CN114744145B - 一种电极干法制备系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电极干法制备系统及方法，包括依次设置的：一对混料机；一对导料通道，所述导料通道的进口与对应所述混料机的出口连通；一对预压辊，所述预压辊的两侧设有收料刮板；一对压合辊；一切刀；至少一个导向辊；一对所述混料机之间的间隙、一对所述导料通道之间的间隙、一对所述预压辊之间的间隙和一对所述压合辊之间的间隙构成所述集流体的移动通道。本发明的电极干法制备系统用于干法制备电极，混料机用于将粉料混合均匀，进料斗底部设置散布口有利于粉料均匀分布，导料通道可以提高进料的均匀性，预压辊先将粉料压成料膜，收料刮板可以将未压实的物料分离出来，并可以将分离的物料回收利用，再由压合辊将集流体与两侧料膜压合成型。
Description
技术领域
本发明涉及电极生产技术领域，具体而言，涉及一种电极干法制备方法及系统。
背景技术
常用的电极的制备分为有干法制备和湿法制备，其中湿法制备电极的工艺更为常见，即将固体粉料在水或有机溶剂中充分分散或搅拌，制成浆状或膏状，涂覆与集流上，再进行烘干制成电极，有些电极在烘干后还要再次压实。湿法制备工艺的优点是物料混合容易，且便于涂覆，容易大规模生产。因此，在目前的锂电、铅酸电池、碱性电池中应用广泛，是主流的生产工艺。但湿法制备电极也有缺点，比如烘干需要浪费能源；如果采用有机溶剂，容易对环境造成污染；部分物料在溶剂的作用下可能出现溶解或化学反应等。
干法制备电极可避免湿法工艺因溶剂带来的诸多问题，在镍氢电池的生产中，镍电极一般采用干法生产，具体是将氢氧化镍用毛刷刷入泡沫镍的孔内再压制成型，但这样制备的电极容易脱粉。中国发明专利公开了(CN102569719A)一种干法制备电极的方法，该方法首先制备碳材料膜，再把膜粘合在集流体两侧，工艺比较复杂。现有的干法工艺存在粉料无法混匀，导致物料的结合力较差的问题，影响了电极产品的质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何提高粉料混合均匀性和物料的粘接效果。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电极干法制备系统，包括依次设置的：
一对混料机，用于粉料混合，所述混料机包括进料斗，所述进料斗底部设有散布口；
一对导料通道，所述导料通道的进口与对应所述混料机的出口连通，所述导料通道为楔形结构，所述导料通道从进口至出口逐渐缩小；
一对预压辊，用于将粉料压成料膜，所述预压辊的两侧设有收料刮板；
一对压合辊，用于将集流体与两侧所述料膜压合成型；
一切刀，用于分切压合后的料带；
至少一个导向辊，用于限定所述集流体的移动路径，所述集流体绕过所述导向辊张紧设置；
一对所述混料机之间的间隙、一对所述导料通道之间的间隙、一对所述预压辊之间的间隙和一对所述压合辊之间的间隙构成所述集流体的移动通道。
本发明的电极干法制备系统用于干法制备电极，混料机用于将粉料混合均匀，进料斗底部设置散布口有利于粉料均匀分布，导料通道可以提高进料的均匀性，预压辊先将粉料压成料膜，收料刮板可以将未压实的物料分离出来，并可以将分离的物料回收利用，再由压合辊将集流体与两侧料膜压合成型，集流体与粉料结合效果好，工艺步骤简单，电极产品质量高。
进一步地，所述混料机为固体粉末包覆机。固体粉末包覆机作为混料设备，可以解决粉料混合不均的问题，粘接剂团粒在固体粉末包覆机的作用下，会发生一定程度的纤维化，有利于发挥粘接作用。
进一步地，所述混料机设有烘干装置。混料机具有烘干功能，满足乳液型粘接剂的生产工艺需要。
