CN106390791A - 一种新型锂电池制浆工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型锂电池制浆工艺及设备，本发明的工艺步骤为：先制作混合液体，然后制作浆料，最后进行高速分散。本发明的设备包括储罐、预混机、缓存罐、分散机和粉料添加装置，所述储罐连接预混机，预混机连接分散机，粉料添加装置连接为预混机，所述缓存罐一端连接储罐和预混机，另一端连接分散机，或者所述缓存罐一端连接储罐，另一端连接预混机，所述连接为管路连接。本发明通过不同的加料方式以适应不同的情况，节省了生产成本，提高了生产效率。

Description

一种新型锂电池制浆工艺及设备

技术领域

本发明涉及电池生产领域，尤其涉及一种新型锂电池制浆工艺及设备。

背景技术

目前的锂离子电池的制浆主要由自动加料系统或者人工加料系统、双行星搅拌机、分散机组成。粘接剂、溶剂、导电剂、活性物质只能单组分，分批次地进行搅拌，所需要的加料系统设备、搅拌机设备繁多，设备功率大，设备投入成本及运行成本高，制浆时间长，效率低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种新型锂电池制浆工艺，用以解决上述技术问题，减少了设备，降低了生产成本，调高了生产效率。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种新型锂电池制浆工艺，其步骤如下：

步骤1：制作混合液体

将各种物料进行混合，所述的物料为溶剂、导电剂、液体、固体或粉体，将各种物料进行混合制成混合液体，缓存；导电剂为同种或不同种导电剂Ⅰ、导电剂Ⅱ等，溶剂为本行业常用溶剂，可以是同种，也可以是不同种溶剂；溶剂和导电剂混合比例可以根据不同的需求进行配比，范围：1:1:1～100:100:100；混合液体可以在缓存罐中混合，也可以直接在预混机中混合。此处不仅限于溶剂和导电剂，还可以是其他任何需要混合的液体、固体、粉体或其他物料。

步骤2：制作浆料

将步骤1中的其中一种混合液体送到预混机中，并向预混机中加入一定量的粘接剂和活性物质，通过预混机的搅拌制成一份浆料；将步骤1中的另一种混合液体送到预混机中，并向预混机中加入一定量的粘接剂和活性物质，通过预混机的搅拌制成另一种浆料。也可同时进行不同种浆料的混合。此处不限于粘接剂和活性物质，还可以是任何制浆需要的物质或物料。所述粘接剂、活性物质和混合液体可以根据不同的需求进行配比，范围为1:1:1～100:100:100的任何比例。

步骤3：高速分散

将步骤2中获得的两种浆料通过高速分散机进行高速分散，最后得到需要的浆液；所述高速分散为在线连续式高速分散。

进一步，在步骤1进行一种混合液体混合的同时步骤2对另一种浆料进行搅拌，同时步骤3也在对浆液进行高速分散；在步骤2中对一种浆料进行搅拌的同时步骤3对另一种浆液进行高速分散，同时步骤1也再进行其他混合液体的混合；在步骤3对一种浆液进行高速分散的同时，步骤1和2也再进行各自的操作。

进一步，在所述的步骤1中，可以同时进行多种混合液体的混合，各自混合互不干扰，混合可以在预混机中直接混合；混合后的液体也可以先缓存到缓存罐中缓存。

进一步，在所述的步骤2中，可以同时进行多种浆料的搅拌，各自搅拌互不干扰，搅拌后的浆料可以直接送到分散机中进行高速分散，或等分散机中达到一定量时再进行高速分散。也可将搅拌后的浆料先缓存到缓存罐中，等缓存罐达到一定量时再将浆料泵入到高速分散机中进行分散。

进一步，在所述的步骤2中，通过自动加料装置将粘接剂和活性物质自动加入到预混机中，并且所述的自动加料装置能够实现自动计量。

进一步，在所述的步骤2中，还可以通过已经装有一定量的粘接剂和活性物质的转运装置向预混机中加入粘接剂和活性物质，当转运装置中的粘结剂和活性物质使用完时通过更换转运装置来实现粘结剂和活性物质的补给。

