CN113941409A - 一种复合正极材料复合装置及其复合方法 - Google Patents

一种复合正极材料复合装置及其复合方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合正极材料复合装置，包括底座，所述底座顶端两端均固定连接有支架，两个所述支架顶端均固定连接有轴承座，两个所述轴承座内壁均转动连接有转轴，两个所述转轴相对一端均固定连接有齿轮盘，两个所述齿轮盘之间固定连接有球磨筒体，所述球磨筒体外部固定连接有皮带盘套筒，所述底座一侧固定连接有固定架，所述固定架顶端固定连接有驱动电机和减速机，所述驱动电机与减速机之间转动连接，所述轴承座两侧分别设置有进料通道和出料通道，且所述进料通道顶部设置有配料机构。该种复合正极材料复合装置及其复合方法，在对复合正极材料复合装置及其复合方法方面通过进行球磨的研磨工艺提高了边缘位的储能，促进了NCM形成更多边缘。

Description

一种复合正极材料复合装置及其复合方法
技术领域
本发明涉及复合正极材料复合装置及其复合方法领域，具体为一种复合正极材料复合装置及其复合方法。
背景技术
近年来，随着市场对锂离子电池的需求量不断扩增，对锂离子电池性能的要求也在逐渐提高。值得关注的是，在新能源产业中，电动汽车的不断普及使得市场对高续航里程锂离子电池的渴望进一步增加，由此研发高能量密度的锂离子电池成为研究人员较为迫切需要突破的技术关键环节。为了实现锂离子电池更高的能量密度，首当其冲的是选择容量更高的正极或负极材料。
目前应用于锂离子电池体系的复合正极材料按照其复合方式的不同可以分为化学复合(掺杂、包覆)和物理混合。通过化学复合所制得的材料其性能会发生明显的改变，但采取物理混合所制得的材料制备工艺十分简单，易于操作。但普通的混料过程不能够使材料充分混合，无法提高压实密度，且边缘位的储能效果较差。
因此我们对此做出改进，提出一种复合正极材料复合装置及其复合方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种复合正极材料复合装置，包括底座，所述底座顶端两端均固定连接有支架，两个所述支架顶端均固定连接有轴承座，两个所述轴承座内壁均转动连接有转轴，两个所述转轴相对一端均固定连接有齿轮盘，两个所述齿轮盘之间固定连接有球磨筒体，所述球磨筒体外部固定连接有皮带盘套筒，所述底座一侧固定连接有固定架，所述固定架顶端固定连接有驱动电机和减速机，所述驱动电机与减速机之间转动连接，所述减速机与皮带盘套筒通过皮带传动连接，所述轴承座两侧分别设置有进料通道和出料通道，且所述进料通道顶部设置有配料机构。
作为本发明的一种优选技术方案，所述进料通道远离轴承座一端顶部固定连接有进料漏斗，所述进料通道内部转动连接有进料螺旋杆，所述进料通道靠近轴承座一端外壁贯穿轴承座与球磨筒体固定连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述出料通道远离轴承座一端底部固定连接有出料漏斗，所述出料通道内部转动连接有出料螺旋杆，所述出料通道靠近轴承座一端外壁贯穿轴承座与球磨筒体固定连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述球磨筒体内部设置有隔仓板，所述隔仓板两侧均设置有若干磨介。
作为本发明的一种优选技术方案，所述配料机构包括支撑架，所述支撑架架体顶部固定连接有主配料斗，所述主配料斗与进料漏斗之间固定连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述主配料斗内部固定连接有多个副配料斗，多个所述副配料斗底部均设置有电磁阀。
本发明一种复合正极材料复合方法，包括以下几个步骤：
S1)进行计算各个配料的所需质量；
S2)将NCM523和LFP按照一定质量比例通过主配料斗和进料螺旋杆进行混料，然后进入球磨筒体内部进行混料研磨；
S3)混料研磨之后通过SEM观察小的颗粒是否充分填充到大颗粒缝隙和是否紧密贴合；
S4)再通过电压平台来检测CV的峰位的变化和交流阻抗中电荷转移电阻的变化，来说明混合的协同效应，以此得出性能的提升；
S5)观察检测之后，再进行煅烧和冷却。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S2)中LFP为碳包覆的LFP，且所述NCM523和LFP的质量比最佳为1：(5～10)。
作为本发明的一种优选技术方案，所述球磨筒体内部的转速最佳为300～400r/min，所述球磨的时间最佳为4～8h。
本发明的有益效果是：
1、该种复合正极材料复合装置及其复合方法，通过设置的隔仓板和磨介，可以对进入内部的材料能够充分混合，且有效的提高压实密度，提高了边缘位的储能，还能够将小的颗粒充分填充到大颗粒缝隙，提高填充率，便于进行复合正极材料的复合；
