CN112958002A - 惰性锂粉造粒机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了惰性锂粉造粒机，属于锂电池生产加工技术领域，包括底座，所述底座的上端中心前后对称固定连接有两个铰接座，两个所述铰接座之间转动连接有固定架，所述固定架前后两侧的下端固定连接有倾斜转轴，且倾斜转轴转动连接对应位置的铰接座内，所述固定架的下端中心固定连接有连接架，所述连接架的下端固定连接有齿轮盘，所述底座的下端固定连接有倾斜驱动架，且倾斜驱动架内固定连接有倾斜电机，有效提高搅拌效果的同时提升了惰性锂粉的质量，从而提高了后续补锂过程中的工艺效果，有效的提高了经济效益，在不打开密封盖的情况下可以重复生产制作惰性锂粉，大幅度降低了惰性锂粉生产对环境的污染，降到惰性锂粉生产对环境的要求。

Description

惰性锂粉造粒机
技术领域
本发明涉及锂电池生产加工技术领域，更具体地说，涉及惰性锂粉造粒机。
背景技术
锂离子电池由于能量密度高、使用寿命长、绿色无污染等优势被广泛应用于消费类电子产品和电动汽车领域。然而锂离子电池在首次充放电过程中会形成固体电解质膜(SEI膜)，而固体电解质膜会消耗部分锂，造成锂的损失，且此不可逆的首次容量的损失直接导致锂离子电池容量的损失。为了弥补此过程中锂的损失，一种对电池极片进行补锂的工艺就应运而生。
补锂工艺分为化学补锂和物理补锂。物理补锂目前运用比较广泛且量产的有：锂粉添加补锂、锂带压延覆膜补锂、熔融锂真空镀膜补锂等。这几种工艺都是在电池极片的表面补锂，存在锂化程度不易控制、化学稳定性差、电池组装前需要移除锂箔，与现有商业化生产过程不兼容、设备投资大等缺点。
综上所述一种惰性锂粉补锂工艺的研发正在各大实验室及各大电池厂家进行之中。所谓惰性锂粉补锂工艺就是把不稳定的锂粉表面包覆一层Li2CO3，以改善其在干燥环境中的稳定性。然后在制浆过程中按比例加入浆料中，涂覆成极片，再在使用前对含有惰性锂粉的极片施加压力，使Li2CO3层发生破裂，使内部的锂粉与外部的电极活性材料、电解液发生接触。这种补锂工艺的优点是锂化程度可控、锂粉能完全溶解于电极中，无需取出、锂化动力学快等。
目前的惰性锂粉的制作方法是：把锂粉放置在充满惰性气体的反应器里，再通入氧气，使锂粉的表面先产生一层氧化锂(Li2O)膜。再通入二氧化碳并加热，让二氧化碳与氧化锂反应生产Li2CO3外壳。由于这种工艺是敞开式的，在连续性和环保方面很难满足批量生产的需求。且难实现参数的精确控制。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供惰性锂粉造粒机，它可以实现有效提高搅拌效果的同时提升了惰性锂粉的质量，从而提高了后续补锂过程中的工艺效果，有效的提高了经济效益。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：
惰性锂粉造粒机，包括底座，所述底座的上端中心前后对称固定连接有两个铰接座，两个所述铰接座之间转动连接有固定架，所述固定架前后两侧的下端固定连接有倾斜转轴，且倾斜转轴转动连接对应位置的铰接座内，所述固定架的下端中心固定连接有连接架，所述连接架的下端固定连接有齿轮盘，所述底座的下端固定连接有倾斜驱动架，且倾斜驱动架内固定连接有倾斜电机，所述倾斜电机的输出轴上键连接固定有主动齿轮，所述底座与齿轮盘的下端啮合，所述固定架的上端固定连接有密封罐，所述密封罐的内部中空，且密封罐内腔中转动连接有旋转搅拌桶，所述密封罐的上端固定连接有密封盖，且密封盖的上固定安装有搅拌桨，所述搅拌桨贯穿密封盖设置，且搅拌桨的下端插入旋转搅拌桶内。
作为本发明的一种优选方案，所述密封盖的上端固定安装有进气口、真空口和锂粉加入口，且进气口、真空口和锂粉加入口均与密封罐的内腔连通，所述锂粉加入口位于密封盖的上端靠近中心处。
