CN113117571B - 分散装置与浆料分散系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种分散装置与浆料分散系统，其中该分散装置包括一容器与一多孔分散结构。容器具有一第一容置空间。多孔分散结构具有至少三个多孔分散层，并具有一第二容置空间，其中多孔分散结构位于容器的第一容置空间中。

Description

分散装置与浆料分散系统

技术领域

本发明涉及一种分散装置与浆料分散系统，特别是涉及一种具有包含多层的多孔分散结构的分散装置与浆料分散系统。

背景技术

浆料(例如活性物或碳黑)因具高表面积和高结构等特性，在溶液中容易聚集成团而难以制备均匀分散的浆料。传统技术进行浆料分散会有死角区，使浆料产生大颗粒聚集、不均匀、沉降，因而，降低稳定性和储存安定性且也可能导致浆料损失或配比变化。或者，以纳米研磨制备成纳米粒径等级的浆料，可能因内部凝聚作用而在储存、运输过程中又再度聚集成较大颗粒，使得浆料的物性(如粘度或粒径分布)发生变化而偏离初始的均匀分散状态，以致后续应用产生变异。此外，浆料经静置一段时间后，其粘度相较于在初始时间时的浆料的粘度会有较大的变异，也影响后续的应用。因此，亟需一种浆料分散装置，以提供均匀分散的浆料。

发明内容

本发明的一实施例提供一种分散装置，包括一容器与一多孔分散结构。容器具有一第一容置空间。多孔分散结构具有至少三个多孔分散层，并具有一第二容置空间，其中多孔分散结构位于容器的第一容置空间中。

在一实施例中，前述多孔分散结构包含：一第一多孔分散层，具有一第一孔洞尺寸；一第二多孔分散层，具有一第二孔洞尺寸；以及一第三多孔分散层，具有一第三孔洞尺寸，其中第二孔洞尺寸与第一孔洞尺寸或第三孔洞尺寸不同。

在一实施例中，前述第二多孔分散层位于第一多孔分散层与第三多孔分散层之间，且第二孔洞尺寸小于第一孔洞尺寸及第三孔洞尺寸。

在一实施例中，前述第一孔洞尺寸大于第三孔洞尺寸。

在一实施例中，前述第一孔洞尺寸、第二孔洞尺寸及第三孔洞尺寸的比例介于3.1：1：2.1至12：1：3之间。

在一实施例中，前述第一孔洞尺寸小于第三孔洞尺寸。

在一实施例中，前述第一孔洞尺寸、第二孔洞尺寸及第三孔洞尺寸比例介于2.1：1：3.1至3：1：12之间。

在一实施例中，前述第二多孔分散层的厚度介于50μm～500μm之间。

在一实施例中，前述第一孔洞、第二孔洞和第三孔洞的中心线位于同一轴线上，且轴线垂直于多孔分散结构的一中心轴。

在一实施例中，前述多孔分散结构的具有一中心轴，其中在垂直于多孔分散结构的中心轴的方向上，第一多孔分散层的一第一孔洞、第二多孔分散层的一第二孔洞与第三多孔分散层的一第三孔洞至少部分重叠。

在一实施例中，前述多孔分散结构的其中一个多孔分散层具有两个区域：一第一区域与一第二区域，沿多孔分散结构的一中心轴排列，且前述其中一个多孔分散层具有位于第一区域的多个第一孔洞，以及位于第二区域的多个第二孔洞，其中第一孔洞的形状不同于第二孔洞的形状。

在一实施例中，前述第一区域与第二区域的面积比为3:7～7:3。

在一实施例中，前述多孔分散结构的其中一个多孔分散层具有不同孔洞尺寸的多个孔洞，且这些孔洞的尺寸沿第二容置空间的一开口方向上，依序递减。

在一实施例中，前述多孔分散层的孔洞形状具有多边形，且多边形介于三多边形至七边形之间。

本发明的一实施例提供一种浆料分散系统，用以分散一浆料，包括一旋转装置与一分散装置。分散装置用以容纳浆料，包含：一容器与一多孔分散结构。容器设置于旋转装置上，并具有一第一容置空间。多孔分散结构具有至少三个多孔分散层，并具有一第二容置空间，且多孔分散结构位于容器的该第一容置空间中，其中，当旋转装置旋转时，旋转装置带动分散装置旋转以分散浆料。

