CN113161163A - 一种超级电容器的干法电极制备工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超级电容器的干法电极制备工艺及装置,包括制备台,所述制备台的上表面均匀分布固定安装有第一竖板,所述制备台的上表面固定安装有涂覆盒,所述涂覆盒的上表面对称固定安装有第二竖板,与现有的技术相比,通过旋钮手柄,手柄带动螺纹杆转动,螺纹杆带动放料板、金属集流体和滑块移动,同时,滑块带动连接杆和齿板移动,当齿板与第二齿轮组啮合时,使第二齿轮组转动,第二齿轮组带动第二转动底板转动,搅拌桶内部的浆料通过第三下料孔和第四下料孔流动至待涂覆的金属集流体的上表面,然后反向旋钮手柄,使放料板和待涂覆的金属集流体回到初始位置,从而方便的完成了浆料的下料,进而有效的提高了后续涂覆金属集流体的便捷性。
Description
技术领域
本发明涉及电极制备技术领域,具体为一种超级电容器的干法电极制备工艺及装置。
背景技术
超级电容器是一个复杂的系统工程,电容器性能好坏受到原材料,电容器设计,制造设备与工艺,环境等众多因素影响,任何一点缺陷都可能导致电容器产品的崩塌。因此,虽然现在关于超级电容器的新材料,新设计,新工艺大量涌现,它们的产业化进程却很缓慢,超级电容器并没有出现巨大的技术革新。现有技术中超级电容器的干法电极制备工艺及装置存在以下问题:
1、传统的湿法电极制备工艺所得电极密度偏低(常小于0.6g/cm3),这是因为金属集流体在承受巨大压力时易产生变形褶皱,辊压机压力受到限制,限制了单体的容量及耐电压值(小于2.7V),最终导致电容器的倍率特性和和循环性能变差;
2、现有的常规干法电极制备工艺由于需要将粉末状态混合物调制成碳膜,使得电极制备过程较为复杂,因此该工艺的设备投资高、连续生产能力低;
3、现有技术中的干法电极制造设备,被干混后的物料通常通过人工将物料输送至下一制备环节,导致物料输送较为不便捷,且不能将浆液均匀的涂覆在金属集流体的表面,为此,我们提出一种超级电容器的干法电极制备工艺及装置用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超级电容器的干法电极制备工艺及装置,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种超级电容器的干法电极制备工艺,包括以下步骤:
步骤一:物料混合,将活性物质、导电剂、分散剂干粉通过制备台表面的物料混合机构进行混合,其中,活性物质材料是活性炭、介孔炭、炭气凝胶、活性炭纤维、炭基复合材料、石墨材料、无定型炭中的一种或多种,导电剂是炭黑、乙炔炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种,分散剂干粉是CMC,活性物质、导电剂、分散剂干粉分别占总混合物质量的占重为40-70%、0-10%、0-5%,干粉混合后的粉末体积密度为0.6~2.0g/cm3,干粉混合过程的搅拌速率为20~1000rpm;
步骤二:浆料制备,活性物质、导电剂、分散剂干粉混合后,加入粘结剂并通过物料搅拌机构润湿搅拌,粘结剂是聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡络烷酮、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、PVP-聚乙烯醇缩丁醛、天然纤维素、PVDF-HFP/PVP中的一种或多种,粘结剂占总混合物质量的占重为0-10%,粘结剂在使用前需要与一种溶剂混合,溶剂占总混合物质量的占重为20-40%,溶剂与粘结剂的重量配比为10-20:1;
步骤三:涂覆浆料,将制备完成的浆料通过涂覆机构均匀的涂覆于金属集流体的表面,金属集流体为铝箔或者铜箔,最后经过碾压设备碾压制成电极。
一种超级电容器的干法电极制备装置,包括制备台,所述制备台的上表面均匀分布固定安装有第一竖板,所述制备台的上表面固定安装有涂覆盒,所述涂覆盒的上表面对称固定安装有第二竖板,所述制备台的上表面分别固定设有物料混合机构和物料搅拌机构,所述第一竖板和第二竖板之间固定设有输料机构,所述物料搅拌机构的下表面固定设有下料机构,所述涂覆盒的内部固定设有涂覆机构。
优选的,所述制备台的底端四角处均固定安装有支撑腿。
