、内聚力及配方均会影响混合机内残留物料的多少。但通过对混合腔体、混合工具和出料部件进行协调一致的设计，可显著减少这一残留量。这对于高价值活性材料、频繁的配方切换以及对批次纯净度要求较高的场合尤为重要。
ATEX、惰化与真空工艺
对于具有粉尘爆炸性的粉末或含溶剂的工艺，混合机可按符合ATEX要求的防护方案进行设计。混合腔体是否评定为20区，以及对电气和机械设备的要求，取决于针对具体产品和具体工艺的风险评估结果。
对于易氧化或湿度敏感的活性材料，可在惰性气体条件下作业。VMT和AMT系列的气密设备可按真空操作及惰化要求进行设计。根据设备型号和工艺要求的不同，可实现绝对压力低至约5毫巴的真空范围。由此可在同一密闭工艺空间内实现混合、脱气，必要时还可实现真空混合干燥。
耐压或耐压冲结构可作为整体防爆方案的组成部分。所需的具体设计取决于产品的安全技术特征值、最大爆炸压力、安装现场情况，以及与前后相连设备部件的接口。
覆盖至大规模生产的设备规格
amixon®提供从技术中心混合机到大容积生产设备的全系列混合技术。HM双轴混合机的标准规格最大可达20立方米，特殊型号最大可达50立方米。Gyraton® GM可按约10至100立方米范围内的大容积批量进行设计。
Gyraton®混合筒仓专为大批量粉体的均质化而开发。当需要在后续工艺步骤之前，对大量前体、原料或中间产品进行均质化处理时，该设备尤为适用。均匀的进料混合物有助于使后续工艺运行更加稳定，并减少整体工艺链中的波动。
但Gyraton®混合筒仓并不能替代用于湿法化学、煅烧、超细粉磨、酸浸、浮选、结晶或沉淀的专用设备。其功能在于高效地实现大批量散装物料的均质化，以及必要时的受控卸料。
在技术中心使用原始产品开展试验
投资决策之前，amixon®会先使用原始产品对混合任务进行验证。在位于帕德博恩总部的技术中心，配备有30余台不同规格的测试设备。此外，在日本、印度、泰国、中国、韩国及美国还设有配套技术中心。
试验可在贴近实际的填充率、批量规模，以及预定的温度和压力条件下进行。评估内容包括混合均匀度、产品保护、能量输入、磨损、可排空性、可清洁性及可重复性。运营方或外部实验室的颗粒及污染分析可纳入试验方案。记录在案的试验结果，为生产设备的选型及设计提供了可靠依据。
卫生化设计作为基础
amixon®卫生化设计有助于提升可清洁性并最大限度减少产品残留。混合腔体与混合工具均采用无缝焊接并打磨处理。混合工具仅在上部支承。因此可省去接触产品的下部轴贯穿部位。
配备OmgaSeal®密封件的大型Clever-Cut®检修门，可便捷接触所有接触产品的表面。低死区的出料部件及可选配的集成清洗喷枪，支持干式或湿式清洁。根据产品和市场要求，设备可适配食品、制药、化工或电池材料生产领域的卫生、法规及清洁技术要求。
因此，amixon®将缓慢的旋转运动、高混合均匀度、极低的残留量、低污染的结构设计，以及可按ATEX、惰化、耐压或耐压冲要求设计的混合技术结合在一起。amixon®尤其擅长处理对产品保护、受控卸料、可清洁性及工艺安全性要求极高的干燥、高要求粉体均质化任务及大容积混合任务。