CN114653128B - 电池浆料的制备系统及其过滤系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池浆料的制备系统及其过滤系统，其中，电池浆料的过滤系统，包括：第一浆料罐和第二浆料罐；连通管路，连通管路的两端分别与第一浆料罐和第二浆料罐连通；挤压过滤装置，设置在连通管路上；泵送结构，设置在连通管路上。上述结构中，未被挤压过滤装置的浆料颗粒会被冲回并重新进行搅拌，从而防止挤压过滤装置发生堵塞。同时，第一浆料罐和第二浆料罐内的浆料实现循环制浆，保证了整罐浆料的均匀性。本实施例的技术方案解决了现有技术中的锂电池浆料制备过程中过滤器容易堵塞过滤器，制浆系统需要设置分散器，使得制浆系统成本较高，且无法保证整罐浆料均匀性的一致度的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池生产设备技术领域，具体涉及一种电池浆料的制备系统及其过滤系统。
背景技术
锂离子电池制备过程中，电极涂布属于重要工序之一，电极涂布的质量以及均匀性直接影响到锂离子电池的性能。进一步地，电极浆料的质量是影响涂布一致性的重要因素，所以浆料的均匀性必须得到有效保证。在电极浆料制备过程中，由于电极材料的极性不一，极性不同的物质会相互混合，造成颗粒团聚，这就势必影响浆料的均匀性进而影响电极涂布的质量。
为了解决上述问题，现有技术中在锂电池生产线中设置多个过滤器，进而对浆料进行逐级过滤。具体而言，浆料制备系统的通常设置方式为，多个浆料罐之间通过管路串联设置，浆料罐之间设置有分散装置和过滤器，进而实现连续生产。
但是上述结构中存在以下问题：连续制浆的方式中，被过滤的浆料颗粒无法得到有效处理，容易造成过滤器的堵塞并使生产中断。制浆系统中需要设置多个分散器，以将浆料中较大颗粒分散，进而使得制浆系统的整体成本较高。同时，无法过滤的浆料不再进行处理，无法保证整罐浆料均匀性的一致度。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的锂电池浆料制备过程中过滤器容易堵塞过滤器，制浆系统需要设置分散器，使得制浆系统成本较高，且无法保证整罐浆料均匀性的一致度的缺陷，从而提供一种电池浆料的制备系统及其过滤系统。
为了解决上述问题，本发明提供了一种电池浆料的过滤系统，包括：第一浆料罐和第二浆料罐；连通管路，连通管路的两端分别与第一浆料罐和第二浆料罐连通；挤压过滤装置，设置在连通管路上；泵送结构，设置在连通管路上，并适于使浆料由第一浆料罐流动至第二浆料罐内，或者适于使浆料由第二浆料罐流动至第一浆料罐内。
可选地，连通管路上设置有压力检测装置。
可选地，挤压过滤装置包括多个并联设置的过滤器，每个过滤器的过滤孔径不同，每个过滤器对应设置有第一开关结构。
可选地，泵送结构包括两个循环泵，两个循环泵分别位于挤压过滤装置的两侧。
可选地，循环泵为双向泵。
可选地，循环泵为单向泵，过滤系统还包括第二开关结构和流通支路，第二开关结构与循环泵串联设置，流通支路与循环泵和第二开关结构并联设置，流通支路上设置有第三开关结构。
可选地，过滤系统还包括第一换向阀和第二换向阀，第一换向阀和第二换向阀设置在连通管路上，并且泵送结构设置在第一换向阀和第二换向阀之间，其中，第一换向阀适于使第一浆料罐和第二浆料罐选择性地与泵送结构的入口连通，第二换向阀适于使泵送结构的出口选择性地与挤压过滤装置的两侧连通。
可选地，第一换向阀和第二换向阀均为二位四通换向阀。
可选地，第一浆料罐和第二浆料罐内均设置有搅拌装置，搅拌装置为单轴搅拌装置或者为多轴搅拌装置。
本发明还提供了一种电池浆料的制备系统，包括上述的过滤系统。
本发明具有以下优点：