优选的,所述物料混合机构包括有混合桶,所述混合桶的上表面可拆卸有第一密封盖板,所述第一密封盖板的上表面固定设有第一搅拌电机,所述第一密封盖板的表面转动连接有第一搅拌杆,所述第一搅拌电机的驱动输出端和第一搅拌杆固定连接,所述第一搅拌杆的外壁均匀分布固定连接有第一搅拌叶片,所述混合桶的内壁固定连接有第一底板,所述第一搅拌杆的一端和第一底板转动连接,所述第一底板的表面均匀分布开设有第一下料孔,所述混合桶的外壁开设有第一弧形槽,所述混合桶的内壁转动连接有第一转动底板,所述第一转动底板的上表面和第一底板的下表面活动接触,所述第一转动底板的表面均匀分布开设有第二下料孔,所述第一转动底板的外壁固定安装有第一齿轮组,所述第一齿轮组和第一弧形槽的内壁活动接触,所述第一弧形槽的表面滑动连接有弧形齿条,所述弧形齿条和第一齿轮组啮合连接,所述弧形齿条的两侧均固定连接有限位插杆,所述第一弧形槽的内壁对称开设有限位孔,所述限位插杆和限位孔过盈配合,所述混合桶的下表面固定连接有空心底座,所述空心底座的下表面和制备台的上表面固定连接。
优选的,所述输料机构包括有第一转动杆,所述第一转动杆和第一竖板转动连接,两组所述第一转动杆的外壁均固定套接有第一传动轮,两组所述第一传动轮之间传动连接有第一传动皮带,两组所述第一转动杆之间传动连接有第一输料带,两组所述第一竖板和两组第二竖板之间均转动连接有第二转动杆,所述第一转动杆和第二转动杆的外壁均固定套接有第二传动轮,两组所述第二传动轮之间传动连接有第二传动皮带,两组所述第二转动杆的外壁均固定套接有第三传动轮,两组所述第三传动轮之间传动连接有第三传动皮带,两组所述第二转动杆之间传动连接有第二输料带。
优选的,所述物料搅拌机构包括有搅拌桶,所述搅拌桶的上表面可拆卸有第二密封盖板,所述第二密封盖板的上表面固定设有第二搅拌电机,所述第二密封盖板的表面转动连接有第二搅拌杆,所述第二搅拌电机的驱动输出端和第二搅拌杆固定连接,所述第二搅拌杆的外壁均匀分布固定连接有第二搅拌叶片,所述搅拌桶的内壁固定连接有第二底板,所述第二搅拌杆的一端和第二底板转动连接,所述第二底板的表面均匀分布开设有第三下料孔,所述搅拌桶的外壁开设有第二弧形槽。
优选的,所述下料机构包括有第二转动底板,所述第二转动底板的上表面和第二底板的下表面活动接触,所述第二转动底板和搅拌桶的内壁转动连接,所述第二转动底板的表面均匀分布开设有第四下料孔,所述第二转动底板的外壁固定连接有第二齿轮组,所述第二齿轮组和第二弧形槽的内壁活动接触,所述涂覆盒的上表面开设有导向槽,所述导向槽的表面滑动连接有齿板,所述齿板的下表面对称固定安装有连接杆。
优选的,所述涂覆机构包括有螺纹杆,所述螺纹杆和涂覆盒转动连接,所述涂覆盒的内壁对称开设有滑槽,两组所述滑槽的表面均对称滑动连接有滑块,所述连接杆的下端和滑块的上表面固定连接,所述滑块之间固定连接有放料板,所述螺纹杆和放料板螺纹转动连接,所述涂覆盒的内壁滑动连接有涂覆刮板,所述涂覆刮板的一侧固定连接有拉杆,所述拉杆和涂覆盒活动插接,所述放料板的上表面固定安装有限位板。
优选的,所述混合桶的外壁固定安装有第一可视窗,所述第一密封盖板的上表面固定安装有第一入料斗,所述第一搅拌电机的外壁固定连接有第一固定块,所述第一固定块的下表面和第一密封盖板的上表面固定连接,所述空心底座的外壁开设有出料槽,所述搅拌桶的外壁固定安装有第二可视窗,所述搅拌桶的外壁开设有进料槽,所述搅拌桶的外壁对称固定安装有支撑杆,所述支撑杆的一端和第二竖板的一侧固定连接,所述第二密封盖板的上表面固定安装有第二入料斗,所述第二搅拌电机的外壁固定连接有第二固定块,所述第二固定块的下表面和第二密封盖板的上表面固定连接,所述螺纹杆的一端固定安装有手柄,所述拉杆的一端固定安装有握把。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、通过开启第一搅拌电机,第一搅拌电机的驱动轴带动第一搅拌杆转动,第一搅拌杆带动第一搅拌叶片转动,转动的第一搅拌叶片搅拌混合桶内部的多种物料,直至多种物料干混均匀后再关闭第一搅拌电机,从而方便的完成了多种物料的干混,进而方便了后续浆液的制备;