附图说明

图1为本发明一实施例的浆料分散系统的示意图；

图2为本发明分散装置旋转以分散浆料的示意图；

图3为多孔分散结构有三层多孔分散层的展开示意图；

图4为浆料依序通过第一孔洞、第二孔洞、第三孔洞的示意图；

图5A为局部多孔分散结构与其涡流场的示意图；

图5B为局部第二多孔分散层与其涡流场的示意图；

图6A～图6C为不同类型的孔洞之间的排列关系与不同形状的示意图；

图7为本发明另一实施例的第二多孔分散层的局部示意图；

图8为本发明另一实施例的第二多孔分散层的局部与其涡流场的示意图；

图9为本发明另一实施例的浆料分散系统的示意图。

符号说明

100、200～浆料分散系统

10～旋转装置

20～分散装置

20C～主轴

21～容器

22～多孔分散结构

22BD～骨架

22C～中心轴

22J～结合部

221～第一多孔分散层

221H～第一孔洞

222、222’、222”～第二多孔分散层

222H～第二孔洞

222H’A、222H’B、222H”A、222H”B、222H”C、222H”D、222H”E～孔洞

223～第三多孔分散层

223H～第三孔洞

23～外盖

50～搅动件

AL～轴线

A1～第一区域

A2～第二区域

CL1、CL2、CL3～中心线

D1～第一旋转方向

D2～第二旋转方向

OP～开口

SL～浆料

SP1～第一容置空间

SP2～第二容置空间

具体实施方式

有关本发明的装置与系统适用的其他范围将于接下来所提供的详述中清楚易见。必须了解的是，下列的详述以及具体的实施例，当提出有关装置与系统的示范实施例时，仅作为描述的目的以及并非用以限制本发明的范围。

除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)，具有与此篇揭露所属的一般技术者所通常理解的相同涵意。能理解的是，这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有一与相关技术及本发明的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在此特别定义。

请参阅图1，图1是表示本发明一实施例的浆料分散系统100的示意图。浆料分散系统100可用以将一浆料(例如包含溶剂和碳黑或锂电池活性物质或粘结剂或添加剂等)分散成较小颗粒。浆料分散系统100包括一旋转装置10与一分散装置20，分散装置20设置于旋转装置10上。旋转装置10可为一旋转平台，用以旋转分散装置20，而分散装置20内可装载前述浆料。当分散装置20装载浆料，并通过旋转装置10对分散装置20旋转，如此可将浆料进行分散。以下将详细说明前述浆料分散系统100的结构。

关于浆料分散系统100的分散装置20，其包含一容器21与一多孔分散结构22，容器21可为一具有圆柱形外观的装载器，可装载浆料SL，并具有一第一容置空间SP1，而多孔分散结构22则设置于第一容置空间SP1内。在一些实施例中，多孔分散结构22具有结合部22J，沿垂直(及包含大致垂直)于分散装置20的一主轴20C的方向延伸，连接容器21与多孔分散结构22，以使多孔分散结构22架设在的边缘。在一些实施例中，结合部22J可与容器21的边缘构成一卡合机构，以卡合的方式结合；在另一些实施例中，结合部22J包含有锁固孔和结合件，通过锁附的方式架设在容器21。

关于浆料分散系统100的旋转装置10，其可为一行星式旋转机构。如图2所示，通过设置于旋转装置10的带动，分散装置20能够围绕其主轴20C旋转，如第一旋转方向D1。此外，旋转装置10也能够带动分散装置20沿一第二旋转方向D2旋转。如此，浆料分散系统100即具有自转(沿第一旋转方向D1)与公转(沿第二旋转方向D2)的效果。在一些实施例中，前述第一旋转方向D1和第二旋转方向D2可各为顺时针或是逆时针旋转，亦或是第一旋转方向D1和第二旋转方向D2同时可以相同转向或是相反转向进行制作工艺，大幅强化分散浆料SL的能力。在一些实施例中，如图2所示，分散装置20可还包括一外盖23，设置于容器21上。

请参阅图1及图3，在本实施例中，前述多孔分散结构22具有多个多孔分散层：一第一多孔分散层221、一第二多孔分散层222与一第三多孔分散层223，三者彼此相邻，第二多孔分散层222位于第一多孔分散层221与第三多孔分散层223之间，且第一～第三多孔分散层221～223依序围绕多孔分散结构22的中心轴22C，以形成一第二容置空间SP2，且第二容置空间SP2具有一开口OP。