2、该种复合正极材料复合装置及其复合方法，通过设置的副配料斗和电磁阀，副配料斗可以放置各个复合所需用的材料，便于集中混合，电磁阀可以控制所需复合材料的质量，通过电磁阀的开关进行控制材料质量比例，便于进行调节比例，进行调节；
3、该种复合正极材料复合装置及其复合方法，通过碳包覆LFP的设置，选择合理的LFP原料，碳包覆的LFP是关键，碳材料的引入是减小电荷电阻的关键，且通过NCM523和LFP的质量比，使LFP的加入量可以对整体性能进行影响，一是通过碳，二是作为辅助球磨的添加剂，促进了NCM形成更多边缘；
4、该种复合正极材料复合装置及其复合方法，通过最佳转速和球磨时间的设置，可以使材料能够充分混合，提高压实密度和边缘位的储能，效率高。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明一种复合正极材料复合装置的主体立体图；
图2是本发明一种复合正极材料复合装置的布局主视立体图；
图3是本发明一种复合正极材料复合装置的局部侧视立体图；
图4是本发明一种复合正极材料复合方法的步骤流程图。
图中：1、底座；2、支架；3、轴承座；4、转轴；5、齿轮盘；6、球磨筒体；7、皮带盘套筒；8、固定架；9、驱动电机；10、减速机；11、进料通道；1101、进料螺旋杆；12、出料通道；1201、出料螺旋杆；13、配料机构；1301、支撑架；1302、主配料斗；1303、副配料斗；14、隔仓板；15、磨介。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1-4所示，本发明一种复合正极材料复合装置，包括底座1，底座1顶端两端均固定连接有支架2，两个支架2顶端均固定连接有轴承座3，两个轴承座3内壁均转动连接有转轴4，两个转轴4相对一端均固定连接有齿轮盘5，两个齿轮盘5之间固定连接有球磨筒体6，球磨筒体6外部固定连接有皮带盘套筒7，底座1一侧固定连接有固定架8，固定架8顶端固定连接有驱动电机9和减速机10，驱动电机9与减速机10之间转动连接，减速机10与皮带盘套筒7通过皮带传动连接，轴承座3两侧分别设置有进料通道11和出料通道12，且进料通道11顶部设置有配料机构13。
其中，进料通道11远离轴承座3一端顶部固定连接有进料漏斗，进料通道11内部转动连接有进料螺旋杆1101，进料通道11靠近轴承座3一端外壁贯穿轴承座3与球磨筒体6固定连接，通过设置的进料螺旋杆1101，可以将配料机构13落下的材料进行初步混合并且传送至球磨筒体6内部进行混合研磨。
其中，出料通道12远离轴承座3一端底部固定连接有出料漏斗，出料通道12内部转动连接有出料螺旋杆1201，出料通道12靠近轴承座3一端外壁贯穿轴承座3与球磨筒体6固定连接，通过设置的出料通道12，进行混合研磨之后的材料便于进行传送出来。
其中，球磨筒体6内部设置有隔仓板14，隔仓板14两侧均设置有若干磨介15，通过设置的隔仓板14和磨介15，可以对进入内部的材料能够充分混合，且有效的提高压实密度，提高了边缘位的储能，还能够将小的颗粒充分填充到大颗粒缝隙，提高填充率，便于进行复合正极材料的复合。
其中，配料机构13包括支撑架1301，支撑架1301架体顶部固定连接有主配料斗1302，主配料斗1302与进料漏斗之间固定连接，通过设置的主配料斗1302，便于将所需配料进行分料落出之后进行混合集中的送入进料通道11中，提高了效率。
其中，主配料斗1302内部固定连接有多个副配料斗1303，多个副配料斗1303底部均设置有电磁阀，通过设置的副配料斗1303和电磁阀，副配料斗1303可以放置各个复合所需用的材料，便于集中混合，电磁阀可以控制所需复合材料的质量，通过电磁阀的开关进行控制材料质量比例，便于进行调节比例，进行调节。
一种复合正极材料复合方法，包括以下几个步骤：
S1)进行计算各个配料的所需质量；
S2)将NCM523和LFP按照一定质量比例通过主配料斗和进料螺旋杆进行混料，然后进入球磨筒体内部进行混料研磨；
S3)混料研磨之后通过SEM观察小的颗粒是否充分填充到大颗粒缝隙和是否紧密贴合；
S4)再通过电压平台来检测CV的峰位的变化和交流阻抗中电荷转移电阻的变化，来说明混合的协同效应，以此得出性能的提升；
S5)观察检测之后，再进行煅烧和冷却。
其中，S2)中LFP为碳包覆的LFP，且NCM523和LFP的质量比最佳为1：(5～10)，通过碳包覆LFP的设置，选择合理的LFP原料，碳包覆的LFP是关键，碳材料的引入是减小电荷电阻的关键，且通过NCM523和LFP的质量比，使LFP的加入量可以对整体性能进行影响，一是通过碳，二是作为辅助球磨的添加剂，促进了NCM形成更多边缘。
其中，球磨筒体6内部的转速最佳为300～400r/min，球磨的时间最佳为4～8h，通过最佳转速和球磨时间的设置，可以使材料能够充分混合，提高压实密度和边缘位的储能，效率高。
