CN111716615A - 一种混炼装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混炼装置及其使用方法，属于电化学储能器件电极工艺的机械制备领域。该混炼装置包括：至少三个混炼辊；所有混炼辊的中心轴线均平行，且从上至下呈S形设置；混炼辊两两相邻，相邻两个混炼辊之间形成辊缝；最上方的辊缝的入口为混炼装置的入料口；最下方的辊缝的出口为混炼装置的出料口。利用本发明能够实现连续生产，大大提高了效率，并减轻了操作人员的劳动强度；而且该混炼装置能够用于各种需要混炼工序的工艺中。

Description

一种混炼装置及其使用方法

技术领域

本发明属于电化学储能器件电极工艺的机械制备领域，具体涉及一种混炼装置及其使用方法。

背景技术

电化学储能器件的电极是由活性物质、导电剂和胶黏剂等材料组元构成的，其制造工艺是通过不同的方式方法混合材料，结合不同的工艺手段将混合物粘附于集流体上构建成电极极板。

目前使用的方法是把活性物质，导电剂和粘接剂混合在一起，混合好的膏料在混炼装置中制成膜，然后经过辊压装置形成电极膜。所述混炼装置是将混合物从膏料混炼成能够折叠的单层膜，如果混炼次数少，膏料会形成断续的片状，即有的地方连接，有的地方不连接，呈碎块状，或者虽然能形成连续的膜状但是连续膜的强度太低，在经过辊压装置的辊压时容易断裂，因此膏料要经过多次混炼才能够形成强度符合要求的可以被折叠的单层膜。

现有的混炼装置只有两个混炼辊，膏料经过混炼辊后需要人工将其翻转上来再次进入同一个混炼装置进行混炼，来回多次才能形成符合要求的膜，因此无法实现连续生产，且效率低，劳动强度大。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种混炼装置及其使用方法，能够连续生产膜，提高效率，降低劳动强度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种混炼装置，包括：至少三个混炼辊；

所有混炼辊的中心轴线均平行，且从上至下呈S形设置；

混炼辊两两相邻，相邻两个混炼辊之间形成辊缝；

最上方的辊缝的入口为混炼装置的入料口；

最下方的辊缝的出口为混炼装置的出料口。

与同一个混炼辊相邻的两个混炼辊分别位于该混炼辊的上方、下方；将该混炼辊的中心轴线与位于其上方的混炼辊的中心轴线所在的平面作为第一平面，将该混炼辊的中心轴线与位于其下方的混炼辊的中心轴线所在的平面作为第二平面，所述第一平面、第二平面对称设置在该混炼辊的中心轴线所在的水平面的上方、下方。

所述第一平面与所述第二平面的夹角优选为90度。

在最上方的辊缝的入口处、最下方的辊缝的入口处分别设置有挡板。

优选的，所述挡板包括两块与混炼辊的中心轴线垂直的立板；每块所述立板的一个侧边为弧形边，该弧形边与上方的混炼辊的外壁贴合；每块所述立板的底边为弧形边，该弧形边与下方的混炼辊的外壁贴合；每块所述立板的两条弧形边的交点紧贴在上方的混炼辊和下方的混炼辊形成的辊缝的入口处。

在中间各个辊缝的入口处分别设置有溜槽。

优选的，所述溜槽包括依次平滑连接的左侧板、弧形板和右侧板；所述左侧板的左侧边为弧形边，该弧形边与上方的混炼辊的外壁贴合，所述左侧板的右侧边与所述弧形板的左侧边连接；所述右侧板的左侧边与弧形板的右侧边连接，所述右侧板的右侧边为弧形边，该弧形边与上方的混炼辊的外壁贴合；所述左侧板的顶边、弧形板的顶边、右侧板的顶边相连形成溜槽的顶边，所述溜槽的顶边呈具有弧形底的V字形；所述左侧板的底边、弧形板的底边、右侧板的底边相连形成溜槽的底边，所述溜槽的底边呈具有弧形底的V字形，同时溜槽的底边与下方的混炼辊的外壁贴合；所述左侧板的左侧边与底边的交点紧贴在上方的混炼辊和下方的混炼辊形成的辊缝处；所述右侧板的右侧边与底边的交点紧贴在上方的混炼辊和下方的混炼辊形成的辊缝处。