2、通过开启外部电机,使两组第一转动杆同步同向转动,并带动第一输料带转动,两组第二转动杆随着两组第一转动杆的转动而同步同向转动,两组第二转动杆带动第二输料带转动,通过推动弧形齿条,弧形齿条带动第一齿轮组转动,第一齿轮组带动第一转动底板转动,混合桶内部被干混均匀的物料通过第一下料孔和第二下料孔掉落至第一输料带的上表面,转动的第一输料带将物料传输至第二输料带的上表面,并经第二输料带将物料传输至搅拌桶的内部,从而方便的完成了干混后的物料的传输,进而有效的提高了物料输送的便捷性;
3、通过开启第二搅拌电机,第二搅拌电机的驱动轴带动第二搅拌杆转动,第二搅拌杆带动第二搅拌叶片转动,第二搅拌叶片转动的同时开始搅拌搅拌桶内部的粘结剂溶液和干混后的物料,直至粘结剂溶液和干混后的物料被搅拌成湿润的浆料后再关闭第二搅拌电机,从而完成了干混后的物料与粘结剂溶液的搅拌,进而缩短了搅拌工艺时间且提高了浆料的稳定性和分散均匀性,同时间接降低了后续制备电极的生产成本;
4、通过旋钮手柄,手柄带动螺纹杆转动,螺纹杆带动放料板、金属集流体和滑块移动,同时,滑块带动连接杆和齿板移动,当齿板与第二齿轮组啮合时,使第二齿轮组转动,第二齿轮组带动第二转动底板转动,搅拌桶内部的浆料通过第三下料孔和第四下料孔流动至待涂覆的金属集流体的上表面,然后反向旋钮手柄,使放料板和待涂覆的金属集流体回到初始位置,从而方便的完成了浆料的下料,进而有效的提高了后续涂覆金属集流体的便捷性;
5、通过推动握把,握把带动拉杆移动,拉杆带动涂覆刮板沿着涂覆盒的内壁水平方向移动,涂覆刮板的下表面与金属集流体上表面的浆液接触并将浆液均匀的涂覆在金属集流体的表面,然后经外部碾压设备完成浆液与金属集流体的碾压,从而完成了电极的制备,从而提高了电容器的倍率性,进而提高了电容器循环性能。
附图说明
图1为本发明电极制备装置的前侧面结构示意图;
图2为本发明电极制备装置的后侧面结构示意图;
图3为本发明图2中的A部放大示意图;
图4为本发明混合桶的剖面结构示意图;
图5为本发明图4中的B部放大示意图;
图6为本发明搅拌桶的剖面结构示意图;
图7为本发明弧形齿条与第一齿轮组的分离示意图;
图8为本发明第二底板与第二转动底板的连接示意图;
图9为本发明涂覆盒的内部结构示意图;
图10为本发明图9中的C部放大示意图;
图中:1、制备台;11、支撑腿;12、第一竖板;13、涂覆盒;14、第二竖板;2、物料混合机构;21、混合桶;211、第一可视窗;22、第一密封盖板;23、第一入料斗;24、第一搅拌电机;25、第一固定块;26、第一搅拌杆;27、第一搅拌叶片;28、第一底板;281、第一下料孔;282、第一弧形槽;283、第一转动底板;284、第二下料孔;285、第一齿轮组;286、弧形齿条;287、限位插杆;288、限位孔;29、空心底座;291、出料槽;3、输料机构;31、第一转动杆;32、第一传动轮;33、第一传动皮带;34、第一输料带;35、第二转动杆;36、第二传动轮;37、第二传动皮带;38、第三传动轮;381、第三传动皮带;39、第二输料带;4、物料搅拌机构;41、搅拌桶;411、第二可视窗;412、进料槽;413、支撑杆;42、第二密封盖板;43、第二入料斗;44、第二搅拌电机;45、第二固定块;46、第二搅拌杆;47、第二搅拌叶片;48、第二底板;481、第三下料孔;49、第二弧形槽;5、下料机构;51、第二转动底板;52、第四下料孔;53、第二齿轮组;54、齿板;55、导向槽;56、连接杆;6、涂覆机构;61、螺纹杆;62、手柄;63、放料板;64、滑槽;65、滑块;66、涂覆刮板;67、拉杆;68、握把;69、限位板。
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。
请参阅图1-10,本发明提供一种技术方案:一种超级电容器的干法电极制备工艺,包括以下步骤:
步骤一:物料混合,将活性物质、导电剂、分散剂干粉通过制备台1表面的物料混合机构2进行混合,其中,活性物质材料是活性炭、介孔炭、炭气凝胶、活性炭纤维、炭基复合材料、石墨材料、无定型炭中的一种或多种,导电剂是炭黑、乙炔炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种,分散剂干粉是CMC,活性物质、导电剂、分散剂干粉分别占总混合物质量的占重为40-70%、0-10%、0-5%,干粉混合后的粉末体积密度为0.6~2.0g/cm3,干粉混合过程的搅拌速率为20~1000rpm;