作为本发明的一种优选方案，所述密封罐的下端中心固定连接有搅拌桶转座，所述搅拌桶转座内转动连接有搅拌桶转轴，且搅拌桶转轴的上端固定连接在旋转搅拌桶的下端中心处。
作为本发明的一种优选方案，所述搅拌桨包括搅拌座、搅拌轴和搅拌桨叶，且搅拌轴的上端外接搅拌电机的输出端，所述搅拌桨叶为锚式桨叶。
作为本发明的一种优选方案，所述搅拌桶转座的两端分别固定连接有进油管和回油管，且进油管和回油管贯穿密封罐的侧壁设置，所述搅拌桶转座与搅拌桶转轴之间固定安装有三个动密封圈，且三个动密封圈之间形成的两个密封腔分别对应进油管和回油管的输入口位置设置。
作为本发明的一种优选方案，所述旋转搅拌桶的侧壁中设有夹层，且夹层中固定连接有导流片，所述导流片螺旋向上设置，且旋转搅拌桶的夹层内对应导流片上端的位置固定连接有导油管，所述旋转搅拌桶夹层下端和导油管的下端通过搅拌桶转轴内开设的空腔分别与三个动密封圈之间的空腔连通。
作为本发明的一种优选方案，所述搅拌桶转轴的下端固定连接有凸轮槽开关，且凸轮槽开关的上端设置有阀门连杆，所述搅拌桶转轴的中心设有贯穿孔，且阀门连杆插设于搅拌桶转轴中心贯穿孔内，所述阀门连杆的上端固定连接有出料塞，且搅拌桶转轴的侧壁靠近凸轮槽开关处开设有出料管。
作为本发明的一种优选方案，所述搅拌桶转座的下端固定连接有传动防护箱，且搅拌桶转轴的下端固定连接有皮带轮，所述皮带轮设置在传动防护箱内，所述皮带轮上调节有动力皮带，且动力皮带贯穿传动防护箱的侧壁通孔连接有驱动装置。
作为本发明的一种优选方案，所述进油管和回油管上均固定安装有温度传感器，且温度传感器电性连接输油机构的控制端。
作为本发明的一种优选方案，所述铰接座上固定连接有角度编码器，且角度编码器的探测端对应倾斜转轴的外端设置，所述角度编码器与造粒机的PLC控制器电性连接。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案通过设置旋转搅拌桶和搅拌桨，搅拌电机驱动搅拌桨叶转动，驱动装置驱动旋转搅拌桶与搅拌桨呈反向转动，通过设置倾斜驱动架和主动齿轮，使得倾斜电机能够通过倾斜驱动架和主动齿轮的驱动固定架带动密封罐偏转倾斜，通过旋转搅拌桶和搅拌桨的反向运动和密封罐的倾斜，使得锂粉在旋转搅拌桶内的翻腾路径呈双旋涡状，这种翻腾路径可与让锂粉没有死角，加快了锂粉与参与反应的气体的充分接触，反应后包覆层更加均匀充分，同时这种连续的倾角翻腾和搅拌，能很好地防止锂粉在反应过程中的黏贴团聚，有效提高搅拌效果的同时提升了惰性锂粉的质量，从而提高了后续补锂过程中的工艺效果，有效的提高了经济效益，在不打开密封盖的情况下可以重复生产制作惰性锂粉，大幅度降低了惰性锂粉生产对环境的污染，降到惰性锂粉生产对环境的要求；
(2)本方案通过设置在旋转搅拌桶内的导流片，使得进油管导入的导热油能够在旋转搅拌桶的夹层中螺旋向上，并且在上端通过导油管流入回油管处回流，保证了导热油能够在旋转搅拌桶的夹层中持续循环，保证旋转搅拌桶对锂粉的加热效果，通过设置凸轮槽开关，凸轮槽开关上的手柄能够通过阀门连杆推动出料塞上移，从而将搅拌桶转轴的上端打开，方便真空吸料装置通过出料管吸出旋转搅拌桶内的物料，出料方便。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的正视图；
图3为本发明的正剖视图；
图4为本发明图3中A处的放大图；
图5为本发明图3中B处的放大图；
图6为本发明工作时的内部结构图；
图7为本发明工作时锂粉的运动路径图。
图中标号说明：
