CN110465380A - 一种锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备 - Google Patents

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李伟力
小泽康典
李埃荣
王新龙
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明提供一种锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备，包括支撑腿、用于硅碳复合材料加工的综合制备罐、用于混合材料的搅拌机构、用于研磨材料的研磨球、研磨出料机构和球内散热机构，所述支撑腿固定安装在综合制备罐的底部，涉及锂电池加工领域。该锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备在散热的同时利用聚集的热能产生势能，避免粉末材料的堆积，同时加速研磨区域的热量散失，且研磨、混合与散热通过特殊的设计高效同步进行，从而有效的解决了由于研磨空间小，粉末摩擦生热快，设备高温不易散热，容易出现研磨陶瓷球高温破裂，且粉末容易成块堆积在边壁上，阻碍材料的均匀下落，影响到工作效率的问题。

Description

一种锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备
技术领域
本发明涉及锂电池加工技术领域，具体为一种锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备。
背景技术
在锂电池加工过程中为了改善导电性能，常常使用硅碳复合材料作为锂电池的负极材料，在加工过程中为了混合的彻底，会先将硅晶体研磨成细小的颗粒尽可能的粉末状，然后将碳材料加入到研磨过的硅材料中继续研磨，最大可能的研磨精细，在研磨的时候混合硅碳，然后再将混合过的材料放入到酚醛树脂前驱体的乙醇溶液中混合，为了防止研磨的材料中依旧存在大颗粒材料，所以在将硅碳混合物进入到溶液中的时候会持续研磨，这样可以尽可能减少大颗粒物质，提高工作效率，而且研磨空间小，物质进入溶液中的分量比较均匀且持续，方便溶于溶液，且制成的材料品质高，但是由于研磨空间小，粉末摩擦生热快，设备高温不易散热，容易出现研磨陶瓷球高温破裂，且粉末容易成块堆积在边壁上，阻碍材料的均匀下落，影响到工作效率，所以需要一种锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备，解决了由于研磨空间小，粉末摩擦生热快，设备高温不易散热，容易出现研磨陶瓷球高温破裂，且粉末容易成块堆积在边壁上，阻碍材料的均匀下落，影响到工作效率问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备，包括支撑腿、用于硅碳复合材料加工的综合制备罐、用于混合材料的搅拌机构、用于研磨材料的研磨球、研磨出料机构和球内散热机构，所述支撑腿固定安装在综合制备罐的底部，所述搅拌机构包括电机、转轴、螺旋混合杆和落料体，所述电机的表面固定安装有支撑杆，所述电机通过支撑杆固定安装在综合制备罐的顶部，所述电机的输出轴通过联轴器与转轴的一端固定连接，所述转轴的一端贯穿并延伸至综合制备罐的内部，所述螺旋混合杆固定安装在转轴的表面，所述落料体的表面镶嵌有若干个活动球，所述活动球的表面固定连接有活动杆，所述活动杆的表面固定连接有提料网，所述活动杆的表面与螺旋混合杆的表面滑动连接，所述研磨球的内部呈中空状，所述转轴的一端贯穿并延伸至研磨球的内部，所述转轴的表面与研磨球的内壁固定连接。
所述研磨出料机构包括用于支撑材料进行研磨的研磨体、所述研磨体的表面固定连接在综合制备罐的内壁上，所述研磨体的中心设置有研磨槽，所述研磨槽的内壁开设有出料口，所述研磨体的内部开设有空腔，所述空腔的内部固定连接有阻隔橡胶膜，所述阻隔橡胶膜的两侧与空腔内壁之间设置有负压腔和平衡腔，所述负压腔的内部固定安装有第一延时开关，所述平衡腔的内部固定安装有第二延时开关，所述研磨体的表面套接有进气管，所述进气管的一端贯穿并延伸至平衡腔的内部，所述进气管的另一端贯穿并延伸至综合制备罐的外部，所述平衡腔的内壁开设有压力喷口，压力喷口的内部和进气管的内部均固定安装有电磁控制阀和单项导气阀，所述压力喷口内部的电磁控制阀与第一延时开关的输出端电连接，所述进气管内部的电磁控制阀与第二延时开关的输出端电连接，所述研磨体的下表面和综合制备罐的内壁之间设置有融合腔，所述综合制备罐的顶部开设有进料口，所述综合制备罐的表面套接有排料管。