进一步，在所述的步骤2中，还可以手动地将一定量的粘结剂和活性物质加入到预混机中。

本发明还提供一种新型锂电池制浆设备，包括储罐、预混机和分散机，所述储罐连接预混机，预混机连接分散机，连接为管路连接。在所有的管路中，根据需要安装有出料阀、进料阀、给料阀、排料阀、给料泵、输送泵等控制装置，阀体可以是单向控制阀也可以是双向控制阀。

进一步，一种新型锂电池制浆设备还包括缓存罐，所述缓存罐一端连接储罐和预混机，另一端连接分散机；或者缓存罐一端连接储罐，另一端连接预混机；所述连接为管路连接。缓存罐可以存储大量的混合液体和浆料，对于大计量的混合液体和浆料，能起到很好的缓存作用，有利于液体或浆料搅拌的更均匀，分散的更好。

更进一步的，一种新型锂电池制浆设备还包括向预混机加料的粉料添加装置或转运料罐或上料手套箱。

进一步，所述储罐、预混机、分散机、缓存罐、粉料添加装置、转运料罐和上料手套箱各至少1个。可以根据不同的场地，不同的物料和不同的浆料效果，任意添加多个设备，同时实现多个设备同时工作，可以提高操作精度和工作效率，节省人力、物力。

所述储罐用于储存溶剂和导电剂，溶剂可以分为多种不同的或相同的溶剂，导电剂也可以为多种不同的或相同的导电剂，比如导电剂Ⅰ和导电剂Ⅱ。装有溶剂的储罐称为溶剂储罐，装有导电剂的储罐称为导电剂储罐，所述的溶剂储罐、导电剂储罐都各自与缓存罐连接，也可以直接连接预混机；所述的缓存罐用于存储导电剂Ⅰ、导电剂Ⅱ以及溶剂的混合液体，或者缓存各种浆料。所述的粘接剂和活性物质上料装置用于对粘接剂和活性物质进行加料以将粘接剂和活性物质加入到预混机中；所述的预混机将进入其中的混合液体与粘接剂、活性物质混合制成浆料；高速分散机将经过预混机混合制成的浆料进行高速分散。

进一步，所述的预混机为在线式搅拌预混机，可以对粉体材料和液体进行连续式、循环不间断的混合，可以降低功耗，加快搅拌速度。

进一步，所述粉料添加装置包括料仓、给料机和计量仓，从上到下依次连接。所述粉料添加装置还包括手动投料站或电葫芦，其分别位于料仓的上面。所述的手动投料站主要用于投放粘接剂，所述的电葫芦主要吊起大的活性物质吨袋；所述的料仓分为粘接剂料仓和活性物质料仓，粘接剂料仓用于储存粘接剂，活性物质料仓用以储存活性物质；所述给料机主要是起送料的作用；在活性物质料仓和预混机之间以及在粘接剂料仓和预混机之间分别设置有计量仓用以根据需要对进入预混机的粘结剂和活性物质进行计量。

进一步，所述的给料机用以将活性物质料仓中的活性物质和粘结剂料仓中的粘结剂运送到计量仓。

进一步，所述的粘结剂和活性物质的添加装置还可以是转运料罐，所述的粘接剂和活性物质通过定量包装和人工计量加入到转运料罐中，当需要将粘接剂和活性物质向预混机中添加时，打开转运料罐的卸料阀门即可实现，当转运料罐中的粘结剂和活性物质使用完时，通过更换转运料罐来实现粘结剂和活性物质的补给。

进一步，所述的粘结剂和活性物质添加装置还可以是上料手套箱，所述的粘接剂和活性物质通过定量包装和人工计量手动地加入到上料手套箱中，当需要将粘接剂和活性物质向预混机中添加时，打开上料手套箱的卸料阀门即可实现。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明采用了多种导电剂和溶剂先进行混合后再跟粉体的粘接剂和活性物质进行混合，实现了多种材料同时进行混合，缩短了制浆时间，提高了效率；