1、底座；2、固定架；3、密封罐；4、铰接座；5、倾斜转轴；6、连接架；7、齿轮盘；8、倾斜驱动架；9、倾斜电机；10、主动齿轮；11、旋转搅拌桶；12、搅拌桶转座；13、搅拌桶转轴；14、皮带轮；15、动力皮带；16、密封盖；17、搅拌桨；18、搅拌轴；19、搅拌桨叶；20、导流片；21、进油管；22、回油管；23、动密封圈；24、温度传感器；25、凸轮槽开关；26、出料管；27、阀门连杆；28、出料塞；29、进气口；30、真空口；31、锂粉加入口；32、角度编码器；33、传动防护箱；34、导油管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
请参阅图1-7，惰性锂粉造粒机，包括底座1，底座1的上端中心前后对称固定连接有两个铰接座4，两个铰接座4之间转动连接有固定架2，固定架2前后两侧的下端固定连接有倾斜转轴5，且倾斜转轴5转动连接对应位置的铰接座4内，固定架2的下端中心固定连接有连接架6，连接架6的下端固定连接有齿轮盘7，底座1的下端固定连接有倾斜驱动架8，且倾斜驱动架8内固定连接有倾斜电机9，倾斜电机9的输出轴上键连接固定有主动齿轮10，底座1与齿轮盘7的下端啮合，固定架2的上端固定连接有密封罐3，密封罐3的内部中空，且密封罐3内腔中转动连接有旋转搅拌桶11，密封罐3的上端固定连接有密封盖16，且密封盖16的上固定安装有搅拌桨17，搅拌桨17贯穿密封盖16设置，且搅拌桨17的下端插入旋转搅拌桶11内。
具体的，密封盖16的上端固定安装有进气口29、真空口30和锂粉加入口31，且进气口29、真空口30和锂粉加入口31均与密封罐3的内腔连通，锂粉加入口31位于密封盖16的上端靠近中心处。
本实施例中，待加工的锂粉通过锂粉加入口31导入，在加工过程中通过真空口30与进气口29配合对密封罐3内填充气体，从而便于锂粉的惰性加工，该设计结构简单，使用方便，能够满足惰性锂粉的加工需求。
具体的，密封罐3的下端中心固定连接有搅拌桶转座12，搅拌桶转座12内转动连接有搅拌桶转轴13，且搅拌桶转轴13的上端固定连接在旋转搅拌桶11的下端中心处。
本实施例中，通过搅拌桶转轴13将旋转搅拌桶11悬空设置，避免旋转搅拌桶11与密封罐3的内壁接触，从而保证旋转搅拌桶11的正常运转，该设计方便了搅拌桶转座12和搅拌桶转轴13的安装和拆卸，便于安装和维护。
具体的，搅拌桨17包括搅拌座、搅拌轴18和搅拌桨叶19，且搅拌轴18的上端外接搅拌电机的输出端，搅拌桨叶19为锚式桨叶。
本实施例中，通过搅拌电机带动搅拌轴18和搅拌桨叶19在旋转搅拌桶11内转动，起到搅拌效果，锚式桨叶的设置方便锂粉的搅拌，减少搅拌桨叶19搅拌粉状物料的阻力，提高了搅拌效果。
具体的，搅拌桶转座12的两端分别固定连接有进油管21和回油管22，且进油管21和回油管22贯穿密封罐3的侧壁设置，搅拌桶转座12与搅拌桶转轴13之间固定安装有三个动密封圈23，且三个动密封圈23之间形成的两个密封腔分别对应进油管21和回油管22的输入口位置设置。
本实施例中，通过搅拌桶转座12上设置的动密封圈23能够在搅拌桶转轴13转动时保持进油管21和回油管22分别与搅拌桶转轴13连通，从而保证导热油的循环，该结构简单可靠，能够满足锂粉的加热需求。
具体的，旋转搅拌桶11的侧壁中设有夹层，且夹层中固定连接有导流片20，导流片20螺旋向上设置，且旋转搅拌桶11的夹层内对应导流片20上端的位置固定连接有导油管34，旋转搅拌桶11夹层下端和导油管34的下端通过搅拌桶转轴13内开设的空腔分别与三个动密封圈23之间的空腔连通。
本实施例中，通过设置在旋转搅拌桶11内的导流片20，使得进油管21导入的导热油能够在旋转搅拌桶11的夹层中螺旋向上，并且在上端通过导油管34流入回油管22处回流，保证了导热油能够在旋转搅拌桶11的夹层中持续循环，保证旋转搅拌桶11对锂粉的加热效果。
具体的，搅拌桶转轴13的下端固定连接有凸轮槽开关25，且凸轮槽开关25的上端设置有阀门连杆27，搅拌桶转轴13的中心设有贯穿孔，且阀门连杆27插设于搅拌桶转轴13中心贯穿孔内，阀门连杆27的上端固定连接有出料塞28，且搅拌桶转轴13的侧壁靠近凸轮槽开关25处开设有出料管26。
