CN102451638A - 高效电池浆料均质系统 - Google Patents

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顾翔
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Abstract

本发明公开一种高效电池浆料均质系统，包括依次连接的干燥器、粉体计量投加设备、预均质搅拌罐、循环均质器、聚焦式超声波分散器，该聚焦式超声波分散器与该预均质搅拌罐连接，预均质搅拌罐连接有一真空系统和一冷却温控系统，且循环均质器包含2个金属转盘，2个金属转盘间设有若干不同间隙的均质腔。本发明能有效解决电池浆料在制备过程中发生的分散、均质时间长、物料团聚、均质性不好的状况，同时，减少电池浆料混合搅拌时间。

Description

高效电池浆料均质系统
技术领域
本发明涉及一种高效电池浆料均质的系统，特别是涉及到电池浆料间隙可调、多个不同精度的全封闭均质腔串联的高速循环均质并结合超声波聚焦空化系统，可极大地改善电池浆料的混合均匀性，改善电池成品质量。
背景技术
我国已成为锂离子电池生产大国，电池生产厂总数达到数百多家，总产量达到数十亿安时以上。但我国锂离子电池生产技术一直没有核心技术，这主要是由于国内在机电控制方面的实力较日本及韩国还有差距，同时一些厂家初期投入不足，所采用的工艺大多是初级手工生产方式，质量控制难度大。正是这个原因，我国锂离子电池只能占有国际锂离子电池低端市场。而锂离子电池质量控制的关键步骤是电极片的制作，其中电极浆料的制作是关键，根据我国目前电池生产厂家的总数和近几年可能新上锂离子电池厂家数量分析，锂离子电池用电极浆料制备机械，将会有很大的市场前景。一般中型电池企业所需的制浆设备大约在4台左右，因此每年有数百台设备的需求量，特别是在近几年中，动力锂离子电池市场迅猛增加，对该设备的需求将更多。
目前传统的电池浆料的生产设备是间歇式的行星搅拌器混合装置，具有其相对的缺陷性，表现在：
1、批次分散工艺，混合分散时间长，能量消耗大；
2、混合效率低，剪切力弱，能量输入不均匀，所得浆料粒径分布宽，产品质量不稳定；
3、分散效率低，浆料中的微小粉末与液相混合极易发生团聚，造成产品性能不一致；
4、物料添加采用人工方式，污染大，清洗不方便，和空气接触时间长。
发明内容
由于现有技术存在的上述问题，本发明提出一种高效电池浆料均质系统，能有效地解决电池浆料在制备过程中所发生的分散、均质时间长，物料团聚，均质性不好的状况，同时，大幅度减少电池浆料的混合搅拌时间。
为了实现上述目的，本发明的高效电池浆料均质的系统，包括依次连接的干燥器、粉体计量投加设备、预均质搅拌罐、循环均质器、聚焦式超声波分散器，该聚焦式超声波分散器与该预均质搅拌罐连接，所述预均质搅拌罐连接有一真空系统和一冷却温控系统，且所述循环均质器包含2个金属转盘，2个金属转盘间设有若干不同间隙的均质腔。
作为本发明的进一步特征，所述所述均质腔的腔壁上加工有数百个均质槽。
作为本发明的进一步特征，所述2个金属转盘之间的距离为数微米至数十微米之间可调。
由于采用以上技术方案，本发明的高效电池浆料均质系统，可对电池浆料在短时间内进行全自动、全封闭、低能耗地混合和均质，达到电池浆料的分散和混合均匀性的要求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中循环均质器的结构图；
图3A为本发明中的均质槽的截面图；
图3B为图3A中的均质槽的侧视图。
图中，1.干燥器，2.粉体计量投加设备，3.预均质搅拌罐，4.真空系统，5.冷却温控系统，6.循环均质器，7.高效聚焦式超声波分撒器，8.进口，9.高剪切破碎区，10.均质腔，11.出口，12.电机，13.均质槽
具体实施方式
下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明的的高效电池浆料均质系统，包括依次连接的高温干燥器1、粉体计量投加设备2、预均质搅拌罐3、循环均质器6、高效聚焦式超声波分散器7，该高效聚焦式超声波分散器7与该预均质搅拌罐3连接，预均质搅拌罐3连接有一真空系统4和一冷却温控系统5，且循环均质器6包含2个金属转盘，2个金属转盘间设有若干均质腔10，均质腔10的间隙不同，均质腔的腔壁上设有若干均质槽13(如3A、3B所示)，2个金属转盘之间的距离为数微米至数十微米之间可调。
电池粉体物料经高温干燥器1去湿，通过粉体计量投加设备2，向预均质搅拌罐3进行投加，预均质搅拌器罐3同时进行预混合搅拌，真空系统4对预均质搅拌罐3进行抽真空确保罐内的空气尽量少，冷却温控系统5通过预均质搅拌罐3的冷却套和外部冷却水进行浆料的温度控制，以防浆料在搅拌过程中产生高温。物料通过预均质搅拌器3下部出口进入高效、高速循环均质器6均质后进入高效聚焦式超声波分散器7进行进一步分散，并回到预均质搅拌器3，这样反复循环直到物料均质满足要求。
如图2所示，浆料从预均质搅拌罐3下部从高效、高速循环均质器6的进口8进入均质器，其由一电机12作为动力源，首先直接进入高剪切破碎区9，通过一种特殊混合粉碎装置，将流体中的一些大粉团、粘块、团块等大小颗粒迅速破碎，并将已粉碎细化的物料重新压入各级均质腔10进行分散，每个均质腔10均由有数百个均质槽13组成，越向外延伸一级均质腔10，两个金属转盘间的精度越高，齿距越小，线速度越长，物料越均匀，同时流体逐步向径向作曲线延伸。每到一级流体的方向速度瞬间发生变化，并且受到每分钟上千万次的高速混合、剪切、摩擦、挤压研磨、颗粒粉碎等，从出口11出来，从而使物料充分达到分散、粉碎、乳化、均质、细化的目的。
如图1所示，浆料通过高效、高速循环均质器6，进入高效聚焦式超声波分散器7，在接触超声波振动变幅杆聚焦面的瞬间将就会产“超声空化”现象，即指存在于液体中的微小气泡(空化核)在超声场的作用下振动、生长并不断聚集声场能量，当能量达到某个阈值时，空化气泡急剧崩溃而释放出巨大的能量，这种空化效应能够产生上千，甚至上万个大气压的冲击波，连续地冲击混合液，使混合液中固体和液体混合、分散均匀。被均质后的浆料从出口重新回到预均质搅拌罐进入下一个混合均质流程。
但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (3)

1.一种高效电池浆料均质系统，其特征在于：包括依次连接的干燥器、粉体计量投加设备、预均质搅拌罐、循环均质器、聚焦式超声波分散器，该聚焦式超声波分散器与该预均质搅拌罐连接，所述预均质搅拌罐连接有一真空系统和一冷却温控系统，且所述循环均质器包含2个金属转盘，2个金属转盘间设有若干不同间隙的均质腔。
2.根据权利要求1所述的均质系统，其特征在于：所述均质腔的腔壁上加工有数百个均质槽。
3.根据权利要求2所述的均质系统，其特征在于：所述2个金属转盘之间的距离为数微米至数十微米之间可调。
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