CN104587871A - 无盲区锂离子电池电极浆料搅拌方法及装置 - Google Patents

Abstract

搅拌均浆是锂离子二次电池制造中的一个关键工序，目的是使浆料达到尽可能的均质化。目前公知的技术中使用园柱形浆料搅拌桶，其边角处曲率过大，导致存在分散缓慢的死角。本发明采用球形浆料搅拌桶，由于料筒内各处曲率一致，不会存在搅拌强度远小于平均搅拌强度的死区。采用球形料桶的优选方案是将料桶的外表面也加工为球形，并将料桶置于另一球形容器中，在浆料桶的外表面和球形容器之间放置滚珠，滚珠由滚珠保持架来保持位置，是料桶在球形容器中拥有3个旋转自由度。浆料桶由两对电机丝杆驱动，在搅拌的时候在球形容器中做2个自由度的往复旋转运动，而在和搅拌桨转动相同的自由度上不做运动。本发明采用球形的浆料搅拌桶能提高分散的效率和所得浆料的均匀度，如果在搅拌同时使料桶做2个自由度的往复旋转运动，可以加快固料的润湿。

Description

无盲区锂离子电池电极浆料搅拌方法及装置

技术领域

本发明涉及一种浆料搅拌方式，尤其是用于锂离子电池的正负极电极浆料的搅拌方法及装置。

背景技术

目前，公知的锂离子二次电池电极浆料由电极活性材料、导电剂、粘合剂和溶剂等组成。正极活性材料通常为钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂，负极活性材料通常为石墨，正极的粘结剂和溶剂一般为PVDF和NMP构成的有机体系，负极的粘结剂和溶剂则一般分别为SBR和水构成的水性体系。通过打浆使组成电极浆料的液体与多种固体物料之间的相互混合、溶解、分散，最后达到尽可能的均质化。浆料搅拌在锂电池制程中占有重要位置。搅拌达到的均匀度很大程度上决定了内阻和循环寿命等产品关键参数。目前公知的技术是使用园柱形浆料搅拌桶，浆料搅拌桶边角处曲率过大，导致该处存在分散缓慢的死角，影响了锂电池的生产质量。由于搅拌强度在料桶中的不同位置不够均匀，所以有时由人工间歇的用钢尺把盲区浆料拨到浆料搅周围，这种人工干预的补救方式一是耗费人力，二是人工操作有较大的不确定性，影响产品的一致性。

发明内容

本发明的目的是克服现有浆料搅拌桶搅拌强度在料桶中的不同位置不够均匀且需人工干预过多的问题。

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明通过在采用球形浆料搅拌桶，搅拌桨位于球心处高速旋转，这一搅拌方式由于料筒内各处曲率一致，最大曲率远小于柱形等其他形状的搅拌桶，因而当搅拌桨转速足够大时，不会存在搅拌强度远小于平均搅拌强度的死区。搅拌强度的定量度量就是流体中剪切力的大小，剪切力在粘度不变时和速度梯度成正比，曲率大的地方比如柱形料桶的底边拐角处，由于速度和速度梯度都很小，所以剪切力小，搅拌强度低。由于锂离子电池浆料并不是理想的牛顿流体，在剪切力低于阈值的时候，传质不会发生。生产实践表明，柱形料桶的拐角处有时会出现固料的团聚，这种团聚单纯加大搅拌桨的转速并不容易分散开。

进一步利用球形料桶形状对称的优势可以将浆料桶的外表面也加工为球形，并将浆料桶置于另一球形容器中，在浆料桶的外表面和球形容器之间放置滚珠，滚珠由滚珠保持架来保持位置，从而浆料桶在球形容器中拥有3个旋转自由度。浆料桶由两对电机丝杆驱动，在搅拌的时候在球形容器中做2个自由度的往复旋转运动，而在和搅拌桨转动相同的自由度上不做运动。生产实践表明，料桶如果不做运动，单纯由搅拌桨分散物料，在固体物料刚加入料桶后，固体物料倾向于浮在已润湿浆料的表面，或附着在桶壁上，尤其是负极活性材料石墨，附着在桶壁上表现出很强的直立性，延长了搅拌时间，降低了产率并增加能耗。

 

本发明的有益效果是：

用球形的浆料搅拌桶替代柱形的浆料搅拌桶，桶壁各处曲率一致，搅拌强度也就是剪切力一致，不存在分散缓慢的死角等问题，能提高分散的效率和所得浆料的均匀度，确保浆料的均一性。此外球形的浆料搅拌桶由于上半部分截面缩小，所以能减小浆料的飞溅。如果将将浆料桶置于另一球形容器中，并使其在搅拌的时候在球形容器中做2个自由度的往复旋转运动，可以加快固料的润湿和浆料的混匀。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的电极浆料搅拌方式示意图。

图中：101：电机,102：联轴器，103：搅拌桨，104：浆料桶，105：冷却水套。

具体实施方式

首先对原料进行预处理以使其脱水。预处理方式分别为，锰酸锂和PVDF120摄氏度烘烤2小时，SP和SO200摄氏度烘烤2小时，溶剂NMP使用干燥分子筛脱水。称取锰酸锂30千克,SP900克,SO390克,PVDF970克,NMP19千克。首先将NMP和PVDF加入料桶，开动图1所示的搅拌机，分散浆转速设定为800转/分，搅拌60分钟以得到均匀的胶液。然后将锰酸锂、SP、SO分别分为3份，每30分钟各加入一份，维持分散浆转速设定为800转/分。待所有粉料完全被胶液所润湿之后，将分散浆转速设定为2900转/分进行高速搅拌，持续高速搅拌240分钟。然后取300毫升浆料，使用NDJ-1型黏度计在4号转子30转每分的条件下测量黏度，根据黏度测量结果调整酌加NMP并使用和前一步相同的搅拌参数进行搅拌以达到目标粘度在5500厘泊左右。然后将正极浆料从料桶中取出过120目筛。将过筛的浆料转入下一道涂布工序进行涂布。

Claims (3)

1.一种浆料搅拌装置，尤其是用于锂离子电池的正负及电极浆料搅拌装置，包括固定在地面上的底座、盛放浆料的料桶、和由原动机带动可调速的搅拌桨，搅拌桨通过搅拌轴和传动机构与原动机相连，其特征是：采用内表面为球形的浆料搅拌桶，搅拌桨位于球心位置旋转。

2.根据权利要求1所述的一种浆料搅拌装置，其特征是：所述浆料桶的外表面也为球形，所述浆料桶置于另一球形容器中，所述浆料桶的外表面和所述球形容器之间放置滚珠，所述滚珠由滚珠保持架来保持位置，所述浆料桶在所述球形容器中拥有3个旋转自由度。

3.根据权利要求2所述的一种浆料搅拌装置，其特征是：所述浆料桶由两对电机丝杆驱动，在搅拌的时候在所述球形容器中做2个自由度的往复旋转运动，而在和搅拌桨转动相同的自由度上不做运动。