리튬 배터리 분체용 초음파 진동 스크린 사례 연구

프로젝트 배경

본 사례 연구는 고니켈 삼원계 양극재(NCM) 및 인산철리튬 (LFP) 전구체 분말의 연구 및 대규모 생산을 전문으로 하는 중국 내 신에너지 배터리 소재 제조업체에 초점을 맞춥니다.

생산 공정에서 하소된 양극 전구체 재료는 리튬 배터리 제품의 일관성, 안전성 및 높은 에너지 밀도를 보장하기 위해 엄격한 입도 분급을 거쳐야 합니다. 고객의 기존 선별 공정은 전통적인 진동체; 를 사용했지만, 300메시 이상의 초미세 분말, 특히 리튬 배터리 분말용 초음파 진동체를 처리할 때 시스템은 다음과 같은 문제를 자주 겪었습니다.

고객이 직면한 핵심 문제

심각한 망막힘(블라인딩)
고니켈 양극재는 입도가 매우 미세합니다(목표 선별 범위: 325–500메시). 반데르발스 힘과 정전기 흡착으로 인해 망 표면에 심각한 블라인딩과 피막 형성이 발생하여 유효 선별 면적이 크게 감소합니다. 고객은 교대당 2~3회 라인을 중단하고 수동 청소를 해야 했으며, 이는 리튬 배터리 분말의 연속 생산에 심각한 영향을 미쳤습니다.

낮은 선별 효율 및 정확도 저하
지속적인 막힘으로 인해 기존 시스템의 선별 효율은 크게 변동했습니다. 미분 통과율이 충분하지 않아 조대 입자가 합격품에 혼입되었고, 많은 양의 미분이 조대 분획에 잔류했습니다. 이는 원자재 낭비를 초래할 뿐만 아니라 리튬 배터리 소재의 전기화학적 일관성에도 부정적인 영향을 미쳤습니다.

정전기 및 응집 문제
건식 공정 조건에서 재료는 강한 정전기를 띠게 되어 입자 응집 및 유사 조대 입자 형성을 초래합니다. 이는 정확한 입도 분포를 방해하고 리튬 배터리 분말 선별의 효율을 저하시켜 사용 가능한 미분의 수율 손실을 크게 발생시킵니다.

생산 병목 현상 및 높은 유지보수 비용
체망 청소를 위한 빈번한 셧다운은 설비 가동률을 낮추고 생산 능력 확장을 방해했습니다. 동시에 수동 청소는 노동 강도를 증가시키고 체망에 기계적 마모를 유발하여 선별 공정의 소모품 비용을 더욱 증가시켰습니다.

Jiarui Machinery가 제공한 초음파 진동체 솔루션

리튬 배터리 분말 선별 응용 분야의 위 과제를 해결하기 위해 Jiarui Machinery의 기술 팀은 현장 조사 및 재료 테스트를 수행하고 리튬 배터리 분말 가공용 JR-C-1000 초음파 진동체를 기반으로 한 맞춤형 솔루션을 권장했습니다.

참고: 초음파 진동체

핵심 구성

초음파 시스템
이 시스템은 38kHz 고주파 초음파 전원 공급 장치와 트랜스듀서를 통합하여 전기 신호를 고주파 기계적 진동으로 변환하고 체망에 직접 전달합니다. 이는 리튬 배터리 분말용 초음파 진동체의 핵심 기술로, 초미세 분말 선별 시 망 막힘을 효과적으로 방지합니다.

부착 방지 및 내식성 처리
재료 특성에 따라 선별기의 모든 제품 접촉 부품(체망 프레임 포함)은 PTFE(테플론) 코팅으로 처리됩니다. 이는 재료 부착을 방지하고 리튬 배터리 전구체 분말의 잠재적 미량 부식 성분에 대한 내성을 제공합니다.

맞춤형 체망
고장력, 고정밀 스테인리스 스틸 망이 채택되었으며 목표 분급점은 400메시(약 38μm)입니다. 망은 초음파 시스템과 시너지 효과를 내어 안정적이고 정밀한 리튬 배터리 분말 선별을 달성합니다.

작동 모드
이 장비는 이중 구동 시스템. 으로 작동합니다. 하부 진동 모터는 3차원 기계적 진동을 생성하여 재료의 균일한 분포와 전방 이송을 보장합니다. 동시에 중첩된 초음파 진동은 체망에 고주파, 저진폭 미세 진동을 생성하여 입자 부착력과 정전기력을 효과적으로 파괴하고 리튬 배터리 분말 가공용 초음파 진동체의 안정적인 작동을 보장합니다.

고객 피드백 및 운영 결과

장비 설치 및 시운전 후 1개월간의 연속 생산 모니터링을 통해 고객은 다음과 같은 피드백을 제공했습니다.

