CN113509871A - 锂电池浆料搅拌系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池浆料搅拌系统，包括外筒、搅拌内筒、搅拌桨以及热循环装置，所述搅拌内筒转动配合安装于外筒内并可被驱动转动，所述搅拌桨偏心设置于内筒内，所述搅拌桨转动配合安装于外筒顶部并可被驱动转动，外筒外圆与搅拌内筒内圆之间具有环形封闭热交换腔，所述热循环装置将低温冷却介质输入至热交换腔中，所述热交换腔中的高温冷却介质回流至热循环装置中冷却后重新输入至热交换腔中。本发明中搅拌桨和搅拌内筒自转，且搅拌桨相对搅拌内筒公转，大大提高了搅拌效率，且搅拌过程中无死角，而且热循环装置用于吸收锂电浆料在混合搅拌过程中产生的物理发热，以控制锂电浆料维持在一定的恒温范围内，提高了浆料混合效果。

Description

锂电池浆料搅拌系统

技术领域

本发明涉及锂电池制造技术领域，特别涉及一种锂电池浆料搅拌系统。

背景技术

锂电池制造工艺中，需要将活性物质、导电炭黑、分散剂、粘接剂以及添加剂等组分按照一定的比例和顺序加入到搅拌机中，形成稳定的固定悬浮液；

现有搅拌系统通常为搅拌桨独立转动搅拌模式，该搅拌模式搅拌效率低，具有搅拌死角，且在搅拌过程中浆料在混合搅拌过程中的物理发热，提高浆料混合效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种锂电池浆料搅拌系统，该搅拌装置通过搅拌桨的自转以及内筒自转并结合搅拌桨相对内筒的公转，大大提高了搅拌效率，且搅拌过程中无死角，可吸附浆料在混合搅拌过程中的物理发热，使得浆料保持在恒温范围内混合，提高了浆料混合效果。

本发明的锂电池浆料搅拌系统，包括外筒、搅拌内筒、搅拌桨以及热循环装置，所述搅拌内筒转动配合安装于外筒内并可被驱动转动，所述搅拌桨偏心设置于内筒内，所述搅拌桨转动配合安装于外筒顶部并可被驱动转动，外筒外圆与搅拌内筒内圆之间具有环形封闭热交换腔，所述热循环装置将低温冷却介质输入至热交换腔中，所述热交换腔中的高温冷却介质回流至热循环装置中冷却后重新输入至热交换腔中。

进一步，还包括真空泵，所述真空泵进气口与搅拌内筒连通用于控制搅拌内筒中的真空度。

进一步，所述搅拌内筒斜置设置。

进一步，所述搅拌桨包括转动配合安装于外筒顶部的搅拌轴、传动配合于搅拌轴上的上转盘和下转盘以及安装于上转盘上端面和/或下端面的多个上搅拌柱和安装于下转盘上端面和/或下端面的多个下搅拌柱，所述上转盘和下转盘位于搅拌内筒内，所述上搅拌柱与上转盘的端面呈夹角设置，所述下搅拌柱与下转盘的端面呈夹角设置。

进一步，还包括主刮刀，所述主刮刀固定于外筒顶部，所述主刮刀具有由两个刮边构成的直角边，一刮边贴合于内筒底部，另一刮边贴合于内筒内圆。

进一步，所述搅拌桨还包括搅拌刮刀，所述搅拌刮刀安装于下转盘的下端面，所述搅拌刮刀底部与搅拌内筒底部之间具有设定距离，所述上搅拌柱安装于转盘的上端面，所述下搅拌柱安装于下转盘的上端面。

进一步，所述上搅拌柱和下搅拌柱的上端部呈上小下大的截头锥形体。

进一步，所述上转盘包括上套环以及呈径向辐射状连接于上套环外圆的多个上支杆，所述上套环传动配合外套于搅拌轴上，所述上搅拌柱安装于上支杆上，所述下转盘包括下套环以及呈径向辐射状连接于下套环外圆的多个下支杆，所述下搅拌柱安装于下支杆上，所述下套环传动配合外套于搅拌轴上。

