當負極石墨分級後，粗顆粒混入細顆粒中時，業界稱之為「粗顆粒夾帶」。這在現場的空氣分級機和渦輪分級機中是一個常見問題，但它會直接影響鋰離子電池負極材料的批次一致性。本文面向兩類讀者：一類是需要逐步故障排除指南的工廠製程工程師，另一類是希望避免購買石墨生產線上容易出現粗顆粒夾帶問題的設備的採購團隊。
1. 粗粒化殘留的症狀和後果
確認粗顆粒夾帶最直接的方法是檢查粒徑分佈。在分級合格的負極石墨中，D50 應穩定在 10 至 25 μm 左右，D90 和 D100 值也應保持在控制範圍內。如果 D100 明顯增加，或完成粉末中持續出現粗顆粒和亮斑，則表示粗顆粒漏過了分級輪。一旦發生夾帶，塗層通常會出現刮痕和電極壓實不均勻，隨後出現內阻增大和容量波動。取幾個樣品測量粒徑分佈；如果 D100 值波動較大，則問題通常出在設備狀況或製程參數上，而不是原料本身。
2. 粗粒化現象的六個常見原因
根據實際出現頻率，主要原因有六種。如果某個原因與設備選擇相關，則會在旁邊註明相關的購買考量。
原因一：分級機轉子轉速過低。分級輪依靠離心力將粗顆粒甩回分級區。當轉速過低時，切割點會增大，粗顆粒會隨氣流進入細顆粒出口。購買時，請檢查分級輪的最大葉尖轉速和頻率調整範圍，並預留足夠的餘裕。
原因二：系統風量過大。較高的風量會增加攜帶能力，將本應落回分級區的大顆粒物帶出。任何提高風量的運作條件都會增加夾帶風險。
原因三：進料速度過快。進料過快會提高分級區的固氣比，導致顆粒間互相干擾，粗顆粒容易從分級輪上漏過。進料系統的穩定性決定了這個問題發生的頻率。
原因四：分級輪和密封件磨損。長時間使用後，葉片與密封圈之間的縫隙會增大，導致粗顆粒洩漏。這是最隱密的原因，很容易與轉速或氣流問題混淆。購買時，務必仔細查看分級輪的磨損處理和密封方式。
原因五：物料分散不良。石墨質地輕盈，容易結塊。如果分散噴嘴堵塞或二次風關閉，結塊的石墨顆粒就會像細顆粒一樣通過分級輪。
原因六：原料過粗或粒度不均勻。如果上游破碎控制不當，給料粒度超過分級機的設計極限，下游調整就會非常困難。購買前請務必確認給料粒度範圍，以免選錯機器。
3. 六個故障排除步驟，由易到難
首先檢查轉子轉速。與製程流程單進行比對，確認實際轉速與設定值相符，排除變頻器故障和皮帶打滑的可能性。如果切割尺寸過大，請先將轉速重設為標準值，然後重新檢查。
然後檢查氣流和壓力差。觀察主風扇風門開度和系統壓力差，並與上次正常生產運作進行比較。如果氣流過高，則關閉風門並觀察D100是否下降。作為參考，負極石墨精細分級時，分級輪的葉尖速度通常在40至90公尺/秒範圍內；製程流程單為最終依據。
接下來，驗證進料速率。檢查給料機是否已校準，以及出料是否均勻。間歇性夾帶通常與計量波動有關。
然後檢查分級輪和密封件。停機後，檢查葉片磨損狀況以及輪子與殼體之間的徑向間隙是否超過規格。以出廠基準值為參考；當磨損達到基準值的約 1.5 倍時，安排維修或更換，並更換任何變形或脫落的密封圈。
然後檢查分散系統。清潔分散噴嘴，確認二次空氣壓力在設計範圍內，並檢查密封蓋和管道內的積垢情況。
最後，核實原料。取樣進行粒度分析。若原料本身不符合規格，則需與上游供應商協調，在調整分級前穩定原料品質。
4. 記錄表是故障排除的基礎
最終目標並非一次性修復，而是保持其穩定運作。每次出現異常情況時，請記錄以下四個參數。隨著時間的推移，日誌會揭示分級輪的磨損和劣化趨勢，以便您在部件影響產品之前進行更換。
| 範圍 | 正常範圍（參考值） | 這次跑步 | 筆記 |
| 轉子速度 | 每份工藝單 | ||
| 系統風量 | 以正常批次為基準 | ||
| 系統壓力差 | 以正常批次為基準 | ||
| 進料速率 | 名目容量上限 |
5. 選擇設備時需要注意的三件事
對於買家而言，不要僅根據價格來比較氣流分級機。應重點關注以下三點。首先，分級輪的密封方式和耐磨處理，決定了長期使用中夾帶現象的發生頻率。其次，進料和分散系統的穩定性，因為進料波動是影響細粉品質的隱形殺手。第三，製造商的售後響應能力，能否提供遠端故障排除指導，並快速供應密封圈和分級輪等替換零件，這遠比價格上的微小差異更有價值。
6. 常見問題
1）石墨分級中粗粒殘留的三大最常見原因是什麼？
轉子轉速低、風量大、分級輪或密封件磨損是現場最常見的三種情況，可以依照從易到難的順序進行檢查。
2）在空氣分級機上，什麼轉子速度可以防止粗顆粒帶出？
沒有固定值。對於負極石墨的精細分級，分級輪的輪尖速度大多在40～90 m/s範圍內，最終依據是製程單和尺寸複檢結果。
3）分級輪何時需要更換？
當徑向間隙磨損至出廠基準值的 1.5 倍左右，或當顆粒尺寸分佈開始明顯向上偏移時，就應該安排更換。
4）電池品質分類是否是衡量電池一致性的底線？
粗粒物料夾帶並非難事。只要從速度、氣流、進料、磨損、分散和原料這六個面向入手，大多數情況都能當天解決。對於反覆出現且常規檢查難以發現的問題，您可以提供尺寸資料和現場參數，以便我們進行遠端故障排除。如需選購空氣分級機、密封圈或分級輪更換件，請直接與我們聯絡。
史詩粉末
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— 艾米麗·陳, 工程師
