CN117751008A - 叶轮组件及具有其的电池浆料的混合搅拌设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种叶轮组件及具有其的电池浆料的混合搅拌设备。本申请提供的叶轮组件包括：搅拌叶轮，搅拌叶轮包括转轴以及沿周向围绕设置于转轴的叶片；围板，围板围设于搅拌叶轮的周边外围，且围板设置有多个出料孔，围板还包括多个分散齿，多个分散齿同叶片的旋转方向迎面设置，且多个分散齿分布于多个出料孔的周边。本申请实施例提供的叶轮组件通过设置了多个分散齿，既保证了电池浆料等物料的搅拌，又使搅拌后的电池浆料得到有效的分散。
Description
本申请实施例涉及混合搅拌容器技术领域，具体涉及一种叶轮组件及具有其的电池浆料的混合搅拌设备。
目前，传统的电池浆料搅拌机等混合搅拌设备在使用过程中存在能耗高、产能低的问题，传统的电池浆料搅拌机的结构不成熟导致其对锂离子电池浆料的混合和分散效果大打折扣，锂离子电池浆料的混合分散工艺制约了锂离子电池浆料的产能。
发明内容
鉴于上述问题，本申请的实施例提供了一种叶轮组件及具有其的电池浆料的混合搅拌设备，叶轮组件能够通过多个分散齿对电池浆料起到充分混合和打散作用，减少了部分电池浆料在经过叶轮组件后仍未被充分混合和打散的现象。
本申请的第一方面提供了一种叶轮组件，叶轮组件包括：搅拌叶轮，搅拌叶轮包括转轴以及沿周向围绕设置于转轴的叶片；围板，围板围设于搅拌叶轮的周边外围，且围板设置有多个出料孔，围板还包括多个分散齿，多个分散齿同叶片的旋转方向迎面设置，且多个分散齿分布于多个出料孔的周边。
本申请实施例提供的叶轮组件通过设置了多个分散齿，既保证了电池浆料等物料的搅拌，又使搅拌后的电池浆料得到有效的分散。具体地，当电池浆料在叶片与围板的相对运动下进行分散时，在保持较高的剪切强度的同时，围板上的多个分散齿通过与颗粒团体的迎面碰撞可以起到切割颗粒团体的作用，对悬混液中的颗粒团聚体造成强烈的冲击和扰动，使电池浆料在围板的 多个出料孔中充分混合，有利于提高对纳米级材料和高固含量配方的分散效果。因此，本实施例提供的叶轮组件能够通过多个分散齿对电池浆料起到充分混合和打散作用，减少了部分电池浆料在经过叶轮组件后仍未被充分混合和打散的现象。
在一些实施例中，围板包括沿周向围设于搅拌叶轮的周边的格栅板，分散齿包括设置于格栅板的格栅条，格栅条沿周向方向的侧面设置为与旋转方向迎面分布。申请实施例提供的格栅板将分散齿设置为内嵌式结构，内嵌式的分散齿相比于将分散齿设置为凸出格栅板的环壁，内嵌式的分散齿由于在围板的内部作用于电池浆料，因此，能够在分散、剪切电池浆料的同时，最大限度地降低对电池浆料的流通效率和出料效率的影响
在一些实施例中，叶片设置为相对搅拌叶轮的转动方向逆向偏折的偏转叶片，分散齿的偏转方向设置为与偏转叶片垂直分布或者平行分布。通过将分散齿的偏转方向设置为与偏转叶片垂直分布或者平行分布，能够实现偏转叶片与分散齿之间作用力相对均衡分布的效果，减少两者之间出现局部应力不均匀以及局部波动的现象，能够在分散、剪切电池浆料的同时，最大限度地提高电池浆料的流通效率和出料效率，以及减少偏转叶片与分散齿之间电池浆料出现的波动现象对电池浆料的搅拌和分散效果的影响。
在一些实施例中，分散齿的偏转方向与搅拌叶轮的径向方向的偏转角度不大于45°。本申请的实施例提出了分散齿的偏转方向与搅拌叶轮的径向方向的偏转角度不大于45°，使分散齿能够在分散、剪切电池浆料的同时，最大限度地提高电池浆料的流通效率和出料效率。
在一些实施例中，围板包括内固定围板，内固定围板围设于叶片的周边外围并与叶片沿搅拌叶轮的径向间隔分布。在叶轮组件的工作过程中，通过叶片的高速旋转产生高剪切线速度，在内固定围板与叶片的自由端之间的剪切间隙处产生极大的速度梯度，实现电池浆料等物料的有效剪切和分散效果。
在一些实施例中，围板还包括转动围板，转动围板围设于内固定围板的周边外围并与内固定围板沿搅拌叶轮的径向间隔分布。在叶轮组件的工作过程中，通过内固定围板的多个出料孔流出的电池浆料流至转动围板与内固定围板之间的剪切间隙，通过转动围板的高速旋转产生高剪切线速度，在内固 定围板与转动围板之间的剪切间隙处产生极大的速度梯度，实现对电池浆料等物料进行二次剪切和分散的效果。