本实施例中，通过设置凸轮槽开关25，凸轮槽开关25上的手柄能够通过阀门连杆27推动出料塞28上移，从而将搅拌桶转轴13的上端打开，方便真空吸料装置通过出料管26吸出旋转搅拌桶11内的物料，出料方便。
具体的，搅拌桶转座12的下端固定连接有传动防护箱33，且搅拌桶转轴13的下端固定连接有皮带轮14，皮带轮14设置在传动防护箱33内，皮带轮14上调节有动力皮带15，且动力皮带15贯穿传动防护箱33的侧壁通孔连接有驱动装置。
本实施例中，通过动力皮带15带动搅拌桶转轴13转动，从而带动旋转搅拌桶11转动，辅助旋转搅拌桶11内的锂粉的搅拌，保证了旋转搅拌桶11的动力输入，并且传动防护箱33的设置能够对搅拌桶转轴13下端的传动起到保护作用，延长设备的使用寿命。
具体的，进油管21和回油管22上均固定安装有温度传感器24，且温度传感器24电性连接输油机构的控制端。
本实施例中，通过温度传感器24感应进油管21和回油管22内流动的导热油的油温，能够精确控制密封罐3内的温度，方便控制锂粉的反应，从而提高了成品惰性锂粉的质量，提高了经济效益。
具体的，铰接座4上固定连接有角度编码器32，且角度编码器32的探测端对应倾斜转轴5的外端设置，角度编码器32与造粒机的PLC控制器电性连接。
本实施例中，通过角度编码器32监测倾斜转轴5的转动角度，从而监测密封罐3的偏移角度，方便PLC控制器控制密封罐3的倾斜角度，从而配合旋转搅拌桶11和搅拌桨17对锂粉的搅拌，提高搅拌效果。
工作原理：该设备使用时，对造粒机的PLC控制器输入预定倾斜角度，通过进气口29和真空口30配合将密封罐3内充满惰性气体，送料装置通过锂粉加入口31向密封罐3内导入锂粉，锂粉落入旋转搅拌桶11内，启动搅拌桨17连接的搅拌电机和动力皮带15连接的动力装置，使得旋转搅拌桶11和倾斜电机9转动，且旋转搅拌桶11和倾斜电机9的转动方向相反，对旋转搅拌桶11内的锂粉进行混合搅拌，同时进气口29处注入氧气，由于搅拌桨叶19与旋转搅拌桶11的旋转方向相反且密封罐3呈倾斜状，锂粉在旋转搅拌桶11内的翻腾路径呈双旋涡状，充分与氧气接触反应，搅拌一定时间后，倾斜电机9通过齿轮盘7和主动齿轮10的配合带动固定架2左右旋转，从而使得密封罐3倾斜，当整个密封罐3跨过中心线以后搅拌桨叶19和旋转搅拌桶11的旋转方向将发生改变，即旋转搅拌桶11和搅拌桨叶19同时反转，到达设定角度停止倾斜动作，搅拌桨17及旋转搅拌桶11的动作将继续，循环往复直至反应时间到达预定时间，这时真空口30打开，清除密封罐3内残留的氧气，密封罐3内部气压达到预设真空度时，真空口30关闭，进气口29打开导入二氧化碳，继续启动搅拌桨17和旋转搅拌桶11，继续对锂粉进行搅拌，同时，导热油通过进油管21进入搅拌桶转轴13，然后通过搅拌桶转轴13导入旋转搅拌桶11内，在旋转搅拌桶11的夹层内循环向上，然后通过导油管34和回油管22导出，完成对旋转搅拌桶11内锂粉的加热，通过温度传感器24的反馈调节进入进油管21的导热温度，从而控制锂粉的反应温度，达到预设时间后，倾斜电机9启动，从而使得密封罐3倾斜，循环搅拌，锂粉与二氧化碳的反应时间达到设定时长后设备停止运转，通过凸轮槽开关25上的手柄推动出料塞28上移，从而将搅拌桶转轴13的上端打开，方便真空吸料装置通过出料管26吸出旋转搅拌桶11内的物料，完成出料。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.