进一步，所述上支杆和下支杆在周向方向交错设置。

进一步，所述上搅拌柱和下搅拌柱轴向延伸。

本发明的有益效果：

本发明中搅拌桨和搅拌内筒自转，且搅拌桨相对搅拌内筒公转，大大提高了搅拌效率，且搅拌过程中无死角，而且搅拌内筒倾斜一定角度旋转，使锂电浆料在混合时形成速度差很高的交错性混合料物流和逆向性混合料物流，保证锂电浆料均匀；通过内外筒的设置方式，既便于内筒实现自转结构，同时自动形成热交换腔，利于对搅拌内筒的冷却，热循环装置用于吸收锂电浆料在混合搅拌过程中产生的物理发热，以控制锂电浆料维持在一定的恒温范围内混合搅拌，提高了浆料混合效果；

本发明中上转盘配合上搅拌柱对上方空间形成搅拌作用，下转盘配合下搅拌柱对下转盘与上转盘之间的空间形成搅拌柱作用，另外利用搅拌刮刀对下转盘与搅拌内筒底部之间的空间形成搅拌作用，即通过该结构的搅拌桨综合的对搅拌筒内上中下空间形成良好的搅拌效果，且可通过转盘转动搅拌以及搅拌柱周向切割的搅拌方式，提高搅拌效果，并提高搅拌效率；另外由于上搅拌柱和下搅拌柱具有锥形斜面，在搅拌过程中，上搅拌柱和下搅拌柱对浆料形成周向水平作用外，同时也对浆料具有轴向向上的作用力，被作用的浆料逐步从下至上移动，而其他未被作用的浆料填充上移后浆料形成的空腔，周而复始，使得整个浆料形成从下至上逐步的往复运行，大大提高了搅拌效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明结构示意图；

图2为局部结构示意图；

图3为搅拌内筒内部结构示意图；

图4为搅拌内筒俯视结构示意图；

图5为搅拌桨结构示意图；

图6为搅拌桨俯视结构示意图；

具体实施方式

如图所示：本实施例的锂电池浆料搅拌系统，包括外筒1、搅拌内筒2、搅拌桨以及热循环装置，所述搅拌内筒转动配合安装于外筒内并可被驱动转动，所述搅拌桨偏心设置于内筒内，所述搅拌桨转动配合安装于外筒顶部并可被驱动转动，外筒1外圆与搅拌内筒2内圆之间具有环形封闭热交换腔17，所述热循环装置将低温冷却介质输入至热交换腔中，所述热交换腔中的高温冷却介质回流至热循环装置中冷却后重新输入至热交换腔中。

偏心设置指的是搅拌桨轴线与搅拌内筒轴线平行且不重合；其中内筒和外筒同轴设置；

结合图1和图2所示，热循环装置放置于外筒侧部，其中热循环装置包括支架18以及集成于支架上的冷却泵19、热交换器20和存储箱21，其中热交换器的出口端与存储箱连通，使得冷却后的冷却液入储存箱内，储存箱的出口与热交换腔17的底部位置连通，冷却泵19安装于储存箱21出口与热交换腔17入口端的路径上用于为热交换腔17强制供液，在外筒靠上位置处设置有冷却液出口，该出口与热交换器的进液口连通；

打开热交换器的冷却系统，冷却液在热交换腔内，从下向上充分循环，经过热交换后，冷却液自流到热交换器内冷却，冷却后的冷却液被冷却泵强排至储存箱内静置，储存箱内安设油位传感器，用油位传感器检测储存箱内冷却液的液位高低，并通过油位传感器发送信号控制冷却泵的启动和停止，该冷却系统保证浆料的温度控制在25±5℃内；