(2)本发明有效减少了加料系统设备和搅拌机数量，目前行业基本上是2-3台搅拌机配一台高速分散机，单台搅拌机的功率是这种在线式预混机功率的3-5倍，耗电量大；其次，因为搅拌机数量减少，给搅拌机加料的加料系统也精简了；最后，这次发明的工艺可以先把液体类的导电剂、溶剂先在缓存罐中混合，然后缓存罐中混合后的液体材料再跟粉体的材料在在线式预混机中进行预混这样可以提供工作效率，传统的是一样一样地往搅拌机中添加，效率低，混合效果不好。本发明采用了新型的在线式搅拌的预混机进行混合，效率大大提高，设备投入少，功率低，运行成本低。

(4)本发明采用了液体浆料循环，粉体材料连续投料的混合方式，混合更加均匀，混合效果更好；

(5)本发明采用多缓存罐跟预混机进行循环混合，采用多缓存罐跟分散机进行切换分散，有效提高了混合的工作效率；

(6)本发明可以采用全自动加料系统、半自动的转运料罐加料和人工手套箱加料来进行混合和分散，客户可以根据自身资金、场地和现有设备情况，自由选择加料方式，大大降低了设备投入成本。

附图说明

图1是本发明中具有自动加料装置的锂电池制浆设备

图2是本发明中采用转运料罐加料的锂电池制浆设备

图3是本发明中采用人工加料的锂电池制浆设备

图4是本发明中无缓存罐的锂电池制浆设备

图5是本发明的制浆步骤流程图

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

步骤1：将导电剂和溶剂进行混合制作混合液体。

打开溶剂储罐下方管路上的溶剂出料阀，溶剂储罐中的溶剂通过溶剂输送泵加入到预混机中；打开导电剂储罐下方的出料阀，导电剂储罐中的导电剂通过输送泵加入到预混机中；导电剂和溶剂在预混机中混合，形成液体混合物。

步骤2：制作浆料

打开计量仓下方的排料阀，计量仓中的粘接剂进入预混机，打开另一计量仓下方的排料阀，计量仓中的活性物质进入预混机。粘接剂、活性物质和液体混合物在预混机中进行搅拌混合，制成浆料。

步骤三：高速分散

打开排料阀，预混机中的浆料通过分散机给料泵泵入分散机中，以高速分散出想要的浆料。这种在线混合、搅拌和分散大大提高了工作效率，节省了单组分搅拌机的投入，降低了功耗，减少了运行成本。

如图5所示，本发明的一种新型锂电池制浆设备是这样工作的，S1：首先制作混合液体，将需要混合的各种溶剂分别装进不同的溶剂储罐，打开各个溶剂储罐的出料阀和预混机的进料阀，将储罐中的物料泵入预混机中混合；S2：然后制作浆料，打开粉料添加装置，打开转运料罐的进料口，向预混机中加入所需的粘接剂和活性物质，启动在线式预混机进行搅拌，制得所需的浆料；S3：最后高速分散，关闭预混机进料阀，打开预混机出料阀和分散机的进料阀，将浆料泵入高速分散机，关闭相应的阀门，启动在线式高速分散机进行高速分散。

S11：同时多种物料进行混合，可将溶剂储罐中的物料分别泵入到缓存罐中，先在缓存罐中进行混合，多个溶剂储罐可以将不同的溶剂分别泵入多个缓存罐中进行混合，混合后先缓存在缓存罐中；S21：在线式交替制浆，将缓存罐中的液体泵入到预混机中搅拌，搅拌好的浆料再泵入到缓存罐(可以是同一个缓存罐，也可以是另外一个缓存罐)中进行缓存，再将缓存罐(可以是同一个缓存罐，也可以是另外一个缓存罐)中的物料泵入到预混机中进行搅拌，然后再将浆料泵入到缓存罐(可以是同一个缓存罐，也可以是另外一个缓存罐)中缓存，一个缓存罐储满时，向另外一个缓存罐缓存，同时将储满浆料的缓存罐的进料阀关闭，打开其出料阀和分散机的进料阀，泵入到在线式高速分散机进行高速分散。通过缓存罐的缓存，本发明的步骤S1、S2和S3可以同时在线进行运转，互不影响，即节约时间，又可提高效率，当然也可以依次进行运转。为提高效率，本步骤中可以多台预混机和分散机同时运转。

