CN117414911A - 卧式研磨机转子、研磨珠驱动装置以及卧式研磨机 - Google Patents
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Abstract
一种卧式研磨机转子，其包括：研磨环、多重叶片和中心体，所述研磨环、多重叶片和中心体通过3D打印技术打印形成，所述多重叶片位于所述研磨环和所述中心体之间，所述各个叶片间隔设置且两两成对，两两成对的叶片相对于所述中心体对称，且每个叶片的至少一侧设置有一个或多个棒销。另外，本发明还涉及一种包括上述卧式研磨机转子的研磨珠驱动装置以及卧式研磨机。
Description
技术领域
本发明涉及一种卧式研磨机转子、研磨珠驱动装置以及卧式研磨机。
背景技术
在碳基负极活性材料中，初始充电/放电过程中(活化过程)期间，会在负极活性材料表面形成固体电解质界面(SEI层)，因此导致初始不可逆现象。同时，连续的充放电过程，SEI层会持续崩解与再次形成，过程中消耗电解液，从而降低了电池容量及循环表现。另一方面，硅虽然展现出4200mAh g-1的高克电容量，但随着循环的进行，体积膨胀率可以达到300％以上，这可能会加剧SEI层的形成带来的问题，例如破坏电极结构，使电池内阻增加也使电解质副反应增加。
为了克服体积膨胀的困扰问题，可以透过材料的纳米化程序来降低体积膨胀现象。当前普遍可以便宜大量制备纳米硅颗粒的技术是研磨加工法，其中又以卧式研磨机的适用性最广。然而加工硅料过程中，尚须克服硅浆料的稠化，硅浆料的稠化将使得浆料难以继续研磨，而无法达到优化的颗粒尺寸。
目前，卧式研磨机一般采用圆盘式或类圆盘式结构，在动力驱动下，主轴与圆盘高速旋转，带动研磨珠旋转，对物料产生碰撞和辗压作用，来使颗粒破碎。这种驱动装置的缺点在于，研磨珠在圆盘与圆盘之间的区域线速度慢、动能差，使得研磨效果不佳。
而且，当前研磨机在进行硅浆料研磨时，固含率很难超过10％，由于无法克服硅浆料的稠化现象，导致研磨时的固含率以及研磨珠填充率受限。当硅浆料发生稠化，这时便需要采用转子来持续驱动浆料，达到研磨效果。现有的卧式研磨机一般采用氧化锆或碳化硅驱动转子，然而，一旦氧化锆或碳化硅驱动转子因碰撞造成裂痕，则很容易在加工过程中发生破裂。鉴于硅碳复合材料的高单价，若在加工过程中发生破裂，将造成较大的生产损失；虽然可以定期更换转子，但转子相当昂贵，存在提高设备备品成本的问题。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种研磨时，硅浆料固含率较高，研磨效率较高，研磨效果优异且成本相对较低的卧式研磨机转子、研磨珠驱动装置以及卧式研磨机。
一种卧式研磨机转子，其包括：研磨环、多重叶片和中心体，所述研磨环、多重叶片和中心体通过3D打印技术打印形成，所述多重叶片位于所述研磨环和所述中心体之间，所述各个叶片间隔设置且两两成对，两两成对的叶片相对于所述中心体对称，且每个叶片的至少一侧设置有一或多个棒销。
一种研磨珠驱动装置，其包括：转轴以及多组转子，所述多组转子间隔设置于所述转轴，所述多组转子至少为两组转子，每组转子包括至少两个上述转子。
一种卧式研磨机，其包括研磨筒和上述研磨珠驱动装置，所述研磨珠驱动装置安装在所述研磨筒内，所述研磨筒的旋转方向与所述研磨珠驱动装置中转轴的旋转方向相反。
与现有技术相比，本发明的卧式研磨机转子、研磨珠驱动装置以及卧式研磨机具有多重叶片间隔设置的设计，可以增加高固含率浆料的搅动能力；叶片上设置有棒销，可以增加研磨珠有效碰撞机率，提高其线速度，改善研磨效率；多重叶片相对于中心体两两对称设置的设计，作成水车涡流应用，可以增加浆料在粘度上升时的流动性和涡流性，因此，使用本发明转子可以使硅料研磨的固含率大于15％且使待研磨颗粒达到纳米级。转子利用3D打印技术进行打印，可以延长寿命，实现定期更换转子，同时降低设备备品成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的卧式研磨机转子的主视图。
图2为本发明实施例提供的卧式研磨机转子的右视图。
图3为本发明实施例提供的卧式研磨机转子的俯视图。
图4为本发明实施例提供的卧式研磨机的研磨珠驱动装置的主视图。
图5为本发明实施例提供的卧式研磨机的研磨珠驱动装置的左视图。
图6为利用本发明实施例提供的卧式研磨机研磨出的硅纳米颗粒粒径分布图。
主要组件符号说明
卧式研磨机转子 10
研磨环 11
