CN115646244A - 一种锂电池用在线高速分散制浆流水线及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂离子电池浆料制造技术领域，具体涉及一种锂电池用在线高速分散制浆流水线及制造方法，该流水线包括超剪切分散设备、双行星分散设备、隔膜泵以及储料罐，所述超剪切分散设备包括外壳、设置于外壳的电机、依次从外壳的中心往四周设置于外壳内的叶轮、第一定子、转子以及第二定子，所述第一定子间隔设置有多个第一通孔，转子间隔设置有多个第二通孔，第二定子间隔设置有多个第三通孔，所述电机用于驱动转子及叶轮转动。本发明的目的在于提供一种锂电池用在线高速分散制浆流水线及制造方法，通过在设备内产生强劲的液力剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂以及湍流效应，使物料能够瞬间均匀分散，提升锂电池浆料的混合效率。

Description

一种锂电池用在线高速分散制浆流水线及制造方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池浆料制造技术领域，具体涉及一种锂电池用在线高速分散制浆流水线及制造方法。

背景技术

目前在锂离子电池用隔离膜涂覆浆料的制备过程中，传统的双行星搅拌所制得的浆料产品就会出现混合分散不均匀、粉体颗粒与粘合剂接触不均匀、易分层、团聚和发生硬性沉淀等一系列问题。传统工艺中的叶轮剪切——循环特性，可以把叶轮的作用分为两大类，第一类是对叶轮附近产生的剪切作用；第二类则是通过叶轮泵出的流量产生循环作用。浆体的进一步分散作用主要依靠叶轮的剪切作用，而叶轮的流量决定了叶轮的分散的能力。而在离叶轮端部较远的区域，总会存在一层浆料始终停滞不动，这个区域也就是人们常说的“死区”，分散设备的工作区域越大，而且浆料黏度越高，“死区”的问题就越突出，就算采用不同的叶轮和结构，死区仍然难以避免，因此在锂离子电池浆料的制备过程中，所制得的浆料产品就会出现混合分散不均匀、粉体颗粒与粘合剂接触不均匀、易分层和发生硬性沉淀等一系列问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种锂电池用在线高速分散制浆流水线及制造方法，通过在设备内产生强劲的液力剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂以及湍流效应，使物料能够瞬间均匀分散，提升锂电池浆料的混合效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种锂电池用在线高速分散制浆流水线，包括超剪切分散设备、双行星分散设备、隔膜泵以及储料罐，所述超剪切分散设备包括外壳、设置于外壳的电机、依次从外壳的中心往四周设置于外壳内的叶轮、第一定子、转子以及第二定子，所述第一定子间隔设置有多个第一通孔，转子间隔设置有多个第二通孔，第二定子间隔设置有多个第三通孔，所述电机用于驱动转子及叶轮转动；所述超剪切分散设备、隔膜泵及双行星分散设备依次连通，所述储料罐连通于隔膜泵与双行星分散设备之间。

其中，相邻的第一通孔之间、相邻的第二通孔之间以及相邻的第三通孔之间均等距设置。

其中，所述流水线还包括自动控制装置、真空处理装置以及在线冷却装置，所述自动控制装置用于分别控制真空处理装置以及在线冷却装置的工作状态，所述在线冷却装置用于对双行星分散设备内的浆料进行冷却，所述真空处理装置用于对双行星分散设备内的浆料进行抽真空。

其中，所述第一通孔、第二通孔及第三通孔的大小依次递增。

本发明还公开了一种锂电池用浆料制造方法，其包括以下步骤：

A.将预搅拌的物料进行搅拌并形成浆料；

B.将预搅拌后的浆料进行分散处理；

C.将分散处理后的浆料进行冷却、真空脱泡以及过滤；

D.浆料脱泡后转移至周转罐。

其中，在步骤A中，预搅拌的物料放置于双行星分散设备内进行搅拌。

其中，在步骤B中，预搅拌后的浆料放置于双行星分散设备进行分散处理。

其中，在步骤C中，分散处理后的浆料在双行星分散设备内进行冷却、真空脱泡以及过滤。

其中，在步骤C中，分散处理后的浆料进行过滤除铁。

其中，在步骤B中，浆料在46-47米线速度下分散55-65秒。

本发明的有益效果：

本发明的一种锂电池用在线高速分散制浆流水线及制造方法，通过在超剪切分散设备内产生强劲的液力剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂以及湍流效应，充分利用工作腔中的能量密度，消除无用的循环分散，定子与转子分别对物料的高强度和高频率地冲击，确保粒径分布窄和质量稳定；同时配合双行星分散设备、隔膜泵以及储料罐，配合本发明的浆料制造方法，能将混合、均质、分散连续运行，可满足不同的工艺要求，系统完全密封，安全高效，也可降低生产成本。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为发明制浆流水线的结构示意图。