每个所述混炼辊均采用可调温辊子，每个可调温辊子的表面温度能够在0～350℃之间进行调节。

优选的，每个可调温辊子的表面温度能够在0～250℃之间进行调节。

所述混炼装置的使用方法包括：

将混合好的膏料从所述混炼装置的入料口处的两个立板之间连续放入；

膏料从最上方的辊缝出来后，被溜槽挤压进入第二个辊缝，从第二个辊缝出来后，被溜槽挤压进入第三个辊缝，以此类推，直到被最下方的辊缝的入口处的两个立板挤压进入最下方的辊缝内，最后从所述混炼装置的出料口输出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用本发明能够实现连续生产，大大提高了效率，并减轻了操作人员的劳动强度；而且该混炼装置能够用于各种需要混炼工序的工艺中。

附图说明

图1为本发明混炼装置的结构示意图；

图2为混炼装置中的挡板的结构示意图；

图3为混炼装置中的溜槽的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

本发明提供一种混炼装置，所述混炼装置能够把多种活性物质混合物从膏状混炼成连续单层电极膜。

所述混炼装置如图1所示，包括：多个混炼辊101(图2所示的实施例中包括4个混炼辊，分别为第一个混炼辊1、第二个混炼辊2、第三个混炼辊3和第4个混炼辊4)、溜槽102、挡板105。

所述混炼装置采用多个混炼辊两两相邻且从上至下呈S形设置，即第一个混炼辊1位于第二个混炼辊2的右上方(左上方)，第二个混炼辊2位于第三个混炼辊3的左上方(右上方)，第三个混炼辊3位于第四个混炼辊4的右上方(左上方)，以此类推，这样，第一个混炼辊1与第二个混炼辊2之间形成第一个辊缝，第二个混炼辊2与第三个混炼辊3之间形成第二个辊缝，第三个混炼辊3与第四个混炼辊4之间形成第三个辊缝，以此类推，从上至下形成多个辊缝，也就能够实现多次混炼，第一个辊缝的入口即为混炼装置的入料口，最后一个辊缝的出口即为混炼装置的出料口。

具体的，与同一个混炼辊相邻的两个混炼辊分别位于该混炼辊的上方、下方，将该混炼辊的中心轴线与位于其上方的混炼辊的中心轴线所在的平面作为第一平面，将该混炼辊的中心轴线与位于其下方的混炼辊的中心轴线所在的平面作为第二平面，所述第一平面、第二平面对称设置在该混炼辊的中心轴线所在的水平面的上方和下方；所述第一平面与所述第二平面的夹角优选为90度，这样能够更好地保证膏料在重力的作用下顺利通过各个辊缝，且能够保证有足够的空间放置各个混炼辊的轴承。即使调节相邻两个混炼辊之间的辊缝，由于调节的距离很小，所以该夹角的变化也非常小，例如可能变成90.01度，两个平面还是基本保持相互垂直的状态。

每个所述混炼辊101均采用可调温辊子，每根可调温辊子的表面温度可以调节(采用现有的可调温辊子即可，在此不再赘述)，优选的，其表面温度能够在0～350℃之间进行调节，更优选的，能够在0～250℃之间进行调节。而且，相邻的两个混炼辊之间的辊缝也可以单独自由调节(采用现有的调节两辊之间的中心距的装置即可，在此不再赘述)。另外，相邻的两个混炼辊均为差速运转，速度比值为1.2～1.5，不管是上面的混炼辊的速度快还是下面的混炼辊的速度快，只要相邻的两个混炼辊的速度达到该比值即可，两者之间一定的差速比能够形成相应的剪切力，该剪切力能够将膏体内的高分子聚合物拉成纤维状。

为了保持混炼后电极膜的宽度和将膏料聚拢，本发明在相邻两个可调温辊子之间均设置有所述溜槽102或者挡板105。所述挡板的作用是限制进料和出料的宽度，所述溜槽的作用是把前一个辊缝出来的料聚集起来输入下一个辊缝。可以根据实际需要在各个辊缝处设置溜槽或者挡板，优选的，在第一个辊缝的入口处、最后一个辊缝的入口处分别设置挡板，在中间各个辊缝的入口处分别设置溜槽，这样膏料在进入第一个辊缝前被挡板限制在一定宽度内，在进入中间各个辊缝之前通过溜槽将膏料聚集起来，在进入最后一个辊缝前膏料被挡板限制在一定宽度内，保证了最后出料的宽度。

