CN107744750B - 一种防团聚搅拌罐及其在溶解方面的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防团聚搅拌罐，包括表面带有微孔阵列的搅拌臂，以及带有粉化喷嘴的喷嘴盘；所述搅拌臂内设有与所述微孔阵列连通的中空通道，能够供流体通过并经由微孔阵列喷出；所述搅拌臂内活动套装有能够使所述微孔阵列开启和封闭的内套管，所述内套管在封闭所述微孔阵列时能够与所述搅拌臂同步运动。本发明能够降低分散物在分散剂中团聚现象的发生提高分散效率。

Description

一种防团聚搅拌罐及其在溶解方面的应用
技术领域
本发明属于锂离子电池制造设备技术领域，具体涉及一种防团聚搅拌罐及其在溶解方面的应用，特别适用于粘结剂CMC的快速溶解。
背景技术
随着电动汽车的大力发展，动力电池的市场需求近年来得到迅猛增长，国内外锂电池制造商为满足市场需求，正在大力扩大电池产能。同时，锂电池正负极主材的价格节节攀升，再加上人工成本不断增加，锂电厂商必须在不影响电池性能的前提下，设法消减制造成本，才能够有较强的市场竞争力和一定的利润空间。在锂电池的制造过程中，制浆工序复杂且耗时比较长，该工序在锂电池的制造成本中占有较大的比例，尤其是负极制浆涉及到羧甲基纤维素粉末(CMC)的预溶解，溶解过程容易形成团聚胶团且耗时较长，严重影响了制浆效率。如何快速高效的完成CMC预溶解，降低该过程的时间，较少该过程的人工成本和提高设备利用率越来越受到各锂电厂商的重视。
目前锂离子电池负极粘结剂的制备流程，主要是将羧甲基纤维素粉末(CMC)加入去离子水中，通过低转速长时间搅拌来促使CMC溶解的。现有溶解方式容易造成CMC团聚产生胶团，胶团无法溶解导致CMC胶液溶度产生变化，形成的胶团在经过搅拌桨及罐壁时容易受到很大的剪切力，使CMC分子链遭到损坏，影响CMC分子的性能进行恶化锂电池的电化学性能，同时在分散胶团时，需要较长的溶解时间，降低生产效率。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种防团聚搅拌罐，能够降低分散物在分散剂中团聚现象的发生提高分散效率。
本发明的防团聚搅拌罐，包括表面带有微孔阵列的搅拌臂，以及带有粉化喷嘴的喷嘴盘；所述搅拌臂内设有与所述微孔阵列连通的中空通道，能够供流体通过并经由微孔阵列喷出；所述搅拌臂内活动套装有能够使所述微孔阵列开启和封闭的内套管，所述内套管在封闭所述微孔阵列时能够与所述搅拌臂同步运动。
其中，所述搅拌臂采用电机或高压空气作为动力源，优选的转速在5rad/min-15rad/min；所述搅拌臂还连接有水压调整阀，优选的，所述搅拌臂的微孔阵列的喷水量在0.1m3/h至1m3/h；所述喷嘴盘连接有粉末烟化装置。
其中，所述微孔阵列的孔径优选为10μm-200μm。
其中，所述微孔阵列的孔径自所述搅拌臂的底部至顶部递减，优选的递减方式为孔径大小依等差数列分布。
其中，所述搅拌臂的直径大小自上而下递减，优选为倒梯形或倒三角形。
其中，所述喷嘴盘的粉化喷嘴直径在0.1mm-1mm。
其中，所述搅拌臂至少为一个，可旋转设置于搅拌罐的盖体中部；所述喷嘴盘也设置至少一个，固定于搅拌罐的盖体上并位于所述搅拌臂外周，所述盖体上还设有能够供所述内套管通过并与所述搅拌臂配合从而控制所述微孔阵列开启和封闭的通道。
其中，所述盖体上还可旋转设置有主搅拌桨，所述主搅拌桨具有侧面竖直向下延伸的竖向桨杆和底部横向设置的横向桨杆。
其中，所述盖体被固定装置固定，所述搅拌罐的罐体底部设置有升降装置，能够带动所述罐体升降，从而实现罐体与盖体之间的开启和盖合。
本发明还提供了所述防团聚搅拌罐在CMC分散方面的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：能够为分散过程分别提供浸润和溶解两个工序，能够加强分散物在分散剂中的浸润效率及缩短溶解时间，避免分散物在分散过程中形成胶团，防止分散物在溶解过程中因剪切力较大而破坏分子结构，改善产品性能的发挥。本发明的设备尤其适用于加强粘结剂CMC的分散，能够提高生产效率，降低锂电池的制造成本及提高锂电池的循环保持率等电化学性能，具有重大的生产实践意义。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造的结构示意图；
图2为喷嘴盘部分的结构示意图；
图3为搅拌臂部分的结构示意图。
1-搅拌臂；11-微孔阵列；2-喷嘴盘；21-粉化喷嘴；3-内套管；4-盖体；5-主搅拌桨；51-竖向桨杆；52-横向桨杆；6-罐体；7-升降装置。
具体实施方式
下面将详细说明本发明。
本发明提供的防团聚搅拌罐的结构示意图如图1所示，包括表面带有微孔阵列11的搅拌臂1，以及带有粉化喷嘴21的喷嘴盘2；所述搅拌臂1内设有与所述微孔阵列11连通的中空通道，能够供流体(水)通过并经由微孔阵列11喷出；所述搅拌臂1内活动套装有能够使所述微孔阵列11开启和封闭的内套管3，所述内套管3在封闭所述微孔阵列11时能够与所述搅拌臂1同步运动。