步骤二:浆料制备,活性物质、导电剂、分散剂干粉混合后,加入粘结剂并通过物料搅拌机构4润湿搅拌,粘结剂是聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡络烷酮、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、PVP-聚乙烯醇缩丁醛、天然纤维素、PVDF-HFP/PVP中的一种或多种,粘结剂占总混合物质量的占重为0-10%,粘结剂在使用前需要与一种溶剂混合,溶剂占总混合物质量的占重为20-40%,溶剂与粘结剂的重量配比为10-20:1;
步骤三:涂覆浆料,将制备完成的浆料通过涂覆机构6均匀的涂覆于金属集流体的表面,金属集流体为铝箔或者铜箔,最后经过碾压设备碾压制成电极。
一种超级电容器的干法电极制备装置,包括制备台1,制备台1的上表面均匀分布固定安装有第一竖板12,制备台1的上表面固定安装有涂覆盒13,涂覆盒13的上表面对称固定安装有第二竖板14,制备台1的上表面分别固定设有物料混合机构2和物料搅拌机构4,物料混合机构2能够方便的对制备电极用的物料进行干混,物料搅拌机构4能够方便的实现物料与粘结剂溶液的湿润搅拌,第一竖板12和第二竖板14之间固定设有输料机构3,输料机构3能够方便的将干混后的物料输送至物料搅拌机构4的内部,物料搅拌机构4的下表面固定设有下料机构5,下料机构5能够方便的使湿润的物料流动至金属集流体的表面,且涂覆盒13能够便于工作人员收集掉落在涂覆盒13内部的湿润物料,涂覆盒13的内部固定设有涂覆机构6,涂覆机构6能够方便的将湿润的物料均匀的涂覆在金属集流体的表面。
作为本发明的一种实施方式,制备台1的底端四角处均固定安装有支撑腿11,支撑腿11能够有效的提高制备台1的稳定性。
作为本发明的一种实施方式,物料混合机构2包括有混合桶21,混合桶21的上表面可拆卸有第一密封盖板22,第一密封盖板22能够有效的提高混合桶21的密封性,第一密封盖板22的上表面固定设有第一搅拌电机24,第一密封盖板22的表面转动连接有第一搅拌杆26,第一搅拌电机24的驱动输出端和第一搅拌杆26固定连接,通过开启第一搅拌电机24,第一搅拌电机24的驱动轴能够带动第一搅拌杆26转动,第一搅拌杆26的外壁均匀分布固定连接有第一搅拌叶片27,第一搅拌杆26能够带动第一搅拌叶片27转动,转动的第一搅拌叶片27能够搅拌混合桶21内部的物料,混合桶21的内壁固定连接有第一底板28,第一搅拌杆26的一端和第一底板28转动连接,第一底板28的表面均匀分布开设有第一下料孔281,混合桶21的外壁开设有第一弧形槽282,混合桶21的内壁转动连接有第一转动底板283,第一转动底板283的上表面和第一底板28的下表面活动接触,第一转动底板283的表面均匀分布开设有第二下料孔284,第一转动底板283的外壁固定安装有第一齿轮组285,第一齿轮组285和第一弧形槽282的内壁活动接触,第一弧形槽282的表面滑动连接有弧形齿条286,弧形齿条286和第一齿轮组285啮合连接,通过推动弧形齿条286,弧形齿条286能够带动第一齿轮组285转动,第一齿轮组285能够带动第一转动底板283转动,当第一转动底板283表面的第二下料孔284与第一底板28表面的第一下料孔281竖直对应时,能够使混合桶21内部被干混后的物料进入至输料机构3的表面,弧形齿条286的两侧均固定连接有限位插杆287,第一弧形槽282的内壁对称开设有限位孔288,限位插杆287和限位孔288过盈配合,当限位插杆287插入至限位孔288的内部时,能够有效的提高弧形齿条286的稳定性,混合桶21的下表面固定连接有空心底座29,空心底座29的下表面和制备台1的上表面固定连接。
作为本发明的一种实施方式,输料机构3包括有第一转动杆31,第一转动杆31和第一竖板12转动连接,两组第一转动杆31的外壁均固定套接有第一传动轮32,第一转动杆31能够带动一组第一传动轮32转动,两组第一传动轮32之间传动连接有第一传动皮带33,一组第一传动轮32能够通过第一传动皮带33带动另一组第一传动轮32,从而使两组第一转动杆31同步同向转动,两组第一转动杆31之间传动连接有第一输料带34,第一转动杆31能够带动第一输料带34转动,混合桶21内部的物料能够掉落至第一输料带34的表面,两组第一竖板12和两组第二竖板14之间均转动连接有第二转动杆35,第一转动杆31和第二