工作原理：该种复合正极材料复合装置及其复合方法，结构合理，使用方便，操作简单，能够让使用者简单明了的理解工作原理；使用时，首先进行计算各个配料的所需质量，完成后通过电磁阀将副配料斗1303内部的NCM523和LFP进行放下，集中到主配料斗1302中，再通过主配料斗130进入进料通道11，通过进料通道11内部的进料螺旋杆1101送入球磨筒体6内部进行混合和研磨，完成后通过SEM观察小的颗粒是否充分填充到大颗粒缝隙和是否紧密贴合，再通过电压平台来检测CV的峰位的变化和交流阻抗中电荷转移电阻的变化，来说明混合的协同效应，以此得出性能的提升，最后再进行煅烧和冷却；碳包覆LFP的设置，选择合理的LFP原料，碳包覆的LFP是关键，碳材料的引入是减小电荷电阻的关键，且通过NCM523和LFP的质量比，使LFP的加入量可以对整体性能进行影响，一是通过碳，二是作为辅助球磨的添加剂，促进了NCM形成更多边缘，最佳转速和球磨时间的设置，可以使材料能够充分混合，提高压实密度和边缘位的储能，效率高，隔仓板14和磨介15的设置，可以对进入内部的材料能够充分混合，且有效的提高压实密度，提高了边缘位的储能，还能够将小的颗粒充分填充到大颗粒缝隙，提高填充率，便于进行复合正极材料的复合。
最后应说明的是：在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合正极材料复合装置，包括底座(1)，其特征在于，所述底座(1)顶端两端均固定连接有支架(2)，两个所述支架(2)顶端均固定连接有轴承座(3)，两个所述轴承座(3)内壁均转动连接有转轴(4)，两个所述转轴(4)相对一端均固定连接有齿轮盘(5)，两个所述齿轮盘(5)之间固定连接有球磨筒体(6)，所述球磨筒体(6)外部固定连接有皮带盘套筒(7)，所述底座(1)一侧固定连接有固定架(8)，所述固定架(8)顶端固定连接有驱动电机(9)和减速机(10)，所述驱动电机(9)与减速机(10)之间转动连接，所述减速机(10)与皮带盘套筒(7)通过皮带传动连接，所述轴承座(3)两侧分别设置有进料通道(11)和出料通道(12)，且所述进料通道(11)顶部设置有配料机构(13)。
2.根据权利要求1所述的一种复合正极材料复合装置，其特征在于，所述进料通道(11)远离轴承座(3)一端顶部固定连接有进料漏斗，所述进料通道(11)内部转动连接有进料螺旋杆(1101)，所述进料通道(11)靠近轴承座(3)一端外壁贯穿轴承座(3)与球磨筒体(6)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种复合正极材料复合装置，其特征在于，所述出料通道(12)远离轴承座(3)一端底部固定连接有出料漏斗，所述出料通道(12)内部转动连接有出料螺旋杆(1201)，所述出料通道(12)靠近轴承座(3)一端外壁贯穿轴承座(3)与球磨筒体(6)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种复合正极材料复合装置，其特征在于，所述球磨筒体(6)内部设置有隔仓板(14)，所述隔仓板(14)两侧均设置有若干磨介(15)。
5.根据权利要求1所述的一种复合正极材料复合装置，其特征在于，所述配料机构(13)包括支撑架(1301)，所述支撑架(1301)架体顶部固定连接有主配料斗(1302)，所述主配料斗(1302)与进料漏斗之间固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种复合正极材料复合装置，其特征在于，所述主配料斗(1302)内部固定连接有多个副配料斗(1303)，多个所述副配料斗(1303)底部均设置有电磁阀。
7.一种复合正极材料复合方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
S1)进行计算各个配料的所需质量；
S2)将NCM523和LFP按照一定质量比例通过主配料斗和进料螺旋杆进行混料，然后进入球磨筒体内部进行混料研磨；
S3)混料研磨之后通过SEM观察小的颗粒是否充分填充到大颗粒缝隙和是否紧密贴合；
S4)再通过电压平台来检测CV的峰位的变化和交流阻抗中电荷转移电阻的变化，来说明混合的协同效应，以此得出性能的提升；
S5)观察检测之后，再进行煅烧和冷却。
8.根据权利要求7所述的一种复合正极材料复合方法，其特征在于，所述S2)中LFP为碳包覆的LFP，且所述NCM523和LFP的质量比最佳为1：(5～10)。
9.根据权利要求1所述的一种复合正极材料复合方法，其特征在于，所述球磨筒体(6)内部的转速最佳为300～400r/min，所述球磨的时间最佳为4～8h。
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