利用本发明的技术方案，在制备浆料时，泵送结构使得浆料通过连通管路由第一浆料罐通过挤压过滤装置流动至第二浆料罐。若整罐浆料在额定压力(大于正常流通的压力)之内通过，则证明整罐浆料可正常通过或者挤压后通过挤压过滤装置，即已达到挤压过滤装置对应的颗粒度和均匀度。若通过挤压过滤装置过程中检测压力超出额定值，则挤压过滤装置有堵塞风险，此时泵送结构使连通管路中的浆料反向流动，也即从第二浆料罐流动至第一浆料罐。此时，未被过滤的浆料会被反向冲回第一浆料罐内继续搅拌，搅拌一段时间后，泵送结构使得浆料再次从第一浆料罐流动至第二浆料罐。如此往复，直至浆料在额定压力之内完全通过挤压过滤装置。上述结构中，未被挤压过滤装置的浆料颗粒会被冲回并重新进行搅拌，从而防止挤压过滤装置发生堵塞。浆料在以额定压力通过挤压过滤装置后，较大颗粒被挤压分散，因此浆料制备系统中不必再设置分散器，大大降低系统成本。同时，第一浆料罐和第二浆料罐内的浆料实现循环制浆，保证了整罐浆料的均匀性。因此本实施例的技术方案解决了现有技术中的锂电池浆料制备过程中过滤器容易堵塞过滤器，制浆系统需要设置分散器，使得制浆系统成本较高，且无法保证整罐浆料均匀性的一致度的缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明的电池浆料的过滤系统的实施例一的结构示意图；
图2示出了本发明的电池浆料的过滤系统的实施例一的结构示意图(示出了搅拌装置)；
图3示出了本发明的电池浆料的过滤系统的实施例一的结构示意图(示出了搅拌装置的另一种形式)；
图4示出了图1中过滤系统的过滤器的结构示意图；
图5示出了本发明的电池浆料的过滤系统的实施例二的结构示意图；以及
图6示出了本发明的电池浆料的过滤系统的实施例三的结构示意图。
附图标记说明：
10、第一浆料罐；20、第二浆料罐；30、连通管路；40、挤压过滤装置；41、过滤器；42、第一开关结构；50、泵送结构；51、循环泵；60、第二开关结构；70、流通支路；80、第三开关结构；90、第一换向阀；100、第二换向阀；110、搅拌装置；120、压力检测装置。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”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”、“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。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例一
如图1所示，实施例一的电池浆料的过滤系统包括第一浆料罐10、第二浆料罐20、连通管路30、挤压过滤装置40以及泵送结构50。其中，连通管路30的两端分别与第一浆料罐10和第二浆料罐20连通。挤压过滤装置40设置在连通管路30上。泵送结构50设置在连通管路30上，并适于使浆料由第一浆料罐10流动至第二浆料罐20内，或者适于使浆料由第二浆料罐20流动至第一浆料罐10内。
利用本实施例的技术方案，在制备浆料时，泵送结构50使得浆料通过连通管路30由第一浆料罐10通过挤压过滤装置40流动至第二浆料罐20。若整罐浆料在额定压力(大于正常流通的压力)之内通过，则证明整罐浆料可正常通过或者挤压后通过挤压过滤装置40，即已达到挤压过滤装置40对应的颗粒度和均匀度。若通过挤压过滤装置40过程中检测压力超出额定值，则挤压过滤装置40有堵塞风险，此时泵送结构50使连通管路30中的浆料反向流动，也即从第二浆料罐20流动至第一浆料罐10。此时，未被过滤的浆料会被反向冲回第一浆料罐10内继续搅拌，搅拌一段时间后，泵送结构50使得浆料再次从第一浆料罐10流动至第二浆料罐20。如此往复，直至浆料在额定压力之内完全通过挤压过滤装置40。上述结构中，未被挤压过滤装置的浆料颗粒会被冲回并重新进行搅拌，从而防止挤压过滤装置40发生堵塞。浆料在以额定压力通过挤压过滤装置40后，较大颗粒被挤压分散，因此浆料制备系统中不必再设置分散器，大大降低系统成本。同时，第一浆料罐10和第二浆料罐20内的浆料实现循环制浆，保证了整罐浆料的均匀性。因此本实施例的技术方案解决了现有技术中的锂电池浆料制备过程中过滤器容易堵塞过滤器，制浆系统需要设置分散器，使得制浆系统成本较高，且无法保证整罐浆料均匀性的一致度的缺陷。
结合图1可以看到，本实施例中，第一浆料罐10上设置有进料口，进而使得浆料能够进入至第一浆料罐10内。连通管路30的两端分别与第一浆料罐10的底端和第二浆料罐20的底端连接，进而使得第一浆料罐10和第二浆料罐20并联设置。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，连通管路30上设置有压力检测装置120。具体而言，压力检测装置120为压力传感器，压力传感器用于检测连通管路30内的压力，并判断浆料是否以额定压力通过挤压过滤装置，进而判断浆料的颗粒大小是否达到挤压过滤装置40的颗粒度和均匀度，以及挤压过滤装置40是否存在堵塞的风险。