惰性锂粉造粒机，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)的上端中心前后对称固定连接有两个铰接座(4)，两个所述铰接座(4)之间转动连接有固定架(2)，所述固定架(2)前后两侧的下端固定连接有倾斜转轴(5)，且倾斜转轴(5)转动连接对应位置的铰接座(4)内，所述固定架(2)的下端中心固定连接有连接架(6)，所述连接架(6)的下端固定连接有齿轮盘(7)，所述底座(1)的下端固定连接有倾斜驱动架(8)，且倾斜驱动架(8)内固定连接有倾斜电机(9)，所述倾斜电机(9)的输出轴上键连接固定有主动齿轮(10)，所述底座(1)与齿轮盘(7)的下端啮合，所述固定架(2)的上端固定连接有密封罐(3)，所述密封罐(3)的内部中空，且密封罐(3)内腔中转动连接有旋转搅拌桶(11)，所述密封罐(3)的上端固定连接有密封盖(16)，且密封盖(16)的上固定安装有搅拌桨(17)，所述搅拌桨(17)贯穿密封盖(16)设置，且搅拌桨(17)的下端插入旋转搅拌桶(11)内。
2.根据权利要求1所述的惰性锂粉造粒机，其特征在于：所述密封盖(16)的上端固定安装有进气口(29)、真空口(30)和锂粉加入口(31)，且进气口(29)、真空口(30)和锂粉加入口(31)均与密封罐(3)的内腔连通，所述锂粉加入口(31)位于密封盖(16)的上端靠近中心处。
3.根据权利要求1所述的惰性锂粉造粒机，其特征在于：所述密封罐(3)的下端中心固定连接有搅拌桶转座(12)，所述搅拌桶转座(12)内转动连接有搅拌桶转轴(13)，且搅拌桶转轴(13)的上端固定连接在旋转搅拌桶(11)的下端中心处。
4.根据权利要求1所述的惰性锂粉造粒机，其特征在于：所述搅拌桨(17)包括搅拌座、搅拌轴(18)和搅拌桨叶(19)，且搅拌轴(18)的上端外接搅拌电机的输出端，所述搅拌桨叶(19)为锚式桨叶。
5.根据权利要求3所述的惰性锂粉造粒机，其特征在于：所述搅拌桶转座(12)的两端分别固定连接有进油管(21)和回油管(22)，且进油管(21)和回油管(22)贯穿密封罐(3)的侧壁设置，所述搅拌桶转座(12)与搅拌桶转轴(13)之间固定安装有三个动密封圈(23)，且三个动密封圈(23)之间形成的两个密封腔分别对应进油管(21)和回油管(22)的输入口位置设置。
6.根据权利要求1所述的惰性锂粉造粒机，其特征在于：所述旋转搅拌桶(11)的侧壁中设有夹层，且夹层中固定连接有导流片(20)，所述导流片(20)螺旋向上设置，且旋转搅拌桶(11)的夹层内对应导流片(20)上端的位置固定连接有导油管(34)，所述旋转搅拌桶(11)夹层下端和导油管(34)的下端通过搅拌桶转轴(13)内开设的空腔分别与三个动密封圈(23)之间的空腔连通。
7.根据权利要求3所述的惰性锂粉造粒机，其特征在于：所述搅拌桶转轴(13)的下端固定连接有凸轮槽开关(25)，且凸轮槽开关(25)的上端设置有阀门连杆(27)，所述搅拌桶转轴(13)的中心设有贯穿孔，且阀门连杆(27)插设于搅拌桶转轴(13)中心贯穿孔内，所述阀门连杆(27)的上端固定连接有出料塞(28)，且搅拌桶转轴(13)的侧壁靠近凸轮槽开关(25)处开设有出料管(26)。
8.根据权利要求3所述的惰性锂粉造粒机，其特征在于：所述搅拌桶转座(12)的下端固定连接有传动防护箱(33)，且搅拌桶转轴(13)的下端固定连接有皮带轮(14)，所述皮带轮(14)设置在传动防护箱(33)内，所述皮带轮(14)上调节有动力皮带(15)，且动力皮带(15)贯穿传动防护箱(33)的侧壁通孔连接有驱动装置。
9.根据权利要求5所述的惰性锂粉造粒机，其特征在于：所述进油管(21)和回油管(22)上均固定安装有温度传感器(24)，且温度传感器(24)电性连接输油机构的控制端。
10.根据权利要求1所述的惰性锂粉造粒机，其特征在于：所述铰接座(4)上固定连接有角度编码器(32)，且角度编码器(32)的探测端对应倾斜转轴(5)的外端设置，所述角度编码器(32)与造粒机的PLC控制器电性连接。
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