进一步地，所述导料通道的侧壁上设有超声震动装置。超声震动装置可以调节导料通道的出料速度和出料密度。
进一步地，所述压合辊设有加热装置。压合辊加热有利于提高极片表面的洁净度。
本发明还提供一种电极干法制备方法，使用上述的电极干法制备系统，所述制备方法包括以下步骤：
S10、干粉预混，将粉状主料和添加剂加入混料机的进料斗，将干粉预混均匀；
S20、混粘接剂，向混料机中加入粘接剂，将混料机中的物料混合均匀；
S30、散布进料，进料斗中的物料通过底部的散布口，散布到导料通道内；
S40、预压固定，物料经过导料通道送到预压辊和压合辊的缝隙中，将物料压成料膜；
S50、物料整形，收料刮板将未压实的物料分离出来；
S60、压合成型，集流体通过一对压合辊之间的间隙，集流体两侧对称导入料膜，压合辊将三者压合成型；
S70、极片分切，切刀将压合后的料带按设计尺寸分切。
本发明电极干法制备方法粉料混合均匀，进料均匀性高，下料速度可控，有利于提高粉料与集流体的结合强度，改善电极产品质量，且本方法步骤简单，生产效率高。
进一步地，所述步骤S20中所用粘接剂为乳液，粘接剂的加入方式是雾化后喷入到不断搅拌的固体物料中。乳液的粘接剂基础团粒较小，分散均匀后，粘接效果更佳。
进一步地，还包括步骤S21、物料烘干，将混料机中混合均匀的物料烘干。采用乳液型粘接剂，混料完成后，需要进行烘干，保证进料均匀。
进一步地，所述步骤S60中，集流体的两侧涂覆有胶水。由此可以提高集流体与料膜的压合强度。
进一步地，所述步骤S60中，压合辊加热后进行压合成型。由此可以提高极片表面的洁净度。
附图说明
图1为本发明实施例中电极干法制备系统的布局图；
图2为本发明实施例中电极干法制备系统的结构示意图；
图3为本发明实施例中电极干法制备方法的工艺流程图。
附图标记说明：
1-混料机，2-进料斗，3-导料通道，4-超声震动装置，5-预压辊，6-收料刮板，7-压合辊，8-切刀，9-导向辊，10-集流体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标记和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前”、“后”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
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。
结合图1和图2所示，本实施例提供一种电极干法制备系统，用于干法制备电极，其包括一对混料机1、一对导料通道3、一对预压辊5、一对压合辊7和切刀8，混料机1、导料通道3、预压辊5和压合辊7从上向下依次设置，与电极的制备工艺匹配，一对混料机1之间的间隙、一对导料通道3之间的间隙、一对预压辊5之间的间隙和一对压合辊7之间的间隙构成集流体10的移动通道。其中混料机1用于粉料混合，导料通道3的进口与对应混料机1的出口连通，用于均匀送料，预压辊5用于将粉料压成料膜，压合辊7用于将集流体10与两侧料膜压合成型，切刀8设置在压合辊7的一侧，用于分切压合后的料带。由该电极干法制备系统制备电极，可以保证粉料混合均匀，集流体10与粉料结合效果好，电极产品质量高，且工艺步骤简单，生产效率高。
该电极干法制备系统还包括两个导向辊9，一个导向辊9位于混料机1上方，另一个位于压合辊7下方，用于限定集流体10的移动路径，集流体10绕过导向辊9张紧设置。在其他实施方式中，导向辊9的数量为一个或多个，可以根据系统内各装置的位置进行布局，保持集流体10从一对混料机1之间的间隙、一对导料通道3之间的间隙、一对预压辊5之间的间隙和一对压合辊7之间的间隙通过。