所述压力喷口的内壁固定连接有压力喷气管，所述研磨槽的内壁固定连接有研磨抖簧，所述研磨槽的内壁开设有滑槽，所述滑槽的内壁滑动连接有滑料块，所述滑料块的表面一体成型有若干个抖动凸块，所述抖动凸块的表面与研磨抖簧的表面滑动连接，所述滑槽的内壁固定连接有弹簧，所述弹簧的一端与滑料块的表面固定连接，所述研磨体的内部开设有与滑槽连通的冲槽，所述冲槽的内壁滑动连接有冲块，所述冲块的表面与滑料块的表面固定连接，所述冲块的表面固定连接有冲杆，所述冲杆的一端贯穿并延伸至压力喷气管的内部，所述冲杆的表面与压力喷气管的内壁滑动连接。
优选的，所述落料体的表面呈漏斗形状，所述落料体上宽下窄。
优选的，所述球内散热机构包括球内聚热片、若干个球内散热翅、轴内连通孔、散热杆和扇叶和交换口，所述球内聚热片与研磨球的内壁固定连接，所述球内散热翅片与球内聚热片一体成型，所述轴内连通孔开设在转轴的内部，所述轴内连通孔与研磨球的内部连通，所述散热杆的一端与电机的输出轴的一端固定连接，所述散热杆的另一端与扇叶固定连接。
优选的，所述球内聚热片的材料和球内散热翅的材料均包括陶瓷。
优选的，所述散热杆和扇叶均位于轴内连通孔的内部，所述散热杆与电机的输出轴同轴线，所述轴内连通孔与转轴同轴线。
优选的，所述交换口开设在转轴上，所述交换口将外部与轴内连通孔连通，所述交换口位于转轴处于综合制备罐的外部的一段上。
优选的，所述第一延时开关设置延时时间为5秒，所述第二延时开关设置延时时间为10秒，所述第二延时开关的表面固定连接有横杆，所述阻隔橡胶膜收缩时碰触到横杆。
优选的，所述综合制备罐的表面铰接有密封门，所述密封门的表面固定安装有扣锁，所述密封门的表面通过扣锁与综合制备罐的表面固定连接。
(三)有益效果
(1)本发明在使用的时候，启动电机，电机带动转轴转动，转轴带动研磨球在研磨槽内部转动并将落下来的硅碳混合物混合研磨，研磨的粉末通过出料口落入到底部的融合腔内部，此时研磨的过程会产生大量的热，平衡腔内部的气体逐步受热膨胀并通过阻隔橡胶膜压缩着负压腔的空间，当阻隔橡胶膜接触到第一延时开关的时候打开压力喷口内部的电磁控制阀，气体通过压力喷气管冲出并快速推动冲杆，冲杆通过冲块带动滑料块瞬间向下滑动，滑动的滑料块将堆积成片的粉末带动掉落脱离研磨槽的内壁，与此同时电磁控制阀会拨动研磨抖簧方便拨动材料的脱离，同时多余的气体通过冲槽和滑槽进入到研磨槽的内部不仅可以吹开材料，也可以将过剩的热能吹走，气体吹出后，同步回弹并通过横杆推动打开第二延时开关，此时进气管内部的电磁控制阀打开，外部相对低温的气体进入到平衡腔的内部，10秒后进气管内部的电磁控制阀关闭，低温气体受热膨胀的时候也会带走热量，方便研磨体的散热，然后重复上述步骤，从而可以对研磨区域持续散热和避免物料堆积。
(2)本发明通过设置搅拌机构，使用时，转轴带动螺旋混合杆转动，螺旋混合杆转动的时候将底部的材料向上推动，同时阻隔橡胶膜在转动的时候会不断的拨动活动杆，活动杆带动提料网上升，底部的材料被抬起来，上部材料在重力的作用下落下替换底部的材料，一方面可以方便上下材料的频繁混合，提高了混合的效率，另一方面，促进的上下材料的热量交换，避免研磨区域的过度高温的情况发生。
(3)本发明通过设置球内散热机构，研磨球内部的球内聚热片可以从内部吸收大量的研磨球的热量，热量聚集在各个球内散热翅上，电机的输出轴在转动的时候带动散热杆和扇叶转动，转动的扇叶产生风力可以将有限空间内部的热量快速的通过轴内连通孔和交换口排出去，也可以在于此同步的工作过程中添加少量的水进入到研磨球的内部，从而可以加速研磨球的热量散失，避免研磨球因温度过高而爆裂的情况发生，降低设备停机时间，提高了工作效率。