• 막힘 문제 완전 해결: 초음파의 고주파 진동은 체망을 지속적인 “자동 세척” 상태로 유지하여 재료가 망 구멍에 부착되는 것을 방지합니다. 고객은 체망 청소를 위한 다운타임 없이 72시간 연속 무중단 운전을 달성하여 생산 능력을 완전히 확보했습니다.
• 선별 정확도 및 효율성 대폭 개선: 통계에 따르면 목표 입도 범위(400메시)의 제품 선별 수율은 약 75%에서 98% 이상으로 꾸준히 증가했습니다. 제품 입도 분포의 농도(Span 값)가 크게 개선되었으며 배치 일관성은 고급 고객의 요구 사항을 충족합니다.
• 수율 대폭 증가: 응집 및 막힘으로 인한 미분 손실이 사실상 제거되어 전체 원자재 수율이 약 5% 증가했으며 상당한 경제적 이점을 제공합니다.
• 안정적이고 신뢰할 수 있는 작동: 이 장비는 12~24시간 연속 산업 운전을 지원합니다. 초음파 시스템은 추가 냉각 장치 없이도 안정적으로 작동합니다. 출하 전 2시간 전부하 테스트를 통해 신뢰성을 검증했습니다.

비교표

리튬 배터리 분말용 초음파 진동 스크린이 가져온 개선 효과를 명확히 평가하기 위해, 도입 전후 성능을 아래에 요약합니다:

성능 지표	Before (Vibrating Screen)	도입 후 (JR-C-1000 초음파 진동 스크린)
스크린 막힘	심각한 막힘 발생, 교대당 2~3회 수동 세척 필요	자동 세척, 운전 중 막힘 없음
연속 운전	청소를 위한 빈번한 셧다운	72시간 연속 운전 달성
스크리닝 효율	불안정, 미분 통과율 약 75%	안정적, 통과율 98% 이상
입자 균일성	불량, 입도 분포가 넓음	매우 균일한 입도 분포
재료 수율	막힘으로 인한 미분 손실이 큼	수율 약 5% 증가
유지보수 요구 사항	높은 인건비 및 스크린 마모	최소 유지보수 필요
생산 안정성	중단 및 불안정	안정적인 산업용 연속 운전

리튬 배터리 분말용 초음파 진동 스크린의 장점

그만큼 리튬 배터리 분말 적용 분야의 초음파 진동 스크린 다음과 같은 주요 장점을 제공합니다:

• 막힘 방지 및 자가 세척: 고주파 초음파 진동은 초미세 분말, 고정전기 재료, 응집되기 쉬운 재료로 인한 스크린 막힘 문제를 근본적으로 해결합니다.
• 고정밀 선별: 200–635 메시(18–75 μm) 범위의 초미세 분말 정밀 분급에 특히 적합하며, 선별 정확도가 1%–70% 향상됩니다.
• 생산 능력 및 수율 증가: 안정적이고 막힘 없는 운전으로 선별 용량이 0.5–10배 증가하고 재료 낭비가 줄어듭니다.
• 특수 재료 적응성: PTFE 코팅과 같은 맞춤형 솔루션으로 점착성, 부식성 또는 고순도가 요구되는 재료를 처리할 수 있습니다.

초음파 진동 스크린의 대표적인 적용 분야

산업	대표 재료
신에너지 재료	리튬 배터리 양극/음극 분말, 자성 분말, 합금 분말
분말 야금	몰리브덴 분말, 텅스텐 분말, 니켈 분말, 코발트 분말
화학 및 코팅	탄화규소, 탄화붕소, 석영 분말
식품 산업	전분, 설탕 분말, 분유, 커피 분말
제약	원료 의약품 분말, 한약 분말
세라믹 재료	알루미나, 세라믹 분말, 연마 분말

결론

이 프로젝트는 JR-C 시리즈 초음파 진동 스크린이 리튬 배터리 분말 처리에서 초미세 분말 선별의 막힘, 저정밀, 낮은 수율과 같은 업계 전반의 문제를 효과적으로 해결함을 입증합니다.

기계적 진동과 초음파 에너지를 결합하여 이 시스템은 생산 효율성과 제품 균일성을 크게 향상시키며, 측정 가능한 경제적 이점을 제공합니다.

맞춤형 초음파 진동 스크린 솔루션

Jiarui Machinery 다양한 산업 및 재료 조건에 맞는 완전 맞춤형 선별 솔루션을 제공합니다.

Φ400 mm에서 Φ1800 mm 범위의 표준 모델과 다음을 포함한 맞춤형 시스템을 제공합니다:

• 불활성 가스 보호 선별 시스템
• 통합 세척 또는 냉각 기능
• 고순도 적용을 위한 GMP/FDA 적합 설계

리튬 배터리 분말 선별에 어려움을 겪고 계시다면 재료 사양과 공정 요구 사항을 제공해 주십시오. 당사 엔지니어링 팀이 전문적인 선정 지침과 맞춤형 솔루션을 제공해 드리겠습니다.

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