在本实施例中，混料机1为固体粉末包覆机，可以实现强烈的搅拌动作，并配合研磨动作，将粉料充分分散并混合均匀；并且固体粉末包覆机能使粉料中的粘接剂发生一定程度的纤维化，有利于发挥粘接作用。混料机1包括进料斗2，进料斗2底部设有散布口，设置散布口有利于粉料均匀分布。在其他实施方式中，混料机1还可以选自中药粉碎机、球磨机、气流磨中的一种。
进一步地，混料机1设有烘干装置，混料机1具有烘干功能，可以满足乳液型粘接剂的生产工艺需要。
导料通道3为楔形结构，导料通道3从进口至出口逐渐缩小。干法制备电极的一个困难是粉料难以均匀分布，本系统利用散布机的工作原理来解决这一问题。物料通过进料斗2底部的散布口，散布到一个楔形导料通道3内，这样就可以使导料通道3底部的条形出口处的物料均匀。
结合图1和图2所示，导料通道3的侧壁上设有超声震动装置4，超声震动装置4靠近导料通道3的出口设置，超声震动装置4可以调节出料速度和出料密度，保证物料下料通畅。
物料经过导料通道3送到预压辊5和压合辊7的缝隙中，预压辊5与对应压合辊7配合，将物料压成料膜。预压辊5的长度与集流体10的宽度相等，这样压成的料膜与集流体10尺寸匹配，可以对齐贴合在集流体10上。并且预压辊5的两侧设有收料刮板6，收料刮板6的底部为弧形，且与对应压合辊7贴合，收料刮板6用于料膜整形，将未被预压辊5压实的物料分离出来，并可以将分离的物料回收利用。
集流体10通过一对压合辊7之间的间隙，两根预压辊5压出的料膜会从集流体10两侧对称进入压合辊7之间的间隙，由压合辊7将三者压合成型。压合辊7设有加热装置，压合辊7在压合前进行加热，可以提高极片表面的洁净度。压合后的料带继续向切刀8移动，由切刀8分切出电极。
本实施例提供一种电极干法制备方法，使用上述的电极干法制备系统，包括以下步骤：
a.干粉预混，将粉状主料和添加剂加入混料机1的进料斗2，将干粉预混均匀；本道工序的目的是将添加剂粉末充分分散，因此需要强烈的搅拌动作，并配合研磨动作。
b.混粘接剂，向混料机1中加入固体粉末粘接剂，一般为PTFE粉末或PVDF粉末将混料机1中的物料混合均匀。
c.散布进料，进料斗2中的物料通过底部的散布口，散布到导料通道3内，可以使导料通道3底部出口处的物料均匀，超声震动装置4调节出料速度和出料密度，控制导料通道3出料。
d.预压固定，物料经过导料通道3送到预压辊5和压合辊7的缝隙中，预压辊5和压合辊7将物料压成料膜。
e.物料整形，收料刮板6将未压实的物料分离出来。
f.压合成型，集流体10通过一对压合辊7之间的间隙，集流体10两侧对称导入预压料膜，压合辊7将三者压合成型；可以在集流体10上涂覆胶水，提高压合强度。
g.极片分切，切刀8将压合后的料带按设计尺寸分切。
上述电极干法制备方法引入了撒布机的原理来进行粉料的进料，提高了粉料进料的均匀性，配合采用了超声震动装置4，可使粉料下料通畅，同时又可调节物料的密度和下料速度；本方法采用直接将活性物质粉料预压定型后压在集流体10两侧的方式，工艺更加便捷，生产效率高，适于工业化生产。
结合图3所示，本实施例提供另一种电极干法制备方法，使用上述的电极干法制备系统，包括以下步骤：
a.干粉预混，将粉状主料和添加剂加入混料机1的进料斗2，混料机1为固体粉末包覆机，
b.混粘接剂，采用压缩空气雾化喷头将乳液型粘接剂雾化后喷入到不断搅拌的固体物料中，粘接剂为PTFE乳液或SBR乳液，粘接剂加入后，需要强烈的混合，促进粘接剂的分散，并使其发生纤维化，以提升粘接剂的粘接效果。
c.物料烘干，采用乳液型粘接剂，混料完成后，需要在混料机1中烘干。