转动杆35的外壁均固定套接有第二传动轮36,两组第二传动轮36之间传动连接有第二传动皮带37,第一转动杆31通过第二传动轮36和第二传动皮带37带动一组第二转动杆35转动,两组第二转动杆35的外壁均固定套接有第三传动轮38,两组第三传动轮38之间传动连接有第三传动皮带381,一组第二转动杆35通过第三传动轮38和和第三传动皮带381带动另一组第二转动杆35转动,从而使两组第二转动杆35同步同向转动,两组第二转动杆35之间传动连接有第二输料带39,第二转动杆35能够带动第二输料带39转动,第一输料带34能够将其表面的物料传输至第二输料带39的表面,第二输料带39能够将物料传输至物料搅拌机构4的内部。
作为本发明的一种实施方式,物料搅拌机构4包括有搅拌桶41,搅拌桶41的上表面可拆卸有第二密封盖板42,第二密封盖板42能够有效的提高搅拌桶41的密封性,第二密封盖板42的上表面固定设有第二搅拌电机44,第二密封盖板42的表面转动连接有第二搅拌杆46,通过开启第二搅拌电机44,第二搅拌电机44的驱动轴能够带动第二搅拌杆46转动,第二搅拌电机44的驱动输出端和第二搅拌杆46固定连接,第二搅拌杆46的外壁均匀分布固定连接有第二搅拌叶片47,第二搅拌杆46能够带动第二搅拌叶片47转动,转动的第二搅拌叶片47能够方便的搅拌搅拌桶41内部的粘结剂溶液和干混后的物料,搅拌桶41的内壁固定连接有第二底板48,第二搅拌杆46的一端和第二底板48转动连接,第二底板48的表面均匀分布开设有第三下料孔481,搅拌桶41的外壁开设有第二弧形槽49。
作为本发明的一种实施方式,下料机构5包括有第二转动底板51,第二转动底板51的上表面和第二底板48的下表面活动接触,第二转动底板51和搅拌桶41的内壁转动连接,第二转动底板51的表面均匀分布开设有第四下料孔52,第二转动底板51的外壁固定连接有第二齿轮组53,第二齿轮组53和第二弧形槽49的内壁活动接触,涂覆盒13的上表面开设有导向槽55,导向槽55的表面滑动连接有齿板54,齿板54能够沿着导向槽55的表面水平方向移动,当移动后的齿板54和第二齿轮组53啮合时,齿板54能够推动第二齿轮组53转动,第二齿轮组53能够带动第二转动底板51转动,当第二转动底板51表面的第四下料孔52与第二底板48表面的第三下料孔481竖直对应时,能够方便的实现湿润物料的下料,齿板54的下表面对称固定安装有连接杆56,连接杆56能够带动齿板54移动。
作为本发明的一种实施方式,涂覆机构6包括有螺纹杆61,螺纹杆61和涂覆盒13转动连接,涂覆盒13的内壁对称开设有滑槽64,两组滑槽64的表面均对称滑动连接有滑块65,滑块65能够在滑槽64的表面水平方向移动,连接杆56的下端和滑块65的上表面固定连接,滑块65能够带动连接杆56移动,滑块65之间固定连接有放料板63,放料板63能够带动滑块65沿着滑槽64的表面水平方向移动,放料板63的表面能够放置待涂覆的金属集流体,螺纹杆61和放料板63螺纹转动连接,通过旋钮螺纹杆61,螺纹杆61能够带动放料板63移动,涂覆盒13的内壁滑动连接有涂覆刮板66,涂覆刮板66的一侧固定连接有拉杆67,拉杆67和涂覆盒13活动插接,拉杆67能够拉动涂覆刮板66水平方向移动,水平方向移动的涂覆刮板66能够使湿润的浆料均匀的涂覆在金属集流体的表面,放料板63的上表面固定安装有限位板69,限位板69能够方便的对涂覆刮板66进行水平方向的限位。
作为本发明的一种实施方式,混合桶21的外壁固定安装有第一可视窗211,通过第一可视窗211,能够便于工作人员观察混合桶21内部的物料干混情况,第一密封盖板22的上表面固定安装有第一入料斗23,通过第一入料斗23,能够方便的将待干混的物料添加至混合桶21的内部,第一搅拌电机24的外壁固定连接有第一固定块25,第一固定块25能够有效的提高第一搅拌电机24的稳定性,第一固定块25的下表面和第一密封盖板22的上表面固定连接,空心底座29的外壁开设有出料槽291,通过开设出料槽291,能够便于第一输料带34传输干混后的物料,搅拌桶41的外壁固定安装有第二可视窗411,通过第二可视窗411,能够便于工作人员观察搅拌桶41内部的粘结剂溶液与干混后的物料的搅拌情况,搅拌桶41的外壁开设有进料槽412,通过开设进料槽412,能够便于第二输料带39将干混后的物料传输至搅拌桶41的内部,搅拌桶41的外壁