在支架18上还安装有气动隔膜泵22，该系统隔膜泵通过管道与吸盘连接，当搅拌混合完毕后，打开观察检修口，气动隔膜泵通过带吸盘的吸杆将搅拌内筒中的混合浆料吸到转运桶中；

该搅拌系统还设置有电气控制系统23，该控制系统采用PLC+触摸屏控制的方式用于控制整个搅拌系统的运行；

其中外筒包括上下两端开口的外筒体1a、固定于外筒体下端的底板1b以及盖于外筒体上端的机盖1c，其中机盖作为外筒的顶部，机盖外装有轴承座11和水冷式永磁变频调速电机12，其中搅拌桨穿过机盖转动配合安装于轴承座内，且与水冷式永磁变频调速电机输出轴传动配合；机盖的下端面开设有环形槽，搅拌内筒的上端为开口状且位于环形槽内，该环形槽与搅拌内筒转动配合，用于对搅拌内筒上端支撑和密封，可改善搅拌内筒上端处的震颤现象；外筒内壁设置有散热筋以提高散热效果，在机盖上设置主料加入口、液体加料口和观察检修口，主料加入口、液体加料口和观察检修口上均密封可拆卸盖有密封盖，主料加入口用于加入配方中的固体原料，液体加料口用于加入配方中的液体原料，观察检修口用于观察和检修以及混合成品的吸出；

底板上设置有相啮合的主动齿轮13和从动齿轮14，其中主动齿轮与减速器15输出端传动配合，减速器输入端与电机输出轴传动配合，从动齿轮与搅拌内筒同轴设置，且搅拌内筒固定于从动齿轮的上端面，从动齿轮转动配合安装于底板上，且从动齿轮与底板之间可设置轴承；本实施例中搅拌内筒与底板之间的空间与热交换腔17连通，此时冷却液会浸过主动齿轮和从动齿轮，对该齿轮对同时产生冷却和润滑效果，当然，可封闭热交换腔17底部，使得热交换腔17与齿轮对安装的腔室相互独立，此时冷却液只在热交换腔17内循环；通过主动齿轮驱动从动齿轮转动进而带动搅拌内筒转动；其中搅拌内筒被驱动顺时针转动，搅拌桨被驱动顺时针和逆时针交替高速旋转，搅拌桨和搅拌内筒自转，且搅拌桨相对搅拌内筒公转，大大提高了搅拌效率，且搅拌过程中无死角，而且热循环装置用于吸收锂电浆料在混合搅拌过程中产生的物理发热，以控制锂电浆料维持在一定的恒温范围内，综合提高了浆料混合效果。

本实施例中，还包括真空泵，所述真空泵进气口与搅拌内筒连通用于控制搅拌内筒中的真空度。真空泵安装于支架18上，支架18为多层支架，以便于各个部件有序安装；在机盖上开设真空吸口，真空泵的进气端通过管道与真空吸口连通，打开真空泵，可在高速混合中对搅拌内筒中的浆料混合物抽真空；在搅拌内筒中设置相应的压力传感器，并预设真空度高位值和低位值；当真空度压力传感器检测到搅拌内筒中真空度在高位值时，打开真空泵，进行抽真空；检测到搅拌主机真空度在低位值时，关闭真空泵保压；混合完毕关闭抽真空阀门，打开泄压阀，恢复到常压；通过真空泵的设置，使得浆料可在真空环境下充分混合，利于浆料内部气泡的吸出，提高混合效果。

本实施例中，所述搅拌内筒斜置设置。斜置具体指的是搅拌内筒的轴向与竖直方向呈夹角设置，结合图3所示，底板1b斜置放置于机架16上，外筒和搅拌内筒安装于底板上自动形成斜置状态，搅拌内筒倾斜一定角度旋转，使锂电浆料在混合时形成速度差很高的交错性混合料物流和逆向性混合料物流，保证锂电浆料均匀，无死角。