继续参阅图1、图3，多孔分散结构22具有一第二容置空间SP2，初始浆料SL放置于第二容置空间SP2，当进行浆料分散程序时，通过旋转制作工艺或是相对运动，浆料SL会从第二容置空间SP2经过多孔分散结构22的各多孔分散层221～223而至第一容置空间SP1，并回流至第二容置空间SP2内，依此方式在第一、第二容置空间SP1、SP2之间来回重复进行浆料分散，通过多孔分散结构22的各多孔分散层221～223可将浆料SL分散成较小颗粒，以达分散浆料的目的。另外，多孔分散结构22具有一骨架22BD，可用以支撑前述多个多孔分散层221～223，有利于三者贴合或相邻，并可强化多孔分散结构22的整体结构强度。

而关于多孔分散结构22的详细而言，每一多孔分散层221～223都具有多个孔洞(或称为开孔)：多个第一孔洞221H、多个第二孔洞222H、多个第三孔洞223H。其中，第二孔洞222H的孔洞尺寸(或孔洞最大长度)是小于第一孔洞221H和第三孔洞223H的孔洞尺寸。也就是说，在中间层的第二多孔分散层222具有最小的孔洞。在一些实施例中，第一、第二、第三多孔分散层221、222、223的孔洞相对尺寸大小为：大-小-中。在一些实施例中，第一、第二、三孔洞221H、222H、223H的孔洞尺寸比例为3.1：1：2.1至12：1：3。

在一些实施例中，第一、第二、第三多孔分散层221、222、223的孔洞相对尺寸大小为：中-小-大。也就是说，最内层的第一多孔分散层221具有次大孔洞221H，中间层的第二多孔分散层222具有最小孔洞222H，而最外层的第三多孔分散层223具有最大孔洞223H。于一些实施例中，第一、第二、三孔洞221H、222H、223H所具有的第一、第二、第三孔洞尺寸大小比例为2.1：1：3.1至3：1：12。

如图4所示，当进行浆料分散程序时，靠近中心轴22C的浆料SL会依序通过第一多孔分散层221、第二多孔分散层222、第三多孔分散层223，即依序通过孔洞尺寸(或开孔尺寸)最大的第一孔洞221H、开孔尺寸最小的第二孔洞222H、开孔尺寸次之的第三孔洞223H。

通过前述多孔分散结构22具有三层，中间层孔洞尺寸最小(相对于两侧的分散层孔洞尺寸)，在执行浆料分散程序时，浆料SL依序通过这些孔洞221H、222H、223H会产生较强的紊动扩散作用，使得浆料分散系统100提供更均匀的剪切力，并可消除为小区域的流动死角，使浆料分散系统100的乱度有效提高，进而提高分散效率。在一些实施例中，第一多孔分散层221、第二多孔分散层222、第三多孔分散层223的开孔率(即总孔洞面积/分散层总面积)分别为15％～20％、1％～1.5％或5％～10％。在另一些实施例中，第一多孔分散层221、第二多孔分散层222、第三多孔分散层223的开孔率为17％,1.4％,7％。

如图5A所示，具有孔洞尺寸大-小-中排列的多孔分散结构22，具有高强度的涡流(vortex)，比起单层、双层相同孔洞尺寸或是双层具有不同孔洞尺寸的多孔分散结构，可产生更强的剪切力，进而提高分散效率。于本实施例中，前述各孔洞221H～223H的形状为正方形，于其他实施例中可为圆形、椭圆形、长方形、多边形，或其组合。在一些实施例中，多边形可为三角形、四边形、五边形、六边形或七边形。当多边形大于七个边，其形成的涡流强度降低，不利于浆料分散。

图5B显示本发明一实施例的一具有孔洞尺寸为150μm的第二多孔分散层222的第二孔洞222H，且未开洞区域面积(即封闭区域):孔洞尺寸面积＝3:1。当此第二分散层厚度较大时，制作工艺中使浆料可经历较长的制作工艺时间，可提高制作工艺的效率；但若厚度过大将降低制作工艺效率和减少产出，第二分散层厚度可例如为：50μm-500μm或100μm～300μm之间。在此配置下，涡流场的紊流可从孔洞的入口处延伸至后段出口开放区域，提供更优良的分散效果。