对称固定安装有支撑杆413,支撑杆413的一端和第二竖板14的一侧固定连接,支撑杆413能够支撑固定搅拌桶41,第二密封盖板42的上表面固定安装有第二入料斗43,通过第二入料斗43,能够方便的将粘接剂溶液添加至搅拌桶41的内部,第二搅拌电机44的外壁固定连接有第二固定块45,第二固定块45能够有效的提高第二搅拌电机44的稳定性,第二固定块45的下表面和第二密封盖板42的上表面固定连接,螺纹杆61的一端固定安装有手柄62,通过旋钮手柄62,手柄62能够带动螺纹杆61转动,拉杆67的一端固定安装有握把68,通过手持握把68,能够便于工作人员拉动拉杆67。
工作原理:当需要制备电极时,工作人员首先将制备电极用的多种物料通过第一入料斗23添加至混合桶21的内部,然后开启第一搅拌电机24,第一搅拌电机24的驱动轴带动第一搅拌杆26转动,第一搅拌杆26带动多组第一搅拌叶片27转动,转动的多组第一搅拌叶片27开始搅拌混合桶21内部的多种物料,直至多种物料干混均匀后再关闭第一搅拌电机24,从而方便的完成了多种物料的干混,进而方便了后续浆液的制备,随后,通过开启外部电机,使一组第一转动杆31转动,一组第一转动杆31通过一组第一传动轮32和第一传动皮带33带动另一组第一传动轮32转动,另一组第一传动轮32带动对应的一组第一转动杆31转动,此时两组第一转动杆31同步同向转动,两组第一转动杆31同步同向转动的同时带动第一输料带34转动,与此同时,一组第一转动杆31通过对应的第二传动轮36和第二传动皮带37带动另一组第二传动轮36转动,另一组第二传动轮36带动对应的第二转动杆35转动,一组第二转动杆35转动的同时通过对应的一组第三传动轮38和第三传动皮带381带动另一组第三传动轮38转动,另一组第三传动轮38带动对应的一组第二转动杆35转动,此时两组第二转动杆35随着两组第一转动杆31的转动而同步同向转动,且两组第二转动杆35带动第二输料带39转动,与此同时,手动推动弧形齿条286,弧形齿条286沿着第一弧形槽282的表面滑动,并使第一齿轮组285带动第一转动底板283转动,直至一组限位插杆287插入至对应的限位孔288的内部且第一转动底板283表面的多组第二下料孔284与第一底板28表面的多组第一下料孔281竖直对应后再停止推动弧形齿条286,此时,混合桶21内部被干混均匀的物料通过第一下料孔281和第二下料孔284掉落至第一输料带34的上表面,转动的第一输料带34将物料传输至第二输料带39的上表面,并经第二输料带39将物料传输至搅拌桶41的内部,从而方便的完成了干混后的物料的传输,进而有效的提高了物料输送的便捷性,随后,通过第二入料斗43将定量的粘结剂溶液添加至搅拌桶41的内部,然后开启第二搅拌电机44,第二搅拌电机44的驱动轴带动第二搅拌杆46转动,第二搅拌杆46带动多组第二搅拌叶片47转动,多组第二搅拌叶片47转动的同时开始搅拌搅拌桶41内部的粘结剂溶液和干混后的物料,直至粘结剂溶液和干混后的物料被搅拌成湿润的浆料后再关闭第二搅拌电机44,从而完成了干混后的物料与粘结剂溶液的搅拌,进而缩短了搅拌工艺时间且提高了浆料的稳定性和分散均匀性,同时间接降低了后续制备电极的生产成本,随后,将待涂覆的金属集流体放置在放料板63的上表面,并使金属集流体的一侧与限位板69的一侧接触,然后手动旋钮手柄62,手柄62带动螺纹杆61转动,螺纹杆61螺纹转动的同时并带动放料板63、待涂覆的金属集流体和多组滑块65沿着对应的滑槽64的表面水平方向移动,直至水平方向移动的金属集流体与第二转动底板51垂直对应后再停止旋钮手柄62,与此同时,两组滑块65带动对应的连接杆56和齿板54水平方向移动,当水平方向移动的齿板54与第二齿轮组53啮合时,使第二齿轮组53转动,第二齿轮组53带动第二转动底板51转动且转动后的第二转动底板51表面的多组第四下料孔52与多组第三下料孔481竖直对应,此时,搅拌桶41内部的浆料通过多组第三下料孔481和多组第四下料孔52流动至待涂覆的金属集流体的上表面,直至浆料的一次下料完成后,再反向旋钮手柄62,使放料板63和待涂覆的金属集流体回到初始位置,同时,齿板54带动第二齿轮组53和第二转动底板51转动且多组第四下料孔52与多组第三下料孔481不重合,从而方便的完成了浆料的下料,进而有效的提高了后续涂覆金属集流体的便捷性,然后通过手动推动握把68,握把