当然，压力检测装置120也可以为其他常用元件，例如为压力表。
需要说明的是，上述的“挤压过滤装置40”指的是，在实际生产过程中，连通管路30内设定的额定压力要大于挤压过滤装置40的正常通过压力。因此浆料在以额定压力通过挤压过滤装置40后，不仅对浆料起到了过滤效果，也能实现对大颗粒的挤压分散，因此不必在浆料制备系统中设置分散机，降低了系统整体的成本。
如图1和图4所示，在本实施例的技术方案中，挤压过滤装置40包括多个并联设置的过滤器41，每个过滤器41的过滤孔径不同，每个过滤器41对应设置有第一开关结构42。
具体而言，如图4所示，过滤器41具有筛网，不同的过滤器41的筛网尺寸不同，进而使得不同的过滤器可以通过颗粒度大小不同的浆料。
优选地，本实施例中，在由上自下的方向上设置有三个过滤器41，分别为一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器。更进一步的，一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器为不同孔径的筛网过滤器，一级过滤器可通过颗粒度大小为300μm，二级过滤器可通过颗粒度大小为100μm，三级过滤器可通过颗粒度大小为20μm。因此通过三级过滤器后，浆料颗粒的最终要求为20μm以内。
进一步地，一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器通过三个管路并联设置，每个管路上均设置有第一开关结构42。通过打开或者关闭对应的第一开关结构42，即可控制浆料是否通过对应的过滤器41。
优选地，第一开关结构42可以为气动阀门或电动阀门，优选为气动蝶阀。
上述的过滤器41不仅具有过滤功能，且浆料在通过过滤器41时也会对颗粒度稍大的团聚颗粒进行挤压分散。过滤器41可以为滤芯式过滤器或者振动筛式过滤器。
当然，本领域技术人员可以根据浆料以及工艺的实际需求，对应性地调整过滤器41和第一开关结构42的具体数量，以及每个过滤器41的筛网的具体尺寸。
以下详细说明实施例一种的过滤系统的两种使用方法：
方法一：
步骤A1：原料通过第一浆料罐10入料口进入第一浆料罐10内部，在第一浆料罐10内部以一定转速搅拌一定时间。搅拌完成后，第一浆料罐10的底部阀门打开，泵送结构50启动。
步骤A2：第一过滤器对应的第一开关结构42打开，第二过滤器和第三过滤器对应的第一开关结构42关闭，此时浆料由第一浆料罐10流动至连通管路30内，通过第一过滤器后流动至第二浆料罐20。
步骤A3：在浆料流动的过程中，压力检测装置120检测连通管路30内的压力。若整罐浆料在额定压力之内通过，则证明整罐浆料已达到第一过滤器对应的颗粒度和均匀度。若在过滤过程中，压力检测装置120检测压力超出额定值，则说明浆料颗粒较大无法通过第一过滤器，第一过滤器有堵塞风险，此时泵送结构50关闭，浆料在第一浆料罐10内继续搅拌一段时间后在此启动泵送结构50，直至整罐浆料在额定压力之内通过。若由于浆料的颗粒较大导致第一过滤器堵塞，则泵送结构50使得浆料在连通管路30内反向流动，进而使得较大的颗粒被冲回至第一浆料罐10内并继续搅拌一端时间。直至整罐浆料在额定压力之内通过。
步骤A4：当整罐浆料在额定压力之内通过第一过滤器后，关闭第一过滤器对应的第一开关结构42，打开第二过滤器对应的第一开关结构42，并且重复上述的步骤A3，直至整罐浆料在额定压力之内通过。
步骤A5：当整罐浆料在额定压力之内通过第二过滤器后，关闭第二过滤器对应的第一开关结构42，打开第三过滤器对应的第一开关结构42，并且重复上述的步骤A3，直至整罐浆料在额定压力之内通过。
方法二：
步骤B1：原料通过第一浆料罐10入料口进入第一浆料罐10内部，在第一浆料罐10内部以一定转速搅拌一定时间。搅拌完成后，第一浆料罐10的底部阀门打开，泵送结构50启动。
步骤B2：第一过滤器、第二过滤器和第三过滤器对应的第一开关结构42全部打开。初始状态中，浆料的颗粒度较大，因此会通过第一过滤器，二第过滤器和第三过滤器会有堵塞，则压力会相对较高。此时检测到的压力为可通过连通管路30的压力值，也即浆料通过第一过滤器的压力值。