图2为超剪切分散设备的内部结构示意图。

附图标记

超剪切分散设备--1，叶轮--11，第一定子--12，转子--13，第二定子--14，第一通孔--15，第二通孔--16，第三通孔--17，

双行星分散设备--2，隔膜泵--3，储料罐--4，自动控制装置--5，真空处理装置--6，在线冷却装置--7。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

目前在锂离子电池用隔离膜涂覆浆料的制备过程中，传统的双行星搅拌所制得的浆料产品就会出现混合分散不均匀、粉体颗粒与粘合剂接触不均匀、易分层、团聚和发生硬性沉淀等一系列问题。传统工艺中的叶轮11剪切——循环特性，可以把叶轮11的作用分为两大类，第一类是对叶轮11附近产生的剪切作用；第二类则是通过叶轮11泵出的流量产生循环作用。浆体的进一步分散作用主要依靠叶轮11的剪切作用，而叶轮11的流量决定了叶轮11的分散的能力。而在离叶轮11端部较远的区域，总会存在一层浆料始终停滞不动，这个区域也就是人们常说的“死区”，分散设备的工作区域越大，而且浆料黏度越高，“死区”的问题就越突出，就算采用不同的叶轮11和结构，死区仍然难以避免，因此在锂离子电池浆料的制备过程中，所制得的浆料产品就会出现混合分散不均匀、粉体颗粒与粘合剂接触不均匀、易分层和发生硬性沉淀等一系列问题。

为了解决上述问题，本实施例公开了一种锂电池用在线高速分散制浆流水线，其结构如图1所示，该流水线包括超剪切分散设备1、双行星分散设备2、隔膜泵3以及储料罐4，所述超剪切分散设备1包括外壳、设置于外壳的电机、依次从外壳的中心往四周设置于外壳内的叶轮11、第一定子12、转子13以及第二定子14，所述第一定子12间隔设置有多个第一通孔15，转子13间隔设置有多个第二通孔16，第二定子14间隔设置有多个第三通孔17，所述电机用于驱动转子13及叶轮11转动；所述超剪切分散设备1、隔膜泵3及双行星分散设备2依次连通，所述储料罐4连通于隔膜泵3与双行星分散设备2之间，进一步的，浆料还可在如图1所示的管道中进行循环。

另外，本实施例还公开了一种应用于上述流水线的锂电池用浆料制造方法，其包括以下步骤：

A.将预搅拌的物料进行搅拌并形成浆料；

B.将预搅拌后的浆料进行分散处理；

C.将分散处理后的浆料进行冷却、真空脱泡以及过滤；

D.浆料脱泡后转移至周转罐。

具体的，本发明的一种锂电池用在线高速分散制浆流水线及制造方法，通过在超剪切分散设备1内产生强劲的液力剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂以及湍流效应，充分利用工作腔中的能量密度，消除无用的循环分散，定子与转子13分别对物料的高强度和高频率地冲击，确保粒径分布窄和质量稳定；同时配合双行星分散设备2、隔膜泵3以及储料罐4，配合本发明的浆料制造方法，能将混合、均质、分散连续运行，可满足不同的工艺要求，系统完全密封，安全高效，也可降低生产成本。

在本实施例中，超剪切分散设备1内的结构是核心部件，其內部结构如图2所示，转子13和叶轮11高速旋转，产生强大的离心力场，在转子13中心形成很强的负压区，物料从叶轮11中心被吸入，其中，叶轮的结构可为直叶片式、90°叶片式或渐开线式其中的一种；在离心力的作用下，由中心向四周扩散；在向四周扩散的过程中，物料首先受到叶片的搅拌，并在叶片端面与定子第一通孔15内受到剪切，然后第一定子12与转子13之间的空间内，在机械力和流体力学效应的作用下，产生强大的剪切、摩擦、撞击以及物料间的相互碰撞和摩擦作用而使分散相物料破碎，以此类推浆料最终进入第二定子14与外壳之间的空间，随着浆料的搅拌半径逐渐增大，撞击和剪切次数愈加频繁，物料在向外圈运动过程中受到越来越强烈地剪切、摩擦、冲击和碰撞等作用，被粉碎得越来越细，从而达到混合分散的目的。