本发明提供的防团聚搅拌罐能够将粉体分散过程分为浸润和溶解两个工序，以锂离子电池中难分散的CMC为例，浸润工序中，去离子水通过微孔阵列11雾化进入搅拌罐，同时CMC粉末通过喷嘴盘2的粉化喷嘴21以“CMC烟雾”的方式加入到搅拌罐中，使得CMC分子与水分子能够有较大的接触面积以及足够的浸润速度及浸润效果，提高单位CMC分子的瞬间含水量，通过水分子隔断CMC分子，避免CMC分子链之间发生物理交联产生团聚现象，进而因胶团的大剪切而破坏CMC分子链。在CMC粉末完成浸润后，将剩余计量的去离子水加入搅拌罐中(可以采用微孔阵列加入，也可以通过另外设置的注水孔等其他方式加入)通过搅拌进行溶解工序，将微孔阵列11通过内套管3进行封闭，一方面可避免CMC胶液浸润或堵塞微孔阵列，另一方面可增强搅拌臂的机械强度，然后可以通过搅拌完成溶解工序。本装置能够有效降低CMC分子在溶解过程中的破坏几率和缩短溶解时间，同时可避免因形成胶团而导致CMC溶液发生变化，进而影响锂电池负极配比而恶化循环保持率等电化学性能。
其中，所述搅拌臂1可采用电机或高压空气作为动力源，用于控制其转速，优选的转速在5rad/min-15rad/min；所述搅拌臂1还连接有水压调整阀(图未示)，用于控制微孔阵列11的喷水量和压力，优选的，所述搅拌臂1的微孔阵列11的喷水量在0.1m3/h至1m3/h；所述喷嘴盘2连接有粉末烟化装置，能够通过压缩空气将CMC粉末稀释到一定浓度后经过喷嘴盘投放至搅拌罐。
其中，所述微孔阵列11的孔径优选为10μm-200μm，合适的孔径大小有利于形成足够细化的流体雾滴。
其中，所述微孔阵列11的孔径自所述搅拌臂1的底部至顶部递减，优选的递减方式为孔径大小依等差数列分布，孔径的分布方式设计有利于在管体内形成阶梯分布的流体雾滴，有利于提高CMC粉末的浸润速度和效果。
其中，所述搅拌臂1的直径大小自上而下递减，优选为倒梯形或倒三角形，有利于提高流体雾化效果和分布。
其中，所述喷嘴盘2的粉化喷嘴21直径在0.1mm-1mm，有利于提供足够细化的粉末，以近似多颗粒状态投入搅拌罐中，避免CMC粉末在浸润不充分的条件下发生团聚。
其中，所述搅拌臂1至少为一个，可旋转设置于搅拌罐的盖体4中部；所述喷嘴盘2也设置至少一个，固定于搅拌罐的盖体4上并位于所述搅拌臂1外周，所述盖体4上还设有能够供所述内套管3通过并与所述搅拌臂1配合从而控制所述微孔阵列11开启和封闭的通道。
其中，所述盖体4上还可旋转设置有主搅拌桨5，所述主搅拌桨具有侧面竖直向下延伸的竖向桨杆51和底部横向设置的横向桨杆52，能够起到增强搅拌，促进溶解的作用。
其中，所述盖体4被固定装置固定，所述固定装置可以为固定架等常规结构，所述搅拌罐的罐体6底部设置有升降装置7，所述升降装置7可以为升降气缸等常规结构，能够带动所述罐体6升降，从而实现罐体6与盖体4之间的开启和盖合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种防团聚搅拌罐，包括表面带有微孔阵列的搅拌臂，以及带有粉化喷嘴的喷嘴盘；所述搅拌臂内设有与所述微孔阵列连通的中空通道，能够供流体通过并经由微孔阵列喷出；所述搅拌臂内活动套装有能够使所述微孔阵列开启和封闭的内套管，所述内套管在封闭所述微孔阵列时能够与所述搅拌臂同步运动。
2.根据权利要求1所述的防团聚搅拌罐，其特征在于，所述搅拌臂采用电机或高压空气作为动力源；所述搅拌臂还连接有水压调整阀；所述喷嘴盘连接有粉末烟化装置。
3.根据权利要求1所述的防团聚搅拌罐，其特征在于，所述搅拌臂转速在5rad/min-15rad/min；所述搅拌臂的微孔阵列的喷水量在0.1m3/h至1m3/h。
4.根据权利要求1所述的防团聚搅拌罐，其特征在于，所述微孔阵列的孔径为10μm-200μm。
5.根据权利要求1所述的防团聚搅拌罐，其特征在于，所述微孔阵列的孔径自所述搅拌臂的底部至顶部递减。
6.根据权利要求1所述的防团聚搅拌罐，其特征在于，所述搅拌臂的直径大小自上而下递减。
7.根据权利要求1所述的防团聚搅拌罐，其特征在于，所述搅拌臂为倒梯形或倒三角形。
8.根据权利要求1所述的防团聚搅拌罐，其特征在于，所述喷嘴盘的粉化喷嘴直径在0.1mm-1mm。
9.根据权利要求1所述的防团聚搅拌罐，其特征在于，所述搅拌臂至少为一个，可旋转设置于搅拌罐的盖体中部；所述喷嘴盘也设置至少一个，固定于搅拌罐的盖体上并位于所述搅拌臂外周，所述盖体上还设有能够供所述内套管通过并与所述搅拌臂配合从而控制所述微孔阵列开启和封闭的通道。
10.根据权利要求9所述的防团聚搅拌罐，其特征在于，所述盖体上还可旋转设置有主搅拌桨，所述主搅拌桨具有侧面竖直向下延伸的竖向桨杆和底部横向设置的横向桨杆。
11.权利要求1-10任一项所述的防团聚搅拌罐在CMC分散方面的应用。
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