(4)本发明在散热的同时利用聚集的热能产生势能，避免粉末材料的堆积，同时加速研磨区域的热量散失，且研磨、混合与散热通过特殊的设计高效同步进行，从而有效的解决了由于研磨空间小，粉末摩擦生热快，设备高温不易散热，容易出现研磨陶瓷球高温破裂，且粉末容易成块堆积在边壁上，阻碍材料的均匀下落，影响到工作效率的问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明综合制备罐结构剖视图；
图3为本发明研磨体结构剖视图；
图4为本发明图3中A处结构放大图。
其中，1支撑腿、2综合制备罐、3研磨球、4电机、5转轴、6螺旋混合杆、7落料体、8支撑杆、9活动球、10活动杆、11提料网、12研磨体、13研磨槽、14出料口、15空腔、16阻隔橡胶膜、17负压腔、18平衡腔、19第一延时开关、20第二延时开关、21进气管、22压力喷口、23电磁控制阀、24单项导气阀、25融合腔、26进料口、27排料管、28压力喷气管、29研磨抖簧、30滑槽、31滑料块、32抖动凸块、33弹簧、34冲槽、35冲块、36冲杆、37球内聚热片、38球内散热翅、39轴内连通孔、40散热杆、41扇叶、42交换口、43密封门、44扣锁。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，本发明实施例提供一种锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备，包括支撑腿1、用于硅碳复合材料加工的综合制备罐2、用于混合材料的搅拌机构、用于研磨材料的研磨球3、研磨出料机构和球内散热机构，支撑腿1固定安装在综合制备罐2的底部，搅拌机构包括电机4、转轴5、螺旋混合杆6和落料体7，落料体7的表面呈漏斗形状，落料体7上宽下窄，电机4的表面固定安装有支撑杆8，电机4通过支撑杆8固定安装在综合制备罐2的顶部，电机4的输出轴通过联轴器与转轴5的一端固定连接，转轴5的一端贯穿并延伸至综合制备罐2的内部，螺旋混合杆6固定安装在转轴5的表面，落料体7的表面镶嵌有若干个活动球9，活动球9的表面固定连接有活动杆10，活动杆10的表面固定连接有提料网11，活动杆10的表面与螺旋混合杆6的表面滑动连接，研磨球3的内部呈中空状，转轴5的一端贯穿并延伸至研磨球3的内部，转轴5的表面与研磨球3的内壁固定连接。
研磨出料机构包括用于支撑材料进行研磨的研磨体12、研磨体12的表面固定连接在综合制备罐2的内壁上，研磨体12的中心设置有研磨槽13，研磨槽13的内壁开设有出料口14，研磨体12的内部开设有空腔15，空腔15的内部固定连接有阻隔橡胶膜16，阻隔橡胶膜16的两侧与空腔15内壁之间设置有负压腔17和平衡腔18，负压腔17的内部固定安装有第一延时开关19，平衡腔18的内部固定安装有第二延时开关20，研磨体12的表面套接有进气管21，进气管21的一端贯穿并延伸至平衡腔18的内部，进气管21的另一端贯穿并延伸至综合制备罐2的外部，平衡腔18的内壁开设有压力喷口22，压力喷口22的内部和进气管21的内部均固定安装有电磁控制阀23和单项导气阀24，压力喷口22内部的电磁控制阀23与第一延时开关19的输出端电连接，进气管21内部的电磁控制阀23与第二延时开关20的输出端电连接，第一延时开关19设置延时时间为5秒，第二延时开关20设置延时时间为10秒，第二延时开关20的表面固定连接有横杆，阻隔橡胶膜16收缩时碰触到横杆，研磨体12的下表面和综合制备罐2的内壁之间设置有融合腔25，综合制备罐2的顶部开设有进料口26，综合制备罐2的表面套接有排料管27，综合制备罐2的表面铰接有密封门43，密封门43的表面固定安装有扣锁44，密封门43的表面通过扣锁44与综合制备罐2的表面固定连接。
压力喷口22的内壁固定连接有压力喷气管28，研磨槽13的内壁固定连接有研磨抖簧29，研磨槽13的内壁开设有滑槽30，滑槽30的内壁滑动连接有滑料块31，滑料块31的表面一体成型有若干个抖动凸块32，抖动凸块32的表面与研磨抖簧29的表面滑动连接，滑槽30的内壁固定连接有弹簧33，弹簧33的一端与滑料块31的表面固定连接，研磨体12的内部开设有与滑槽30连通的冲槽34，冲槽34的内壁滑动连接有冲块35，冲块35的表面与滑料块31的表面固定连接，冲块35的表面固定连接有冲杆36，冲杆36的一端贯穿并延伸至压力喷气管28的内部，冲杆36的表面与压力喷气管28的内壁滑动连接。