本实施例中，所述搅拌桨包括转动配合安装于外筒顶部的搅拌轴4、传动配合于搅拌轴上的上转盘5和下转盘6以及安装于上转盘上端面和/或下端面的多个上搅拌柱7和安装于下转盘上端面和/或下端面的多个下搅拌柱8，所述上转盘和下转盘位于搅拌内筒内，所述上搅拌柱与上转盘5的端面呈夹角设置，所述下搅拌柱8与下转盘2的端面呈夹角设置。上端面和下端面指的是轴向对应的两个端面；安装于上转盘上端面和/或下端面指的是上搅拌柱7可单独安装于上转盘上端面或下端面上，或者上搅拌柱7可同时安装于上转盘上端面和下端面；安装于下转盘上端面和/或下端面的含义与上述类似，具体不在赘述；上搅拌柱与上转盘5的端面呈夹角设置，指的是上搅拌柱轴线与上转盘端面相交并具有一定的夹角，搅拌柱5与下转盘2的端面呈夹角设置含义与上述类似；其中上搅拌柱与上转盘5的端面之间的夹角以及下搅拌柱8与下转盘2端面之间的夹角理论上在0°-180°之间，优选该夹角在45°-135°之间；其中搅拌轴4穿过机盖转动配合安装于轴承座11内，上转盘和下转盘被驱动转动并带动上搅拌柱和下搅拌柱转动，进而对搅拌内筒内上部空间和下部空间的位置形成良好的搅拌效果，具有较大的搅拌空间，利于增大在搅拌内筒内的作用空间，且可通过转盘转动搅拌以及搅拌柱周向切割的搅拌方式，提高搅拌效果。

本实施例中，还包括主刮刀3，所述主刮刀固定于外筒顶部，所述主刮刀具有由两个刮边构成的直角边，一刮边贴合于内筒底部，另一刮边贴合于内筒内圆。结合图3和图4所示，主刮刀可通过立杆固定在机盖1c上，其中主刮刀的主体呈圆弧结合，主刮刀弧形外端侧与搅拌内筒内圆相切贴合，为便于后续的维护，主刮刀弧形外端侧通过螺栓紧固有刀片，刀片作为其中一个刮边与搅拌内筒内圆相切贴合，另外主刮刀的底部作为另一个刮边与搅拌内筒底部贴合，两个刮边呈直角状，能有效的刮除粘附于内筒底部边沿处的浆料，能可靠地防止锂电浆料粘附在搅拌内筒的底部、侧壁以及死角处，同时主刮刀也利于浆料的翻腾混合。

本实施例中，所述搅拌桨还包括搅拌刮刀9，所述搅拌刮刀安装于下转盘的下端面，所述搅拌刮刀底部与搅拌内筒底部之间具有设定距离，所述上搅拌柱7安装于转盘的上端面，所述下搅拌柱8安装于下转盘的上端面。结合图5所示，上转盘配合上搅拌柱对上方空间形成搅拌作用，下转盘配合下搅拌柱对下转盘与上转盘之间的空间形成搅拌柱作用，另外利用搅拌刮刀对下转盘与搅拌内筒底部之间的空间形成搅拌作用，即通过该结构的搅拌桨综合的对搅拌筒内上中下空间形成良好的搅拌效果，并提高搅拌效率；搅拌刮刀为柱状结构，搅拌刮刀迎着转动方向一侧的侧面为斜切面，搅拌刮刀设置有多个并以下转盘中轴线为中心对称分布，搅拌刮刀底部距离搅拌内筒底部具有设定的微小间距，该距离为2-5mm之间，以对搅拌内筒底部形成刮料效果，在传动过程中，该搅拌刮刀相对搅拌内筒底部呈螺旋转动方式，利于提高搅拌效果并有效防止浆料粘附。