步骤B3：重复上述步骤A3，直至整罐浆料在额定压力之内通过，关闭第一过滤器对应的第一开关结构42。
步骤B4：重复上述步骤A3，直至整罐浆料在额定压力之内通过，关闭第二过滤器对应的第一开关结构42。
步骤B5：重复上述步骤A3，直至整罐浆料在额定压力之内通过。
当然，本领域技术人员根据过滤器41的数量以及浆料的实际需求，可以适配性地对本实施例的过滤系统的使用方法进行调整。
本领域技术人员可以理解，上述过滤系统在使用过程中，浆料中较大颗粒不断在第一浆料罐10或者第二浆料罐20内进行搅拌，直至浆料能够以预定压力通过过滤器，因此不必再设置传统浆料过滤系统中的分散机，从而大大减少了过滤系统的整体成本。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，泵送结构50包括两个循环泵51，两个循环泵51分别位于挤压过滤装置40的两侧。具体而言，两个循环泵51中，一个循环泵51与第一浆料罐10的出口连通，另一个循环泵51与第二浆料罐20的出口连通。
并且优选地，本实施例中的两个循环泵51均为双向泵。以图1中的方向为例，当左侧的循环泵51泵送方向向下，右侧的循环泵51的泵送方向向上时，浆料能够从第一浆料罐10流动至第二浆料罐20。反之，浆料则从第二浆料罐20流动至第一浆料罐10。
进一步地，实施例一种的循环泵51可为双螺杆泵或转子泵，优选为转子泵。
如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，第一浆料罐10和第二浆料罐20内均设置有搅拌装置110，搅拌装置110为单轴搅拌装置或者为多轴搅拌装置。当搅拌装置110为多轴搅拌装置时，搅拌装置110可以包括位于中心的主搅拌轴以及设置在主搅拌轴外侧的行星搅拌轴。
优选地，上述的搅拌装置110的转速优选为1000～1500r/min。
需要说明的是，用于制备正极浆料的干粉原料可为LPF(磷酸铁锂)、SP(导电炭黑)、PVDF(聚偏氟乙烯)；液体原料为NMP(N-甲基呲咯烷酮)、CNT(碳纳米管)。用于制备负极浆料的干粉原料可为石C、SP(导电炭黑)、粘接剂、CMC(羧基纤维素钠)；液体原料为去离子水、粘接剂、SBR(丁苯橡胶)。
实施例二：
如图5所示，实施例二的过滤系统和上述的实施例一相比，区别在于，循环泵51为单向泵，过滤系统还包括第二开关结构60和流通支路70，第二开关结构60与循环泵51串联设置，流通支路70与循环泵51和第二开关结构60并联设置，流通支路70上设置有第三开关结构80。
在实施列二中，以图5所示的方向为例，两个循环泵51均为泵送方向向下的单向泵。
具体使用时，左侧的循环泵51打开，对应左侧的第二开关结构60打开，第三开关结构80关闭，右侧的循环泵51关闭，对应右侧的第二开关结构60关闭，第三开关结构80打开，此时浆料流经左侧循环泵51、连通管路30以及右侧的流通支路后，从第一浆料罐10流入至第二浆料罐20内。
若左侧的循环泵51关闭，对应左侧的第二开关结构60关闭，第三开关结构80打开，右侧的循环泵51打开，对应右侧的第二开关结构60打开，第三开关结构80关闭，此时浆料流经右侧循环泵51、连通管路30以及左侧的流通支路后，从第二浆料罐20流入至第一浆料罐10内。
实施例二中过滤系统的其他结构与上述的实施例一相同，故不再赘述。
实施例三：
如图6所示，实施例三和上述的实施例一与实施例二的区别在于，过滤系统还包括第一换向阀90和第二换向阀100。第一换向阀90和第二换向阀100设置在连通管路30上，并且泵送结构50设置在第一换向阀90和第二换向阀100之间。其中，第一换向阀90适于使第一浆料罐10和第二浆料罐20选择性地与泵送结构50的入口连通，第二换向阀100适于使泵送结构50的出口选择性地与挤压过滤装置40的两侧连通。
结合图6所示，本领域技术人员可以理解，以图6中所示的方向为例，当第一换向阀90处于不同档位时，可以控制第一浆料罐10的出口，或者第二浆料罐20的出口与循环泵51的入口连通。
结合图6所示，本领域技术人员可以理解，以图6中所示的方向为例，当第二换向阀100处于不同档位时，可以控制从循环泵51流出的浆料从挤压过滤装置40的左侧进入，或者从右侧进入。