实施例一

如图1所示，提供一种能够自动加料的锂电池制浆工艺，包括如下步骤：

步骤1：将导电剂Ⅰ、导电剂Ⅱ和溶剂进行混合制作混合液体。

打开溶剂储罐1下方管路上的溶剂出料阀4，打开溶剂加料阀16，打开溶剂加料阀12，溶剂储罐1中的溶剂通过溶剂输送泵5加入到缓存罐19和缓存罐11中；打开导电剂储罐3下方的出料阀8，打开缓存罐11上方的加料阀18打开，打开缓存罐12上方的加料阀14，导电剂储罐3中的导电剂Ⅰ通过输送泵9加入到缓存罐19和缓存罐11中；打开导电剂储罐2下方的出料阀6，打开缓存罐19上方的加料阀17，打开缓存罐11上方的加料阀13，导电剂储罐2中的导电剂Ⅱ通过输送泵7加入到缓存罐19和缓存罐11中；导电剂Ⅰ、导电剂Ⅱ和溶剂全部加入到缓存罐19和缓存罐11中混合，形成液体混合物。

步骤2：制作浆料

打开缓存罐19下方的出料阀26和预混机下方的进料阀28，关闭缓存罐11下方的出料阀24，缓存罐19中的液体混合物给料泵27加入到预混机29中，打开计量仓34下方的排料阀32，计量仓34中的粘接剂进入预混机29，打开计量仓33下方的排料阀31，计量仓33中的活性物质进入预混机29，粘接剂、活性物质和液体混合物在预混机29中进行混合。关闭浆料出料阀15，打开浆料出料阀20，在预混机29中进行混合的浆料进入缓存罐19中。粘接剂、活性物质连续加入预混机29中，缓存罐19的出料阀26打开，缓存罐11的出料阀24关闭，缓存罐19中的浆料经给料泵27加入到预混机29中，由于预混机29为在线式预混机，可以对粉体材料和液体材料进行连续式、循环混合，因此缓存罐19中的浆料循环跟粘接剂、活性物质粉体进行混合，直至缓存罐19中充满浆料。

当缓存罐19充满浆料后，打开浆料出料阀15，打开缓存罐11的出料阀24，打开预混机下方的进料阀28，关闭浆料出料阀20，关闭缓存罐19的出料阀26。缓存罐11中液体混合物经给料泵27加入到预混机29中，打开计量仓34下方的排料阀32，计量仓34中的粘接剂进入预混机29，打开计量仓33下方的排料阀31，计量仓33中的活性物质进入预混机29。粘接剂、活性物质和液体混合物在预混机29中进行混合，在预混机29中进行混合的浆料通过浆料出料阀15进入缓存罐11中。粘接剂、活性物质连续加预混机29中，预混机29采用在线式预混机，可以对粉体材料和液体材料进行连续式、循环混合，缓存罐11下方的出料阀24保持打开，缓存罐19下方的出料阀26保持关闭，缓存罐11中的浆料循环跟粘接剂、活性物质粉体进行混合，直至缓存罐11充满浆料。

步骤三：高速分散

当缓存罐19充满浆料后，关闭浆料出料阀20，缓存罐19下方的出料阀26关闭，打开高速分散机10下方的进料阀21，打开缓存罐19下方的出料阀25，缓存罐19中的浆料通过分散机给料泵22泵入分散机10中，高速分散出想要的浆料。

当缓存罐11和预混机29在进行循环式、在线混合浆料时，高速分散机10同时对经过预混机29混合好的缓存罐19中的浆料进行高速分散。当缓存罐19和预混机29在进行循环式、在线混合浆料时，高速分散机10同时对经过预混机29混合好的缓存罐11中的浆料进行高速分散。这种循环式、在线混合分散大大提高了工作效率，节省了单组分搅拌机的投入，降低了功耗，减少了运行成本。