进一步的，相邻的第一通孔15之间、相邻的第二通孔16之间以及相邻的第三通孔17之间均等距设置，一般来说第一通孔15、第二通孔16及第三通孔17的数量逐渐递增，且第一通孔15、第二通孔16及第三通孔17的大小依次递增，其中，第二通孔16可为圆孔、长孔或开槽式结构。由于超剪切分散机理主要包括层流效应、湍流效应以及空穴效应，故使得第一定子12、转子13以及第二定子14之间的流量平均；层流效应会引起物料的剪切和拉长，湍流效应是在压力波动作用下引起物料的随意变形，空穴效应是气泡瞬间破碎，产生冲击波，从而引起剧烈搅动。

进一步的，所述流水线还包括自动控制装置5、真空处理装置6以及在线冷却装置7，所述自动控制装置5用于分别控制真空处理装置6以及在线冷却装置7的工作状态，所述在线冷却装置7用于对双行星分散设备2内的浆料进行冷却，所述真空处理装置6用于对双行星分散设备2内的浆料进行抽真空。在本实施例中，通过自动控制装置5可对流水线的工作状态进行监控自动执行，提升整体管理效率。需要说明的是，本实施例中的自动控制装置5、真空处理装置6以及在线冷却装置7的结构及工作原理均为现有技术，在此不再赘述。

进一步的，在步骤A中，预搅拌的物料放置于双行星分散设备2内进行搅拌。

进一步的，在步骤B中，预搅拌后的浆料放置于双行星分散设备2进行分散处理。

进一步的，在步骤C中，分散处理后的浆料在双行星分散设备2内进行冷却、真空脱泡以及过滤。

进一步的，在步骤C中，分散处理后的浆料进行过滤除铁，以防止与电池内的其他铁元素混合，影响电池的元素配比。

进一步的，在步骤B中，浆料在46-47米线速度下分散55-65秒，由于在超剪切分散设备1内分散的浆料温度会非常高，故本实施例经一定次数的实验后，选用上述范围的参数可保证良好的分散效果。其中，浆料在45米线速度下分散60秒最佳。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，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实质和范围。

Claims (10)

1.一种锂电池用在线高速分散制浆流水线，其特征在于：包括超剪切分散设备、双行星分散设备、隔膜泵以及储料罐，所述超剪切分散设备包括外壳、设置于外壳的电机、依次从外壳的中心往四周设置于外壳内的叶轮、第一定子、转子以及第二定子，所述第一定子间隔设置有多个第一通孔，转子间隔设置有多个第二通孔，第二定子间隔设置有多个第三通孔，所述电机用于驱动转子及叶轮转动；

所述超剪切分散设备、隔膜泵及双行星分散设备依次连通，所述储料罐连通于隔膜泵与双行星分散设备之间。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池用在线高速分散制浆流水线，其特征在于：相邻的第一通孔之间、相邻的第二通孔之间以及相邻的第三通孔之间均等距设置。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池用在线高速分散制浆流水线，其特征在于：所述流水线还包括自动控制装置、真空处理装置以及在线冷却装置，所述自动控制装置用于分别控制真空处理装置以及在线冷却装置的工作状态，所述在线冷却装置用于对双行星分散设备内的浆料进行冷却，所述真空处理装置用于对双行星分散设备内的浆料进行抽真空。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池用在线高速分散制浆流水线，其特征在于：所述第一通孔、第二通孔及第三通孔的大小依次递增。

5.一种锂电池用浆料制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

A.将预搅拌的物料进行搅拌并形成浆料；

B.将预搅拌后的浆料进行分散处理；

C.将分散处理后的浆料进行冷却、真空脱泡以及过滤；

D.浆料脱泡后转移至周转罐。

6.根据权利要求5所述的一种锂电池用浆料制造方法，其特征在于：在步骤A中，预搅拌的物料放置于双行星分散设备内进行搅拌。

7.根据权利要求5所述的一种锂电池用浆料制造方法，其特征在于：在步骤B中，预搅拌后的浆料放置于双行星分散设备进行分散处理。

8.根据权利要求5所述的一种锂电池用浆料制造方法，其特征在于：在步骤C中，分散处理后的浆料在双行星分散设备内进行冷却、真空脱泡以及过滤。

9.根据权利要求5所述的一种锂电池用浆料制造方法，其特征在于：在步骤C中，分散处理后的浆料进行过滤除铁。

10.根据权利要求5所述的一种锂电池用浆料制造方法，其特征在于：在步骤B中，浆料在46-47米线速度下分散55-65秒。

Images