68带动拉杆67移动,拉杆67带动涂覆刮板66沿着涂覆盒13的内壁水平方向移动,且涂覆刮板66的下表面与金属集流体上表面的浆液接触并将浆液均匀的涂覆在金属集流体的表面,然后经外部碾压设备完成浆液与金属集流体的碾压,从而完成了电极的制备,从而提高了电容器的倍率性,进而提高了电容器循环性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种超级电容器的干法电极制备工艺,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:物料混合,将活性物质、导电剂、分散剂干粉通过制备台(1)表面的物料混合机构(2)进行混合,其中,活性物质材料是活性炭、介孔炭、炭气凝胶、活性炭纤维、炭基复合材料、石墨材料、无定型炭中的一种或多种,导电剂是炭黑、乙炔炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种,分散剂干粉是CMC,活性物质、导电剂、分散剂干粉分别占总混合物质量的占重为40-70%、0-10%、0-5%,干粉混合后的粉末体积密度为0.6~2.0g/cm3,干粉混合过程的搅拌速率为20~1000rpm;
步骤二:浆料制备,活性物质、导电剂、分散剂干粉混合后,加入粘结剂并通过物料搅拌机构(4)润湿搅拌,粘结剂是聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡络烷酮、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、PVP-聚乙烯醇缩丁醛、天然纤维素、PVDF-HFP/PVP中的一种或多种,粘结剂占总混合物质量的占重为0-10%,粘结剂在使用前需要与一种溶剂混合,溶剂占总混合物质量的占重为20-40%,溶剂与粘结剂的重量配比为10-20:1;
步骤三:涂覆浆料,将制备完成的浆料通过涂覆机构(6)均匀的涂覆于金属集流体的表面,金属集流体为铝箔或者铜箔,最后经过碾压设备碾压制成电极。
2.一种超级电容器的干法电极制备装置,包括制备台(1),其特征在于,所述制备台(1)的上表面均匀分布固定安装有第一竖板(12),所述制备台(1)的上表面固定安装有涂覆盒(13),所述涂覆盒(13)的上表面对称固定安装有第二竖板(14),所述制备台(1)的上表面分别固定设有物料混合机构(2)和物料搅拌机构(4),所述第一竖板(12)和第二竖板(14)之间固定设有输料机构(3),所述物料搅拌机构(4)的下表面固定设有下料机构(5),所述涂覆盒(13)的内部固定设有涂覆机构(6)。
3.根据权利要求(1)所述的一种超级电容器的干法电极制备装置,其特征在于:所述制备台(1)的底端四角处均固定安装有支撑腿(11)。
4.根据权利要求1所述的一种超级电容器的干法电极制备装置,其特征在于:所述物料混合机构(2)包括有混合桶(21),所述混合桶(21)的上表面可拆卸有第一密封盖板(22),所述第一密封盖板(22)的上表面固定设有第一搅拌电机(24),所述第一密封盖板(22)的表面转动连接有第一搅拌杆(26),所述第一搅拌电机(24)的驱动输出端和第一搅拌杆(26)固定连接,所述第一搅拌杆(26)的外壁均匀分布固定连接有第一搅拌叶片(27),所述混合桶(21)的内壁固定连接有第一底板(28),所述第一搅拌杆(26)的一端和第一底板(28)转动连接,所述第一底板(28)的表面均匀分布开设有第一下料孔(281),所述混合桶(21)的外壁开设有第一弧形槽(282),所述混合桶(21)的内壁转动连接有第一转动底板(283),所述第一转动底板(283)的上表面和第一底板(28)的下表面活动接触,所述第一转动底板(283)的表面均匀分布开设有第二下料孔(284),所述第一转动底板(283)的外壁固定安装有第一齿轮组(285),所述第一齿轮组(285)和第一弧形槽(282)的内壁活动接触,所述第一弧形槽(282)的表面滑动连接有弧形齿条(286),所述弧形齿条(286)和第一齿轮组(285)啮合连接,所述弧形齿条(286)的两侧均固定连接有限位插杆(287),所述第一弧形槽(282)的内壁对称开设有限位孔(288),所述限位插杆(287)和限位孔(288)过盈配合,所述混合桶(21)的下表面固定连接有空心底座(29),所述空心