叶片 12
中心体 13
棒销 120
孔 130
键槽 131
插销 132
研磨珠驱动装置 20
转轴 21
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明提供的卧式研磨机转子、研磨珠驱动装置以及卧式研磨机作进一步的详细说明。
本发明实施例提供一种卧式研磨机转子。卧式研磨机转子包括研磨环、多重叶片和中心体，研磨环、多重叶片和中心体通过3D打印技术打印形成。
在本发明一些实施例中，多重叶片位于研磨环和中心体之间，各个叶片间隔设置且两两成对，两两成对的叶片相对于中心体对称，多重叶片的数量为偶数，可以为两个、四个、六个、八个等等。中心体的中心开设有孔，中心体临近孔的内壁上开设有键槽，孔和键槽用于将转子安装至卧式研磨机的转轴。每个叶片的一侧或两侧分别设置有一个或多个棒销，棒销的形状不设限，可以为圆柱状突起，也可以设计为其他形状。棒销的数量根据叶片的强度以及卧式研磨机的尺寸和容积等决定。卧式研磨机的转子材质可以是高强度的塑钢材料(如ABS)、人造陶瓷、碳纤维等。在本发明一些实施例中，卧式研磨机的转子表面进一步设置有包覆层，该包覆层的材料可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、或聚丙烯(PP)，避免生产污染。
请一并参阅图1～图3，本发明的一个实施例提供一种卧式研磨机转子10。卧式研磨机转子10包括研磨环11、四重叶片12和中心体13，研磨环11、四重叶片12和中心体13通过3D打印技术打印形成，其材质是人造陶瓷。
四重叶片12位于研磨环11和中心体13之间，各个叶片12间隔设置，即转子叶片部分是镂空的，叶片12两两成对，两两成对的叶片12相对于中心体13对称。中心体13的中心开设有孔130，中心体13临近孔131的内壁上开设有相对设置的两个键槽131，该孔130和键槽131用于将转子10安装至研磨机转轴。每个叶片12的一侧设置有三个棒销120，棒销120的形状为圆柱突起。在中心体13靠近各个叶片12的部分设置有插销132。在本实施例中，所述插销132与叶片12的棒销120位于同一直在线，该插销132用于将该转子10设置、合并、及安装至另一个转子10。该卧式研磨机转子10的表面设置有包覆层(图未示)，该包覆层为PTFE层，可以避免生产污染。可以理解，该卧式研磨机转子10的表面也可以不设置包覆层。
本发明的一个实施例的卧式研磨机转子，多重叶片间隔设置的设计可以增加高固含率浆料的搅动能力。叶片上设置有棒销，可以增加研磨珠有效碰撞机率，提高其线速度。多重叶片相对于中心体两两对称设置的设计，作成水车涡流应用，可以增加浆料在粘度上升时的流动性和涡流性，因此该转子可以使硅料研磨的固含率大于15％。转子利用3D打印技术进行打印，再在转子表面包覆一层包覆层，可以延长寿命，即使部分的包覆材料发生剥落，由于硅碳材料后续仍须经过烧结处理，包覆材料的剥落并不影响硅碳材料特性，因此可以实现定期更换转子，同时维持生产质量。并且，转子3D打印的材质是高强度的塑钢材料(如ABS)、人造陶瓷、碳纤维等，能够承受2600rpm以上的转速。
请一并参阅图4和图5，本发明的一个实施例提供一种研磨珠驱动装置20。研磨珠驱动装置20包括转轴21以及多组转子，多组转子间隔设置于所述转轴。多组转子至少为两组转子，每组转子包括至少两个如上所述的转子10。该转轴21开设有相对设置的两个键槽(图未示)，该两个键槽与转子10的键槽131一一对应设置，通过键将转子10安装至转轴21。当然，也可以采用其他方式将转子10安装至转轴21，那么需要对应设计转子10和转轴21的结构。
本实施例中，所述转轴21共安装有三组转子，各组转子之间间隔设置，每组转子包括两个转子10，这两个转子10之间通过插销132固定。其中一个转子10的叶片12位于另一个转子10的相邻两个叶片12正中间，也就是说，两个转子10的各个叶片12等间隔设置。每组转子中各个转子10的叶片12仅在一侧设置有棒销120。
可以理解，多组转子的组数至少为两组以上，每组转子的数量可以为两个以上，每组转子中的各个转子之间通过插销固定，当然，固定方式不限于此，也可以采用其他方式固定。有关转轴上具体要安装几组转子以及每组转子的数量可以根据需求来决定。每组转子中各个转子的叶片可以只在一侧设置有棒销，当然，如果能避免干涉，在叶片的两侧均设置棒销更优。