所述挡板的结构如图2所示，包括两块与混炼辊的中心轴线垂直的立板，每块立板的一个侧边为弧形边，该弧形边与上方的混炼辊的外壁贴合(本发明中的“贴合”并不是指两者连接成一体，而是指两者的弧度基本一致且尽量靠近，两者之间的缝隙很窄，这样既能保证不影响混炼辊的旋转同时也尽量保证了膏料不会从两者的缝隙中漏出。)，每块立板的底边为弧形边，该弧形边与下方的混炼辊的外壁贴合，每块立板的两条弧形边的交点紧贴在上方混炼辊和下方混炼辊形成的辊缝的入口处。

所述溜槽的结构如图3所示，所述溜槽的横截面的形状为具有弧形底的V字形，包括依次平滑连接的左侧板、弧形板和右侧板，左侧板、右侧板各自所在的平面相交成一定的角度，该角度即为V字形的开口的角度，可以根据实际膏料的情况进行设计。所述左侧板的左侧边为弧形边，该弧形边与上方的混炼辊的外壁贴合，所述左侧板的右侧边与弧形板的左侧边连接。所述右侧板的左侧边与弧形板的右侧边连接，所述右侧板的右侧边为弧形边，该弧形边与上方的混炼辊的外壁贴合；所述左侧板的顶边、弧形板的顶边、右侧板的顶边相连形成溜槽的顶边，溜槽的顶边呈具有弧形底的V字形；所述左侧板的底边、弧形板的底边、右侧板的底边相连形成溜槽的底边，溜槽的底边呈具有弧形底的V字形，同时该底边与下方的混炼辊的外壁贴合。所述左侧板的左侧边、底边的交点紧贴在上方混炼辊和下方混炼辊形成的辊缝处，所述右侧板的右侧边、底边的交点紧贴在上方混炼辊和下方混炼辊形成的辊缝处。

所述混炼辊101的数量和表面温度是根据膏体的性质决定的。实际使用时，可以先利用实验确定某种膏体形成单层膜需要混炼的次数和表面温度，根据混炼次数即可确定需要的辊缝的数量，由于两个混炼辊形成一个辊缝，所以可以根据辊缝的数量确定所需混炼辊的数量，再选用能够达到所需表面温度的可调温辊子即可。

所述混炼装置还包括机架、驱动部件等，这些与现有的混炼装置是相同的，因此在此不再赘述。现有的混炼装置中的挡板是安装在一个横杠上的，并能够沿横杠往复移动，便于调节辊缝时将挡板挪开。本发明中的挡板、溜槽也分别安装在各自对应的横杠上，各个横杠均安装在机架上，挡板、溜槽均能够在各自对应的横杠上往复移动，这些利用现有的机架即可实现，本发明所要保护的是多个混炼辊的组合方式、溜槽的结构以及溜槽、挡板与混炼辊的组合关系。

混炼过程为：膏料104连续进给至第一个辊缝内，经多对混炼辊101的碾压后，膏体被碾压成连续的单层电极膜103。具体的，所述混炼装置的使用方法如下：

将混合好的膏料从所述混炼装置的入料口处的两个立板之间连续放入；

膏料从最上方的辊缝出来后，被溜槽挤压进入第二个辊缝，从第二个辊缝出来后，被溜槽挤压进入第三个辊缝，以此类推，直到被最下方的辊缝的入口处的两个立板挤压进入最下方的辊缝内，最后从所述混炼装置的出料口输出。

本发明的一个实施例如下：

所述混炼装置采用4个尺寸为φ300x600的混炼辊，相邻两个混炼辊成45°设置、4个混炼辊形成S型布局(如图1所示)。其中，第一个混炼辊1和第三个混炼辊3的线速度是7.87m/min，第二个混炼辊2和第四个混炼辊4的线速度是10m/min。第一个混炼辊1和第二个混炼辊2的上部是进料口，第三个混炼辊3和第四个混炼辊4的下部是出料口，第一个混炼辊1和第二个混炼辊2之间形成第一个辊缝，第二个混炼辊2和第三个混炼辊3之间形成第二个辊缝，第三个混炼辊3和第四个混炼辊4之间形成第三个辊缝。

在第一个辊缝的入口设置有挡板105，控制进入混炼装置的膏料104。在第二个辊缝的入口处设置有溜槽102，将从第一个辊缝出来的膏料聚拢后输入到第二个辊缝内。在第三个辊缝的入口处设置有挡板，限制进入第三个辊缝的膏料的宽度。相邻辊缝为0.8mm。在第三个混炼辊3、第四个混炼辊4的下部的出料口下面连接辊压装置。所述混炼装置中的挡板105的两个立板之间的间距为270mm。