球内散热机构包括球内聚热片37、若干个球内散热翅38、轴内连通孔39、散热杆40和扇叶41和交换口42，球内聚热片37与研磨球3的内壁固定连接，球内散热翅38片与球内聚热片37一体成型，轴内连通孔39开设在转轴5的内部，轴内连通孔39与研磨球3的内部连通，散热杆40的一端与电机4的输出轴的一端固定连接，散热杆40的另一端与扇叶41固定连接，球内聚热片37的材料和球内散热翅38的材料均包括陶瓷，散热杆40和扇叶41均位于轴内连通孔39的内部，散热杆40与电机4的输出轴同轴线，轴内连通孔39与转轴5同轴线，交换口42开设在转轴5上，交换口42将外部与轴内连通孔39连通，交换口42位于转轴5处于综合制备罐2的外部的一段上。
使用时，连接电源，启动电机4，电机4带动转轴5转动，转轴5带动研磨球3在研磨槽13内部转动并将落下来的硅碳混合物混合研磨，研磨的粉末通过出料口14落入到底部的融合腔25内部，此时研磨的过程会产生大量的热，平衡腔18内部的气体逐步受热膨胀并通过阻隔橡胶膜16压缩着负压腔17的空间，当阻隔橡胶膜16接触到第一延时开关19的时候打开压力喷口22内部的电磁控制阀23，气体通过压力喷气管28冲出并快速推动冲杆36，冲杆36通过冲块35带动滑料块31瞬间向下滑动，滑动的滑料块31将堆积成片的粉末带动掉落脱离研磨槽13的内壁，与此同时电磁控制阀23会拨动研磨抖簧29拨动材料脱离研磨槽13的内壁，同时多余的气体通过冲槽34和滑槽30进入到研磨槽13的内部吹开材料并将过剩的热能吹走，气体吹出后，16同步回弹并通过横杆推动打开第二延时开关20，此时进气管21内部的电磁控制阀23打开，外部相对低温的气体进入到平衡腔18的内部，10秒后进气管21内部的电磁控制阀23关闭，然后重复上述步骤，转轴5带动螺旋混合杆6转动，螺旋混合杆6转动的时候将底部的材料向上推动，同时阻隔橡胶膜16在转动的时候会不断的拨动活动杆10，活动杆10带动提料网11上升，底部的材料被抬起来，上部材料在重力的作用下落下替换底部的材料，上下材料热量和位置同步交换，研磨球3内部的球内聚热片37从内部吸收大量的研磨球3的热量，热量聚集在各个球内散热翅38上，电机4的输出轴在转动的时候带动散热杆40和扇叶41转动，转动的扇叶41产生风力将有限空间内部的热量快速的通过轴内连通孔39和交换口42排出去，从而完成了整个锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备的使用过程。

Claims (8)

1.一种锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备，其特征在于：包括支撑腿(1)、用于硅碳复合材料加工的综合制备罐(2)、用于混合材料的搅拌机构、用于研磨材料的研磨球(3)、研磨出料机构和球内散热机构，所述支撑腿(1)固定安装在综合制备罐(2)的底部，所述搅拌机构包括电机(4)、转轴(5)、螺旋混合杆(6)和落料体(7)，所述电机(4)的表面固定安装有支撑杆(8)，所述电机(4)通过支撑杆(8)固定安装在综合制备罐(2)的顶部，所述电机(4)的输出轴通过联轴器与转轴(5)的一端固定连接，所述转轴(5)的一端贯穿并延伸至综合制备罐(2)的内部，所述螺旋混合杆(6)固定安装在转轴(5)的表面，所述落料体(7)的表面镶嵌有若干个活动球(9)，所述活动球(9)的表面固定连接有活动杆(10)，所述活动杆(10)的表面固定连接有提料网(11)，所述活动杆(10)的表面与螺旋混合杆(6)的表面滑动连接，所述研磨球(3)的内部呈中空状，所述转轴(5)的一端贯穿并延伸至研磨球(3)的内部，所述转轴(5)的表面与研磨球(3)的内壁固定连接；