优选地，第一换向阀90和第二换向阀100均为二位四通换向阀。通过控制第一换向阀90和第二换向阀100在左右位之间切换，即可控制浆料的流向。
实施例三的技术方案和上述的实施例一与实施例二相比，循环泵51的数量减少，管路上的开关结构的数量减少。实施例三中过滤系统的其他结构与上述的实施例一和实施例二相同，故不再赘述。
本实施例还提供了一种电池浆料的制备系统，包括上述的过滤系统。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种电池浆料的过滤系统，其特征在于，包括：
第一浆料罐(10)和第二浆料罐(20)；
连通管路(30)，所述连通管路(30)的两端分别与所述第一浆料罐(10)和第二浆料罐(20)连通；
挤压过滤装置(40)，设置在所述连通管路(30)上，所述连通管路(30)内设定的额定压力要大于所述挤压过滤装置(40)的正常通过压力，以使所述挤压过滤装置(40)不仅对浆料起到了过滤效果，也能实现对大颗粒的挤压分散；
泵送结构(50)，设置在所述连通管路(30)上，并适于使浆料由所述第一浆料罐(10)流动至所述第二浆料罐(20)内，或者适于使浆料由所述第二浆料罐(20)流动至所述第一浆料罐(10)内，
若浆料通过所述挤压过滤装置(40)过程中检测压力超出额定值，所述泵送结构(50)使所述连通管路(30)中的浆料反向流动，浆料继续搅拌后重新通过所述挤压过滤装置(40)，直至浆料在额定压力之内完全通过所述挤压过滤装置(40)。
2.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述连通管路(30)上设置有压力检测装置(120)。
3.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述挤压过滤装置(40)包括多个并联设置的过滤器(41)，每个所述过滤器(41)的过滤孔径不同，每个所述过滤器(41)对应设置有第一开关结构(42)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的过滤系统，其特征在于，所述泵送结构(50)包括两个循环泵(51)，两个所述循环泵(51)分别位于所述挤压过滤装置(40)的两侧。
5.根据权利要求4所述的过滤系统，其特征在于，所述循环泵(51)为双向泵。
6.根据权利要求4所述的过滤系统，其特征在于，所述循环泵(51)为单向泵，所述过滤系统还包括第二开关结构(60)和流通支路(70)，所述第二开关结构(60)与所述循环泵(51)串联设置，所述流通支路(70)与所述循环泵(51)和所述第二开关结构(60)并联设置，所述流通支路(70)上设置有第三开关结构(80)。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的过滤系统，其特征在于，所述过滤系统还包括第一换向阀(90)和第二换向阀(100)，所述第一换向阀(90)和所述第二换向阀(100)设置在所述连通管路(30)上，并且所述泵送结构(50)设置在第一换向阀(90)和所述第二换向阀(100)之间，
其中，所述第一换向阀(90)适于使所述第一浆料罐(10)和所述第二浆料罐(20)选择性地与所述泵送结构(50)的入口连通，所述第二换向阀(100)适于使所述泵送结构(50)的出口选择性地与所述挤压过滤装置(40)的两侧连通。
8.根据权利要求7所述的过滤系统，其特征在于，所述第一换向阀(90)和所述第二换向阀(100)均为二位四通换向阀。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的过滤系统，其特征在于，所述第一浆料罐(10)和所述第二浆料罐(20)内均设置有搅拌装置(110)，所述搅拌装置(110)为单轴搅拌装置或者为多轴搅拌装置。
10.一种电池浆料的制备系统，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的过滤系统。
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