本实施例中，所述上搅拌柱7和下搅拌柱8的上端部呈上小下大的截头锥形体。该结构的上搅拌柱和下搅拌柱对搅拌的效果具有重要意义，结合图3和图5所示，在搅拌过程中，上转盘和下转盘对浆料具有垂直于轴向的搅拌作用，且上搅拌柱和下搅拌柱对浆料形成周向切割作用，同时也对浆料具有轴向向上的作用力，被作用的浆料逐步沿轴向从下至上移动，而其他未被作用的浆料填充上移后浆料形成的空腔，周而复始，使得整个浆料形成从下至上逐步的往复运行，大大提高了搅拌效果。

本实施例中，所述上转盘包括上套环5a以及呈径向辐射状连接于上套环外圆的多个上支杆5b，所述上套环5a传动配合外套于搅拌轴上，所述上搅拌柱7安装于上支杆上，所述下转盘包括下套环以及呈径向辐射状连接于下套环外圆的多个下支杆6b，所述下搅拌柱8安装于下支杆上，所述下套环传动配合外套于搅拌轴上。结合图6所示，上套环5a与上支杆5b一体成型，下套环与下支杆6b一体成型；上转盘外周分支出来的各个上支杆和下转盘外周分支出来各个下支杆，各个支杆既作为上搅拌柱和下搅拌柱的安装基础，同时也作为水平搅拌杆用于水平搅拌浆料，结合图5和图6所示，上支杆和下支杆转动时，会将浆料通过离心力径向甩出，而且部分被上搅拌柱和下搅拌柱锥形斜面作用的浆料会轴向上移，故整个被搅拌的浆料会从搅拌内筒底部沿搅拌轴附近轴向向上移动后被离心力径向甩出后，逐步向下运行回至搅拌内筒底部，整个浆料的运行过程为由搅拌轴中心附近轴向向上→径向向外→沿搅拌内筒内壁边沿处轴向向下至搅拌内筒底部→聚拢在搅拌轴中心附近后继续轴向上行，整个循环路径形成了闭环结构，利于浆料的充分混合；而且上转盘上相邻的上支杆之间具有V形空间，相应的下转盘上相邻的下支杆之间也具有V形空间，该V形空间的设置利于上支杆和下支杆发挥其搅拌作用，同时也利于浆料轴向从下至上逐步的往复运行，以充分混合。

本实施例中，所述上支杆5b和下支杆6b在周向方向交错设置。结合图6所示，该布置结构使得上搅拌柱和下搅拌柱也同样为周向交错结构，其中下搅拌柱正对相邻上支杆之间的V形空间，利于将作用的浆料使其经上方的V形空间上行往复移动，其中每个上支杆上安装有一个上搅拌柱，每个下支杆上安装一个下搅拌柱，各上搅拌柱围绕呈环，同样各个下搅拌柱围绕呈环，当然，每个支杆上可安装多个相应的搅拌柱，使得搅拌柱围绕呈多环结构，具体不在赘述。

本实施例中，所述上搅拌柱7和下搅拌柱8轴向延伸。也就是说，上搅拌柱与上转盘端面垂直设置，下搅拌柱与下转盘端面垂直设置；该结构使得相应搅拌柱的锥斜面对浆料施加轴向向上的作用力，以驱使浆料在轴向方向上往复运行。

本实施例中，所述下转盘以轴向可调的方式安装于搅拌轴上。轴向可调指的是下转盘的轴向位置可调，其可以微调或者可以在较大轴向尺寸范围内调整，结合图5所示，下转盘与搅拌轴上下部轴肩处之间设置有调整垫片10，下转盘通过螺栓固定于该轴肩处，通过调整垫片的厚度进而调节下转盘的轴向位置，进而调节搅拌刮刀9底部与搅拌内筒底部之间的距离，使得搅拌刮刀底部与搅拌内筒底部之间的距离位于设定间距内，以达到良好的刮料效果，改善锂电浆料粘附现象；当然，下转盘还可以采用其他的结构实现轴向可调，具体不在赘述。