在一些实施例中，转动围板与转轴连接，且转动围板的转动方向与搅拌叶轮的转动方向一致。驱动件(如驱动电机)驱动转轴转动的同时，可通过转轴驱动转动围板同步转动，降低了对驱动件的结构和分布方式的要求。
在一些实施例中，围板还包括外固定围板，外固定围板围设于转动围板的周边外围并与转动围板沿搅拌叶轮的径向间隔分布。在叶轮组件的工作过程中，转动围板与外固定围板之间间隙较小，转动围板带动电池浆料周向运动，此时，外固定围板的分散齿对剪切间隙内的电池浆料进行再次分散、剪切，经过分散和剪切的电池浆料通过外固定围板的多个出料孔流至出料口形成所需的电池浆料。
在一些实施例中，叶片与内固定围板之间的间隙、内固定围板与转动围板之间的间隙以及转动围板与外固定围板之间的间隙范围为1mm-3mm。通过综合考虑叶轮组件的剪切、分散效果以及扭矩和温升，将间隙范围设置为1mm-3mm，能够达到多方面效果最大限度的均衡性。
在一些实施例中，转动围板的分散齿设置为平行于内固定围板的分散齿和外固定围板的分散齿。申请实施例提供的多层分散齿设置为平行分布，平行分布的多层分散齿能够形成平行分布的多层出料孔，因此，能够在分散、剪切电池浆料的同时，减少电池浆料在多层围板之间的流通阻力，最大限度地降低分散齿对电池浆料的流通和出料效率的影响。
在一些实施例中，多个分散齿在围板的分布密度设置为沿叶轮组件的高度方向由高到低逐渐增加。由于电池浆料的密度和压力沿围板的高度方向分布并不均匀，将多个分散齿的密度设置为沿围板的高度方向不均匀分布，可以提高多个分散齿对上下层电池浆料的均匀剪切和分散效果。
在一些实施例中，叶片和/或围板的材质包括铝合金。本申请实施例在满足叶片以及围板强度要求的前提下将叶片和/或围板的材质替换为铝合金，尤其是提换成硬质铝合金，以改善由于磨损造成金属铁颗粒混入电池浆料后对电芯的不良影响。
本申请的第二方面提供了一种电池浆料的混合搅拌设备，混合搅拌设备 包括：混合罐，混合罐的内部形成有电池浆料的物料混合腔和出料口；根据本申请的第一方面的叶轮组件，叶轮组件的搅拌叶轮可转动地设置于物料混合腔，叶轮组件的围板设置于出料口。
在本实施例中，混合搅拌设备具备叶轮组件的一切技术效果，混合搅拌设备通过在叶轮组件上设置了多个分散齿，既保证了电池浆料等物料的搅拌，又使搅拌后的电池浆料得到有效的分散。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
图1为本申请一些实施例的叶轮组件的结构示意图；
图2为图1所示叶轮组件的正视图；
图3为图2所示叶轮组件的A-A向剖视图；
图4为图3所示叶轮组件的局部结构示意图。
具体实施方式中的部分附图标号如下：
100叶轮组件；
10搅拌叶轮；11转轴；12叶片；
20围板，201分散齿，202出料孔，21内固定围板，22转动围板，23外固定围板。
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施 例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“垂直”“平行”“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申请实施例和简化描述，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 为对本申请实施例的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。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申请实施例中的具体含义。
电池作为在各类电子产品领域中普遍采用的能源供给装置，在电动汽车、储能设备等技术领域的发展和需求都在高速增长。
在电池制造过程中，需要有电池浆料搅拌等电池加工工序，现有的电池浆料搅拌工艺采用叶轮围板式定转子结构设计，通过转子高速旋转产生高剪切线速度，在定转子间隙产生极大的速度梯度，实现物料有效剪切和分散的效果。但是，该电池浆料搅拌工艺的有效剪切区域仅在定转子齿间啮合间隙，电池浆料所受到的有效剪切作用面积较小，导致电池浆料的分散效率不高。