在所述的步骤二中，还包括粘接剂和活性物质的上料过程。

将粘接剂通过手动投料站42加入到粘接剂料仓43储存，打开计量仓34的加料阀36，运行给料机38，粘接剂从粘接剂料仓43通过管路进入计量仓34中进行计量。

采用电葫芦41将装有活性物质的活性物质吨袋40吊起在活性物质料仓39的正上方，以将活性物质加入到活性物质料仓39中，然后打开计量仓33的加料阀35，运行给料机37，活性物质通过管路进入到计量仓33中进行计量。

实施例二

如图2所示，提供一种通过转运料罐加料的锂电池制浆工艺，该实施例与实施例一的区别在于添加粘接剂和活性物质的方式不同，在本实施例中，粘接剂和活性物质通过定量包装和人工计量(即将装有粘接剂和活性物质的定量包装在加入运料罐44前通过人工计量核实定量包装中所声称的重量与实际的重量是否相符以保证加入物料的重量的准确性)加入到转运料罐44中，当需要与缓存罐19和11中的液体混合物混合时，打开转运料罐44的卸料阀门，转运料罐44中的粘接剂和活性物质就会进入到预混机29中于导电剂Ⅰ、导电剂Ⅱ和溶剂的液体混合物混合制成浆料储存在缓存罐19和11中等待高速分散。

在本实施例中，由于不能直接向转运料罐44中添加粘接剂和活性物质，如果转运料罐44中的粘接剂和活性物质用完了，需要更换转运料罐44，因此相对于实施例一的自动加料，实施例二为半自动加料。

实施例三

如图3所示，提供一种通过手套箱人工加料的锂电池制浆工艺，该实施例与实施例一的区别在于添加粘接剂和活性物质的方式不同，在本实施例中，粘接剂和活性物质通过定量包装和人工计量加入到上料手套箱45中，当需要与缓存罐19和11中的液体混合物混合时，打开上料手套箱45的卸料阀门，上料手套箱45中的粘接剂和活性物质进入到预混机29中于导电剂Ⅰ、导电剂Ⅱ和溶剂的液体混合物混合制成浆料储存在缓存罐19和11中等待高速分散。

在本实施例中，当上料手套箱45中的粘接剂和活性物质用完时，不需要更换上料手套箱45，而是需要人工手动地向上料手套箱45中加入粘接剂和活性物质，相对于实施例一和实施例二，实施例三为人工加料。

实施例四

如图4所示，提供一种没有缓存罐19的锂电池制浆工艺，该实施例与实施例一的区别在于没有缓存罐19，在本实施例中，混合液体直接送入到预混机29中，混合液体与粘接剂和活性物质在预混机29中进行在线式混合、搅拌，所制得的浆料直接泵入到分散机10中进行高速分散，实现循环式、不间断的在线式制浆。设备操作简单，功率降低，效率提高。

实施例五

如图1-4所示，为了实现上述工艺，本发明还提供一种锂电池制浆设备，包括溶剂储罐1、导电剂储罐2和3、缓存罐11和19、预混机29、高速分散机10以及粘接剂和活性物质加料装置，溶剂储罐1用于储存溶剂，导电剂储罐2和3用以储存导电剂Ⅱ和导电剂Ⅰ，所述的溶剂储罐1、导电剂储罐2和3都分别于缓存罐11和19通过管路连接，所述的缓存罐11和19用于存储导电剂Ⅰ、导电剂Ⅱ以及溶剂的混合液体，所述的粘接剂和活性物质上料装置用于对粘接剂和活性物质进行上料以将粘接剂和活性物质加入到预混机29，所述的预混机29将进入其中的混合液体与粘接剂、活性物质混合制成浆料，高速分散机10将经过预混机29混合制成的浆料高速分散。