本实施例中，所述搅拌轴至少为二级阶梯轴结构，所述上转盘5和下转盘6分别通过搅拌轴上的两个轴肩形成轴向定位，所述下转盘安装于搅拌轴的下端。结合图5所示，搅拌轴为二级阶梯轴结构，当然，搅拌轴可依据其安装结构设置为更多级的阶梯轴结构，搅拌轴小径段底端即为整个搅拌轴的下端部，上转盘安装于搅拌轴的中径段并通过上轴肩定位，上转盘通过螺栓固定在中径段处，下转盘安装于搅拌轴的小径段并通过下轴肩定位，且小径段的底部大致与下转盘下端面平齐，或者小径段下端略超出下转盘下端面，该结构可避免搅拌轴下端超出下转盘过长影响下转盘的调整。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种锂电池浆料搅拌系统，其特征在于：包括外筒、搅拌内筒、搅拌桨以及热循环装置，所述搅拌内筒转动配合安装于外筒内并可被驱动转动，所述搅拌桨偏心设置于内筒内，所述搅拌桨转动配合安装于外筒顶部并可被驱动转动，外筒外圆与搅拌内筒内圆之间具有环形封闭热交换腔，所述热循环装置将低温冷却介质输入至热交换腔中，所述热交换腔中的高温冷却介质回流至热循环装置中冷却后重新输入至热交换腔中。

2.根据权利要求1所述的锂电池浆料搅拌系统，其特征在于：还包括真空泵，所述真空泵进气口与搅拌内筒连通用于控制搅拌内筒中的真空度。

3.根据权利要求1所述的锂电池浆料搅拌系统，其特征在于：所述搅拌内筒斜置设置。

4.根据权利要求1所述的锂电池浆料搅拌系统，其特征在于：所述搅拌桨包括转动配合安装于外筒顶部的搅拌轴、传动配合于搅拌轴上的上转盘和下转盘以及安装于上转盘上端面和/或下端面的多个上搅拌柱和安装于下转盘上端面和/或下端面的多个下搅拌柱，所述上转盘和下转盘位于搅拌内筒内，所述上搅拌柱与上转盘的端面呈夹角设置，所述下搅拌柱与下转盘的端面呈夹角设置。

5.根据权利要求1所述的锂电池浆料搅拌系统，其特征在于：还包括主刮刀，所述主刮刀固定于外筒顶部，所述主刮刀具有由两个刮边构成的直角边，一刮边贴合于内筒底部，另一刮边贴合于内筒内圆。

6.根据权利要求4所述的锂电池浆料搅拌系统，其特征在于：所述搅拌桨还包括搅拌刮刀，所述搅拌刮刀安装于下转盘的下端面，所述搅拌刮刀底部与搅拌内筒底部之间具有设定距离，所述上搅拌柱安装于转盘的上端面，所述下搅拌柱安装于下转盘的上端面。

7.根据权利要求6所述的锂电池浆料搅拌系统，其特征在于：所述上搅拌柱和下搅拌柱的上端部呈上小下大的截头锥形体。

8.根据权利要求6或7所述的锂电池浆料搅拌系统，其特征在于：所述上转盘包括上套环以及呈径向辐射状连接于上套环外圆的多个上支杆，所述上套环传动配合外套于搅拌轴上，所述上搅拌柱安装于上支杆上，所述下转盘包括下套环以及呈径向辐射状连接于下套环外圆的多个下支杆，所述下搅拌柱安装于下支杆上，所述下套环传动配合外套于搅拌轴上。

9.根据权利要求8所述的锂电池浆料搅拌系统，其特征在于：所述上支杆和下支杆在周向方向交错设置。

10.根据权利要求7所述的锂电池浆料搅拌系统，其特征在于：所述上搅拌柱和下搅拌柱轴向延伸。

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