d.散布进料，进料斗2中的物料通过底部的散布口，散布到导料通道3内，超声震动装置4调节出料速度和出料密度。
e.预压固定，物料经过导料通道3送到预压辊5和压合辊7的缝隙中，预压辊5和压合辊7将物料压成料膜。
f.物料整形，收料刮板6将未压实的物料分离出来，并将分离的物料收集再使用。
g.压合成型，集流体10通过一对压合辊7之间的间隙，集流体10两侧对称导入预压料膜，压合辊7加热后将三者压合成型。
h.极片分切，切刀8将压合后的料带按设计尺寸分切。
上述电极干法制备方法以固体粉末包覆机作为混料机1，解决了粉料混合不均的问题，通过雾化粘接剂乳液，使粘接剂混合更加均匀，分散度也更高，有利于粘接剂作用的发挥，粘接剂团粒在固体粉末包覆机的作用下，会发生一定程度的纤维化，同样有利于粘接作用的发挥，粘接剂粘接效果的提高，可实现在相同用量的条件下，提高电极的强度。
最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种电极干法制备系统，其特征在于，包括依次设置的：
一对混料机(1)，用于粉料混合，所述混料机(1)包括进料斗(2)，所述进料斗(2)底部设有散布口，所述混料机(1)设有烘干装置；
一对导料通道(3)，所述导料通道(3)的进口与对应所述混料机(1)的出口连通，所述导料通道(3)为楔形结构，所述导料通道(3)从进口至出口逐渐缩小，所述导料通道(3)的侧壁上设有超声震动装置(4)；
一对预压辊(5)，用于将粉料压成料膜，所述预压辊(5)的两侧设有收料刮板(6)；
一对压合辊(7)，用于将集流体(10)与两侧所述料膜压合成型，粉料适于经过所述导料通道(3)送到所述预压辊(5)和所述压合辊(7)的缝隙中，将粉料压成料膜，所述收料刮板(6)的底部为弧形，且与对应所述压合辊(7)贴合，所述收料刮板(6)用于料膜整形；一切刀(8)，用于分切压合后的料带；
至少一个导向辊(9)，用于限定所述集流体(10)的移动路径，所述集流体(10)绕过所述导向辊(9)张紧设置；
一对所述混料机(1)之间的间隙、一对所述导料通道(3)之间的间隙、一对所述预压辊(5)之间的间隙和一对所述压合辊(7)之间的间隙构成所述集流体(10)的移动通道；
电极干法制备方法包括以下步骤：
S10、干粉预混，将粉状主料和添加剂加入混料机(1)的进料斗(2)，将干粉预混均匀；
S20、混粘接剂，向混料机(1)中加入粘接剂，将混料机(1)中的物料混合均匀，粘接剂为乳液，粘接剂的加入方式是雾化后喷入到不断搅拌的固体物料中；
S21、物料烘干，将混料机(1)中混合均匀的物料烘干；
S30、散布进料，进料斗(2)中的物料通过底部的散布口，散布到导料通道(3)内；
S40、预压固定，物料经过导料通道(3)送到预压辊(5)和压合辊(7)的缝隙中，将物料压成料膜；
S50、物料整形，收料刮板(6)将未压实的物料分离出来；
S60、压合成型，集流体(10)通过一对压合辊(7)之间的间隙，集流体(10)两侧对称导入料膜，压合辊(7)将三者压合成型；
S70、极片分切，切刀(8)将压合后的料带按设计尺寸分切。
2.根据权利要求1所述的电极干法制备系统，其特征在于，所述混料机(1)为固体粉末包覆机。
3.根据权利要求1所述的电极干法制备系统，其特征在于，所述压合辊(7)设有加热装置。
4.根据权利要求1所述的电极干法制备系统，其特征在于，所述步骤S60中，集流体(10)的两侧涂覆有胶水。
5.根据权利要求1所述的电极干法制备系统，其特征在于，所述步骤S60中，压合辊(7)加热后进行压合成型。
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