图6A～图6C显示不同类型的不同分散层的孔洞221H、222H、223H之间的排列关系与不同形状的示意图。如图6A，在一些实施例中，多孔分散结构22的第一、第二、第三孔洞221H、222H、223H于同一轴线AL(可垂直于多孔分散结构222的中心轴22C)上，即各自孔洞的中心线为重合(coincide)，并具有同样是正方形的孔洞形状，可提供较强涡流场。在一些实施例中，孔洞221H、222H、223H的中心线至少有其中二者重合。

在一些实施例中，如图6B所示，第一、第二、第三孔洞221H、222H、223H可具有不同形状的孔洞，且这些不同的孔洞221H、222H、223H的中心线互相重合，即位在同一轴线AL上。不同形状可例如为正三角形、正方形与圆形等。

图6C则显示于一些实施例中，第一、第二、第三孔洞221H、222H、223H的各自的中心线CL1、CL2、CL3不重合，亦即中心线CL1、CL2、CL3没有在同一轴线上，但这些孔洞221H、222H、223H在垂直于多孔分散结构22的中心轴10C的方向上，至少部分重叠。

在另一些实施例中，可搭配前述不同形状的孔洞(如图6B)、孔洞的各自中心线重合于一轴线AL上(如图6A)、孔洞221H、222H、223H的中心线至少有其中二者重叠合、和孔洞的各自中心线虽未重合于一轴线AL上，但这些孔洞在垂直于多孔分散结构22的中心轴10C的方向上，至少部分重叠(如图6C)作组合。

图7是显示本发明另一实施例的第二多孔分散层222’的局部示意图。第二多孔分散层222’具有两个区域：一第一区域A1与一第二区域A2，沿着多孔分散结构22的中心轴22C排列。第一区域A1中的孔洞222H’A具有正方形结构，而在第二区域A2中的孔洞222H’B具有圆形结构。如此，第二多孔分散层222’采用上、下区域配置不同形状的孔洞，相对于完全相同孔洞形状的多孔分散层而言，可更加强对浆料SL的扰动，提高浆料均匀性，或缩短执行分散程序时间，提升分散浆料效能。

在一些实施例中，前述第一区域A1与第二区域A2的面积比例可为3:7～7:3，例如：5:5。的一些实施例中，前述第一、第三多孔分散层221、223也可具有配置如图7中的第二多孔分散层222’在其不同区域配置有不同形状的孔洞。

图8是显示本发明另一实施例的第二多孔分散层222”的局部及其涡流场的示意图。第二多孔分散层222”具有不同孔洞尺寸的孔洞222H”A、222H”B、222H”C、222H”D与222H”E。上述不同尺寸的孔洞在远离旋转装置10的方向，依序为孔洞222H”A、222H”B、222H”C、222H”D与222H”E，其孔洞尺寸依序越来越小，即在远离旋转装置10的方向上，其孔洞尺寸依序递减。此种配置能够产生相较于无顺序(random)排列(即没有顺序地排列大小)的孔洞更具强大的涡流场。

在一些实施例中，前述第一、第三多孔分散层221、223亦可具有配置如图8中的第二多孔分散层222”具有依序的孔洞尺寸排列。

图9是显示本发明另一实施例的浆料分散系统200的示意图。相较于图1中的浆料分散系统100，本实施例的浆料分散系统200还包括一搅动件50，设置于多孔分散结构22的第二容置空间SP2内。搅动件50可为一搅动棒，可连接于图2中的外盖23，用以搅动浆料SL，可增加对浆料SL的扰动，用于提升浆料分散系统200的分散浆料能力。

以上各实施例间的特征只要不违背本发明揭露精神或互相冲突，均可混合搭配使用。

综上所述，本发明一实施例提供一种分散装置，包括一容器与一多孔分散结构。容器具有一第一容置空间。多孔分散结构具有至少三个多孔分散层，并具有一第二容置空间，其中多孔分散结构位于容器的第一容置空间中。