底座(29)的下表面和制备台(1)的上表面固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种超级电容器的干法电极制备装置,其特征在于:所述输料机构(3)包括有第一转动杆(31),所述第一转动杆(31)和第一竖板(12)转动连接,两组所述第一转动杆(31)的外壁均固定套接有第一传动轮(32),两组所述第一传动轮(32)之间传动连接有第一传动皮带(33),两组所述第一转动杆(31)之间传动连接有第一输料带(34),两组所述第一竖板(12)和两组第二竖板(14)之间均转动连接有第二转动杆(35),所述第一转动杆(31)和第二转动杆(35)的外壁均固定套接有第二传动轮(36),两组所述第二传动轮(36)之间传动连接有第二传动皮带(37),两组所述第二转动杆(35)的外壁均固定套接有第三传动轮(38),两组所述第三传动轮(38)之间传动连接有第三传动皮带(381),两组所述第二转动杆(35)之间传动连接有第二输料带(39)。
6.根据权利要求1所述的一种超级电容器的干法电极制备装置,其特征在于:所述物料搅拌机构(4)包括有搅拌桶(41),所述搅拌桶(41)的上表面可拆卸有第二密封盖板(42),所述第二密封盖板(42)的上表面固定设有第二搅拌电机(44),所述第二密封盖板(42)的表面转动连接有第二搅拌杆(46),所述第二搅拌电机(44)的驱动输出端和第二搅拌杆(46)固定连接,所述第二搅拌杆(46)的外壁均匀分布固定连接有第二搅拌叶片(47),所述搅拌桶(41)的内壁固定连接有第二底板(48),所述第二搅拌杆(46)的一端和第二底板(48)转动连接,所述第二底板(48)的表面均匀分布开设有第三下料孔(481),所述搅拌桶(41)的外壁开设有第二弧形槽(49)。
7.根据权利要求6所述的一种超级电容器的干法电极制备装置,其特征在于:所述下料机构(5)包括有第二转动底板(51),所述第二转动底板(51)的上表面和第二底板(48)的下表面活动接触,所述第二转动底板(51)和搅拌桶(41)的内壁转动连接,所述第二转动底板(51)的表面均匀分布开设有第四下料孔(52),所述第二转动底板(51)的外壁固定连接有第二齿轮组(53),所述第二齿轮组(53)和第二弧形槽(49)的内壁活动接触,所述涂覆盒(13)的上表面开设有导向槽(55),所述导向槽(55)的表面滑动连接有齿板(54),所述齿板(54)的下表面对称固定安装有连接杆(56)。
8.根据权利要求7所述的一种超级电容器的干法电极制备装置,其特征在于:所述涂覆机构(6)包括有螺纹杆(61),所述螺纹杆(61)和涂覆盒(13)转动连接,所述涂覆盒(13)的内壁对称开设有滑槽(64),两组所述滑槽(64)的表面均对称滑动连接有滑块(65),所述连接杆(56)的下端和滑块(65)的上表面固定连接,所述滑块(65)之间固定连接有放料板(63),所述螺纹杆(61)和放料板(63)螺纹转动连接,所述涂覆盒(13)的内壁滑动连接有涂覆刮板(66),所述涂覆刮板(66)的一侧固定连接有拉杆(67),所述拉杆(67)和涂覆盒(13)活动插接,所述放料板(63)的上表面固定安装有限位板(69)。
9.根据权利要求8所述的一种超级电容器的干法电极制备装置,其特征在于:所述混合桶(21)的外壁固定安装有第一可视窗(211),所述第一密封盖板(22)的上表面固定安装有第一入料斗(23),所述第一搅拌电机(24)的外壁固定连接有第一固定块(25),所述第一固定块(25)的下表面和第一密封盖板(22)的上表面固定连接,所述空心底座(29)的外壁开设有出料槽(291),所述搅拌桶(41)的外壁固定安装有第二可视窗(411),所述搅拌桶(41)的外壁开设有进料槽(412),所述搅拌桶(41)的外壁对称固定安装有支撑杆(413),所述支撑杆(413)的一端和第二竖板(14)的一侧固定连接,所述第二密封盖板(42)的上表面固定安装有第二入料斗(43),所述第二搅拌电机(44)的外壁固定连接有第二固定块(45),所述第二固定块(45)的下表面和第二密封盖板(42)的上表面固定连接,所述螺纹杆(61)的一端固定安装有手柄(62),所述拉杆(67)的一端固定安装有握把(68)。
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