本实施例中的所述混炼辊的表面温度为20-50度，优选25-40度，更优选30度。所述混炼辊的辊缝为0.5-1.5mm，优选0.8-1.2.mm。

利用本实施例的设备进行的试验如下：

将活性物质，导电剂，造孔剂，PDFE水溶液充分混合形成膏料，将混合好的膏料从混炼装置的第一个混炼辊1和第二个混炼辊2之间放入，经过第一个辊缝、溜槽后，进入第二个辊缝，再经过第二个混炼辊2和第三个混炼辊3之间的挡板后进入第三个辊缝，即经过三次混炼后得到了强度符合要求的可以被折叠的单层膜。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了结构和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的结构，因此前面描述的结构只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (10)

1.一种混炼装置，其特征在于：所述混炼装置包括：至少三个混炼辊；

所有混炼辊的中心轴线均平行，且从上至下呈S形设置；

混炼辊两两相邻，相邻两个混炼辊之间形成辊缝；

最上方的辊缝的入口为混炼装置的入料口；

最下方的辊缝的出口为混炼装置的出料口。

2.根据权利要求1所述的混炼装置，其特征在于：与同一个混炼辊相邻的两个混炼辊分别位于该混炼辊的上方、下方；将该混炼辊的中心轴线与位于其上方的混炼辊的中心轴线所在的平面作为第一平面，将该混炼辊的中心轴线与位于其下方的混炼辊的中心轴线所在的平面作为第二平面，所述第一平面、第二平面对称设置在该混炼辊的中心轴线所在的水平面的上方、下方。

3.根据权利要求2所述的混炼装置，其特征在于：所述第一平面与所述第二平面的夹角为90度。

4.根据权利要求1所述的混炼装置，其特征在于：在最上方的辊缝的入口处、最下方的辊缝的入口处分别设置有挡板。

5.根据权利要求4所述的混炼装置，其特征在于：所述挡板包括两块与混炼辊的中心轴线垂直的立板；每块所述立板的一个侧边为弧形边，该弧形边与上方的混炼辊的外壁贴合；每块所述立板的底边为弧形边，该弧形边与下方的混炼辊的外壁贴合；每块所述立板的两条弧形边的交点紧贴在上方的混炼辊和下方的混炼辊形成的辊缝的入口处。

6.根据权利要求1所述的混炼装置，其特征在于：在中间各个辊缝的入口处分别设置有溜槽。

7.根据权利要求6所述的混炼装置，其特征在于：所述溜槽包括依次平滑连接的左侧板、弧形板和右侧板；所述左侧板的左侧边为弧形边，该弧形边与上方的混炼辊的外壁贴合，所述左侧板的右侧边与所述弧形板的左侧边连接；所述右侧板的左侧边与弧形板的右侧边连接，所述右侧板的右侧边为弧形边，该弧形边与上方的混炼辊的外壁贴合；所述左侧板的顶边、弧形板的顶边、右侧板的顶边相连形成溜槽的顶边，所述溜槽的顶边呈具有弧形底的V字形；所述左侧板的底边、弧形板的底边、右侧板的底边相连形成溜槽的底边，所述溜槽的底边呈具有弧形底的V字形，同时溜槽的底边与下方的混炼辊的外壁贴合；所述左侧板的左侧边与底边的交点紧贴在上方的混炼辊和下方的混炼辊形成的辊缝处；所述右侧板的右侧边与底边的交点紧贴在上方的混炼辊和下方的混炼辊形成的辊缝处。

8.根据权利要求1-7任一项所述的混炼装置，其特征在于：每个所述混炼辊均采用可调温辊子，每个可调温辊子的表面温度能够在0～350℃之间进行调节。

9.根据权利要求8所述的混炼装置，其特征在于：每个可调温辊子的表面温度能够在0～250℃之间进行调节。

10.一种权利要求1-9任一项所述的混炼装置的使用方法，其特征在于：所述方法包括：

将混合好的膏料从所述混炼装置的入料口处的两个立板之间连续放入；

膏料从最上方的辊缝出来后，被溜槽挤压进入第二个辊缝，从第二个辊缝出来后，被溜槽挤压进入第三个辊缝，以此类推，直到被最下方的辊缝的入口处的两个立板挤压进入最下方的辊缝内，最后从所述混炼装置的出料口输出。

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