本发明另一实施例提供一种浆料分散系统，用以分散一浆料，包括：一旋转装置与一分散装置。分散装置用以容纳浆料并包含一容器与一多孔分散结构。容器设置于旋转装置上，并具有一第一容置空间，多孔分散结构具有至少三个多孔分散层，并具有一第二容置空间，且位于容器的第一容置空间中。当该转装置旋转时，旋转装置带动分散装置旋转以分散该浆料。

本发明实施例至少具有以下其中一个优点或功效，通过具有至少三层的浆料分散层的多孔分散结构，使得对浆料的分散效果能够提升，并所短分散程序时间，此外，通过三层的分散层中的中间一层具有最小孔洞，可让多孔分散结构具有更强的涡流场，产生更强力的紊流扰动，大幅提升对浆料的分散力。

在本说明书以及申请专利范围中的序数，例如「第一」、「第二」等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。

上述的实施例以足够的细节叙述使所属技术领域的具有通常知识者能通过上述的描述实施本发明所揭露的装置，以及必须了解的是，在不脱离本发明的精神以及范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的为准。

Claims (11)

1.一种浆料分散系统，用以分散浆料，其特征在于，该浆料分散系统包括：

旋转装置；以及

分散装置，用以容纳该浆料，包含：

容器，设置于该旋转装置上，并具有第一容置空间；以及

多孔分散结构，具有至少三个多孔分散层，并具有第二容置空间，且该多孔分散结构位于该容器的该第一容置空间中，其中该多孔分散结构包含：

第一多孔分散层，具有第一孔洞，该第一孔洞具有第一孔洞尺寸；

第二多孔分散层，具有第二孔洞，该第二孔洞具有第二孔洞尺寸；以及

第三多孔分散层，具有第三孔洞，该第三孔洞具有第三孔洞尺寸，

其中该分散装置具有一主轴，该第一多孔分散层、该第二多孔分散层以及该第三多孔分散层是沿着垂直于该主轴的方向依序围绕设置，且该第二孔洞尺寸与该第一孔洞尺寸或与该第三孔洞尺寸不同，该第一孔洞、该第二孔洞和该第三孔洞的中心线位于同一轴线上，该轴线垂直于该多孔分散结构的中心轴，

其中，当该旋转装置旋转时，该旋转装置带动该分散装置旋转以分散该浆料，

其中，该多孔分散结构的其中一个多孔分散层具有不同孔洞尺寸的多个孔洞，且该些孔洞的尺寸沿该第二容置空间的开口方向上，依序递减。

2.如权利要求1所述的浆料分散系统，其中该第二多孔分散层位于该第一多孔分散层与该第三多孔分散层之间，且该第二孔洞尺寸小于该第一孔洞尺寸及该第三孔洞尺寸。

3.如权利要求2所述的浆料分散系统，其中该第一孔洞尺寸大于该第三孔洞尺寸。

4.如权利要求3所述的浆料分散系统，其中该第一孔洞尺寸、该第二孔洞尺寸及该第三孔洞尺寸的比例介于3.1：1：2.1至12：1：3之间。

5.如权利要求1所述的浆料分散系统，其中该第一孔洞尺寸小于该第三孔洞尺寸。

6.如权利要求5所述的浆料分散系统，其中该第一孔洞尺寸、该第二孔洞尺寸及该第三孔洞尺寸比例介于2.1：1：3.1至3：1：12之间。

7.如权利要求1所述的浆料分散系统，其中该第二多孔分散层的厚度介于50μm～500μm之间。

8.如权利要求1所述的浆料分散系统，其中：

该多孔分散结构的具有一中心轴；

其中在垂直于该多孔分散结构的该中心轴的方向上，该第一多孔分散层的第一孔洞、该第二多孔分散层的第二孔洞与该第三多孔分散层的第三孔洞至少部分重叠。

9.如权利要求1所述的浆料分散系统，其中该多孔分散结构的其中一个多孔分散层具有两个区域：第一区域与第二区域，沿该多孔分散结构的中心轴排列，且该其中一个多孔分散层具有位于该第一区域的多个第一孔洞，以及位于该第二区域的多个第二孔洞，其中该第一孔洞的形状不同于该第二孔洞的形状。

10.如权利要求9所述的浆料分散系统，其中该第一区域与该第二区域的面积比为3:7～7:3。

11.如权利要求1所述的浆料分散系统，该些多孔分散层的孔洞形状具有多边形，且该多边形介于三多边形至七边形之间。