在所述的溶剂储罐1、导电剂储罐2和3、缓存罐11和19中具有搅拌机构用以对其中液体混合物进行搅拌。

所述的预混机29为在线式预混机，可以对粉体材料和液体进行连续式、循环混合。

所述的溶剂储罐1、导电剂储罐2和3、预混机29和高速分散机10在制浆时同时运行。

如图1所示，针对上述实施例一，所述的粘接剂和活性物质加料装置包括粘接剂料仓43、活性物质料仓39以及计量仓33和34，所述的粘接剂料仓43用于储存粘接剂，所述的活性物质料仓39用以储存活性物质，所述的计量仓33设置在活性物质料仓39和预混机29之间用以计量从活性物质料仓39进入预混机29中的活性物质的量，所述的计量仓34设置在粘接剂料仓43和预混机29之间用以计量从粘接剂料仓43进入预混机29中的粘接剂的量。所述的粘接剂和活性物质上料装置还包括给料机37和38，给料机37用以将活性物质料仓39中的活性物质运送到计量仓33，给料机38用以将粘接剂料仓43中的粘接剂运送到计量仓34。

如图2所示，针对上述实施例二，所述的粘接剂和活性物质加料装置包括转运料罐44，所述的粘接剂和活性物质通过定量包装和人工计量加入到转运料罐44中，当需要将粘接剂和活性物质向预混机29中添加时，打开转运料罐44的卸料阀门即可实现。

如图3所示，针对上述实施例三，所述的粘接剂和活性物质加料装置包括上料手套箱45，所述的粘接剂和活性物质通过定量包装和人工计量加入到上料手套箱45中，当需要将粘接剂和活性物质向预混机29中添加时，打开上料手套箱45的卸料阀门即可实现。

如图4所示，针对上述实施例一，所述的溶剂储罐1、导电剂储罐2和3直接将物料添加到预混机29中，同粘接剂和活性物质在预混机中进行制浆，打开出料阀46，经给料泵47将浆料泵入到分散机10中进行高速分散。

本发明还可以采用将缓存罐19连接溶剂储罐1和2和预混机29的方式，先缓存大量的混合液体，再通过预混机29搅拌后直接泵入分散机进行高速分散，制得所需的浆液。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (12)

1.一种新型锂电池制浆工艺，其步骤如下：

步骤1：制作混合液体

将溶剂和导电剂制成混合液体；

步骤2：制作浆料

将混合液体加入预混机，向预混机加入粘结剂和活性物质，搅拌制成浆料；

步骤3：高速分散

将步骤2中制得的浆料进行在线连续式高速分散，最后得到需要的浆液。

2.如权利要求1所述的一种新型锂电池制浆工艺，其特征在于：所述步骤1、步骤2和步骤3中至少2步可以同时在线进行。

3.如权利要求1所述的一种新型锂电池制浆工艺，其特征在于：所述的步骤1可以同时进行混合至少1种混合液体。

4.如权利要求1所述的一种新型锂电池制浆工艺，其特征在于：所述的步骤2可以同时在线搅拌至少1种浆料。

5.如权利要求1或4所述的一种新型锂电池制浆工艺，其特征在于：在所述步骤2中，粘接剂和活性物质可以通过自动加料装置加入到预混机中或者通过更换装有粘接剂和活性物质的转运料罐实现加料或者通过手动将一定量的粘结剂和活性物质加入到预混机中。

6.一种新型锂电池制浆设备，包括储罐、预混机和分散机，所述储罐连接预混机，预混机连接分散机，连接为管路连接。

7.如权利要求6所述的一种新型锂电池制浆设备，其特征在于：还包括缓存罐，所述缓存罐一端连接储罐和预混机，另一端连接分散机，或者所述缓存罐一端连接储罐，另一端连接预混机，连接为管路连接。

8.如权利要求6或7所述的一种新型锂电池制浆设备，其特征在于：还包括向预混机加料的粉料添加装置或者转运料罐或者上料手套箱。

9.如权利要求8所述的一种新型锂电池制浆设备，其特征在于：所述储罐、预混机、分散机、缓存罐、粉料添加装置、转运料罐和上料手套箱各至少1个。

10.如权利要求8所述的一种新型锂电池制浆设备，其特征在于：所述粉料添加装置包括料仓、给料机和计量仓，从上到下依次连接。

11.如权利要求10所述的一种新型锂电池制浆设备，其特征在于：所述粉料添加装置还包括手动投料站或者电葫芦，所述手动投料站或者电葫芦分别位于料仓的上面。

12.如权利要求6-11任一所述的一种新型锂电池制浆设备，其特征在于：所述预混机为在线式搅拌预混机。