另外，本发明的一个实施例提供一种卧式研磨机(图未示)。卧式研磨机包括研磨筒和上述研磨珠驱动装置。所述研磨筒具有进料口和出料口，所述研磨珠驱动装置安装在所述研磨筒内，该研磨筒的旋转方向与所述研磨珠驱动装置中转轴的旋转方向相反。在本实施例中，每组转子中仅靠近出料口方向的一个转子设置有棒销，棒销分别设置在转子靠近出料口的一侧。
由于每个转子的3D打印时间不超过24小时，所以可以大大降低转子备品的库存成本。
另外，本发明的一个实施例提供一种硅碳复合材料制备方法，在上述卧式研磨机中，填入合适的研磨珠，加入半导体等级(>10um)的硅作为硅源，加入保护性溶剂，该保护性溶剂为醇类例如二甘醇或油类，然后进行研磨，使半导体等级的硅成功纳米化，并且固含率大于15％。
请参照图6，横坐标为颗粒粒径，右边纵轴代表累积百分比，左边纵轴代表对应粒径的颗粒含量。从图6可以看出，根据本发明的一个实施例的卧式研磨机可以得到粒度集中的硅纳米颗粒，具有小于0.8之跨度
然后，再加入一种以上的碳源，在纳米硅表面进行均质化包覆，该碳源例如为石墨、石墨烯、碳黑、沥青、碳纳米管等，在包覆过程中引入高分子材料，诸如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、N-烯丙基-(2-乙基黄原酸基)丙酰胺(NAPA)、二甲基甲酰胺(DMF)、或羧甲基纤维素(CMC)等，使高粘度浆料得以实现，以碳源成功包覆纳米硅，得到纳米等级硅碳复合材料。
本发明实施例的硅碳复合材料制备方法通过研磨来实现硅碳复合材料的自组装堆叠，可以提高电化学特性。本发明实施例的研磨珠驱动装置在驱动研磨珠的过程中，能够均匀搅动浆料，增加研磨珠有效碰撞的频率，改善研磨效率，在纳米硅的比表面积持续上升的同时，还能维持浆料循环的流畅度，带动浆料，使得硅颗粒大小达到设定的粒径。同时，通过3D打印技术来打印转子，所以转子能够作为定期更换的耗材品，有利于降低库存成本。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (12)
1.一种卧式研磨机转子，其包括：研磨环、多重叶片和中心体，所述研磨环、多重叶片和中心体通过3D打印技术打印形成，所述多重叶片位于所述研磨环和所述中心体之间，所述各个叶片间隔设置且两两成对，两两成对的叶片相对于所述中心体对称，且每个叶片的至少一侧设置有一个或多个棒销。
2.如权利要求1所述的卧式研磨机转子，其中，所述卧式研磨机转子的表面设置有包覆层。
3.如权利要求2所述的卧式研磨机转子，其中，所述包覆层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯或聚丙烯。
4.如权利要求1至3中任一项所述的卧式研磨机转子，其中，所述棒销的形状为圆柱状突起。
5.如权利要求1至3中任一项所述的卧式研磨机转子，其中，所述中心体的中心开设有孔，该中心体临近所述孔的内壁上开设有键槽。
6.如权利要求1至3中任一项所述的卧式研磨机转子，其中，所述卧式研磨机转子的材质为塑钢材料、人造陶瓷或碳纤维。
7.如权利要求1至3中任一项所述的卧式研磨机转子，其中，在所述中心体靠近所述各个叶片的部分分别设置有插销。
8.一种研磨珠驱动装置，其包括：转轴以及多组转子，所述多组转子间隔设置于所述转轴，所述多组转子至少为两组转子，每组转子包括至少两个如权利要求1-7中任一项所述的转子。
9.如权利要求8所述的研磨珠驱动装置，其中，每组转子的各个叶片等间隔设置。
10.如权利要求8或9所述的研磨珠驱动装置，其中，所述转子通过键安装至所述转轴。
11.如权利要求8或9所述的研磨珠驱动装置，其中，每组转子中相邻转子之间通过插销固定。
12.一种卧式研磨机，其包括研磨筒和如权利要求8-11中任一项所述的研磨珠驱动装置，所述研磨珠驱动装置安装在所述研磨筒内，所述研磨筒的旋转方向与所述研磨珠驱动装置中转轴的旋转方向相反。
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| CN202210811342.6A CN117414911A (zh) | 2022-07-11 | 2022-07-11 | 卧式研磨机转子、研磨珠驱动装置以及卧式研磨机 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Publication date |
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