所述研磨出料机构包括用于支撑材料进行研磨的研磨体(12)、所述研磨体(12)的表面固定连接在综合制备罐(2)的内壁上，所述研磨体(12)的中心设置有研磨槽(13)，所述研磨槽(13)的内壁开设有出料口(14)，所述研磨体(12)的内部开设有空腔(15)，所述空腔(15)的内部固定连接有阻隔橡胶膜(16)，所述阻隔橡胶膜(16)的两侧与空腔(15)内壁之间设置有负压腔(17)和平衡腔(18)，所述负压腔(17)的内部固定安装有第一延时开关(19)，所述平衡腔(18)的内部固定安装有第二延时开关(20)，所述研磨体(12)的表面套接有进气管(21)，所述进气管(21)的一端贯穿并延伸至平衡腔(18)的内部，所述进气管(21)的另一端贯穿并延伸至综合制备罐(2)的外部，所述平衡腔(18)的内壁开设有压力喷口(22)，压力喷口(22)的内部和进气管(21)的内部均固定安装有电磁控制阀(23)和单项导气阀(24)，所述压力喷口(22)内部的电磁控制阀(23)与第一延时开关(19)的输出端电连接，所述进气管(21)内部的电磁控制阀(23)与第二延时开关(20)的输出端电连接，所述研磨体(12)的下表面和综合制备罐(2)的内壁之间设置有融合腔(25)，所述综合制备罐(2)的顶部开设有进料口(26)，所述综合制备罐(2)的表面套接有排料管(27)；
所述压力喷口(22)的内壁固定连接有压力喷气管(28)，所述研磨槽(13)的内壁固定连接有研磨抖簧(29)，所述研磨槽(13)的内壁开设有滑槽(30)，所述滑槽(30)的内壁滑动连接有滑料块(31)，所述滑料块(31)的表面一体成型有若干个抖动凸块(32)，所述抖动凸块(32)的表面与研磨抖簧(29)的表面滑动连接，所述滑槽(30)的内壁固定连接有弹簧(33)，所述弹簧(33)的一端与滑料块(31)的表面固定连接，所述研磨体(12)的内部开设有与滑槽(30)连通的冲槽(34)，所述冲槽(34)的内壁滑动连接有冲块(35)，所述冲块(35)的表面与滑料块(31)的表面固定连接，所述冲块(35)的表面固定连接有冲杆(36)，所述冲杆(36)的一端贯穿并延伸至压力喷气管(28)的内部，所述冲杆(36)的表面与压力喷气管(28)的内壁滑动连接。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备，其特征在于：所述落料体(7)的表面呈漏斗形状，所述落料体(7)上宽下窄。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备，其特征在于：所述球内散热机构包括球内聚热片(37)、若干个球内散热翅(38)、轴内连通孔(39)、散热杆(40)和扇叶(41)和交换口(42)，所述球内聚热片(37)与研磨球(3)的内壁固定连接，所述球内散热翅(38)片与球内聚热片(37)一体成型，所述轴内连通孔(39)开设在转轴(5)的内部，所述轴内连通孔(39)与研磨球(3)的内部连通，所述散热杆(40)的一端与电机(4)的输出轴的一端固定连接，所述散热杆(40)的另一端与扇叶(41)固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备，其特征在于：所述球内聚热片(37)的材料和球内散热翅(38)的材料均包括陶瓷。
5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备，其特征在于：所述散热杆(40)和扇叶(41)均位于轴内连通孔(39)的内部，所述散热杆(40)与电机(4)的输出轴同轴线，所述轴内连通孔(39)与转轴(5)同轴线。
6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备，其特征在于：所述交换口(42)开设在转轴(5)上，所述交换口(42)将外部与轴内连通孔(39)连通，所述交换口(42)位于转轴(5)处于综合制备罐(2)的外部的一段上。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备，其特征在于：所述第一延时开关(19)设置延时时间为5秒，所述第二延时开关(20)设置延时时间为10秒，所述第二延时开关(20)的表面固定连接有横杆，所述阻隔橡胶膜(16)收缩时碰触到横杆。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极硅碳复合材料的制备设备，其特征在于：所述综合制备罐(2)的表面铰接有密封门(43)，所述密封门(43)的表面固定安装有扣锁(44)，所述密封门(43)的表面通过扣锁(44)与综合制备罐(2)的表面固定连接。
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