另外，电池浆料搅拌工艺对电池浆料的流通效率也有要求，定转子以及围板不能对电池浆料的运动产生较大的阻碍使得电池浆料的出料困难，而且，如果通过围板外侧增加排料叶片对电池浆料进行强制加速和排出，会导致出料腔内的压力波动大，引起出料流量的脉动，并降低了对电池浆料的分散效果。
现有的电池浆料搅拌工艺以及电池浆料搅拌设备无法高效地兼顾电池物料的搅拌及电池物料的分散。
如图1至图4所示，为了解决现有电池浆料搅拌设备所存在的无法高效地兼顾电池物料的搅拌与分散的技术问题，本申请的第一方面提供了一种叶轮组件100，叶轮组件100包括搅拌叶轮10和围板20，搅拌叶轮10包括转轴11以及沿周向围绕设置于转轴11的叶片12，围板20围设于搅拌叶轮10的周边外围，且围板20设置有多个出料孔202，围板20还包括多个分散齿201，多个分散齿201同叶片12的旋转方向迎面设置，且多个分散齿201分布于多个出料孔202的周边。
具体地，围板20设置有与搅拌叶轮10的旋转方向(如图4中L
1为搅拌 叶轮10的旋转方向)迎面设置的多个分散齿201，多个分散齿201分布于多个出料孔202的周边，或者可以说，多个分散齿201间隔分布且多个分散齿201之间形成有多个出料孔202。
在本实施例中，结合叶轮组件100的一个实施例的应用场景详细阐述叶轮组件100的工作过程：叶轮组件100应用于电池浆料的混合搅拌设备，混合搅拌设备包括混合罐，混合罐的内部形成有电池浆料的物料混合腔和出料口，叶轮组件100的搅拌叶轮10可转动地设置于物料混合腔，叶轮组件100的围板20设置于出料口并围设于搅拌叶轮10的周边外围，当电池物料加入物料混合腔后，混合搅拌设备的驱动件驱动搅拌叶轮10转动，搅拌叶轮10对电池物料及电池溶剂进行搅拌，从而制作出初步的电池浆料。
搅拌叶轮10在对电池浆料的搅拌过程中，搅拌叶轮10的叶片12对电池浆料施加向外的离心力，电池浆料在离心力作用下被甩至多个分散齿201和多个出料孔202的位置，由于多个分散齿201设置为与搅拌叶轮10的旋转方向迎面分布，从而使电池浆料能够较大限度地撞击多个分散齿201，并在多个分散齿201处发生“流动分离现象”：一部分电池浆料能够沿多个分散齿201之间的多个出料孔202通过围板20流出至混合罐的出料口；另一部分电池浆料能够沿多个分散齿201回流至混合腔，回流的电池浆料一方面提高了混合腔内部的电池浆料的湍流作用，另一方面，回流的电池浆料能够在搅拌叶轮10的带动下再次被甩至多个分散齿201处受到二次剪切作用，有效地提升并改善了电池浆料的分散效果。
也就是说，本申请实施例提出的叶轮组件100能够在搅拌叶轮10与围板20之间便可通过多个分散齿201起到分散电池浆料的作用，以此减少电池浆料中的部分颗粒团聚体未经打散分离便通过围板20流至出料口的现象。
需要说明的是，本申请的实施例并未对围板20以及分散齿201的结构和分布方式进行限定，是因为围板20既可以设置为围设于搅拌叶轮10的周边外围的完整环形结构，还可以设置为围设于搅拌叶轮10的周边的弧形结构或者半环形结构，只要是围板20能够起到一定程度上阻隔搅拌叶轮10与出料口的作用即可，围板20的具体分布范围在此不作具体限定。而且，搅拌叶轮10的周边外围可围设一层围板20或者多层围板20，多层围板20包括固定围板、转动围板22或者固定围板与转动围板22的组合，这些调整均属于本申 请实施例的保护范围。
另外，分散齿201的具体结构并不局限于传统意义上的“齿”结构，其可以设置为围板20上的格栅条、冲压片、凸起或者冲孔后形成的孔间隔部，均属于本申请的保护范围。本申请实施例公布的将分散齿201设置为“旋转方向迎面设置”，包括了分散齿201整个伸至搅拌叶轮10的搅拌区域并与叶片12错开分布，还包括了分散齿201内嵌于围板20的内部，分散齿201位于围板20内的部分设置有与“旋转方向迎面设置”对应的齿面，而且，“迎面设置”包括了分散齿201的偏斜角度a(如图4所示)，包括了分散齿201的偏斜方向与“旋转方向”(如图4所示的L
1)之间的夹角为锐角或者直角。
进一步地，多个分散齿201在围板20上的分布方式包括了沿围板20的周向和高度方向分布，而且，由于电池浆料的密度和压力沿围板20的高度方向分布并不均匀，为了提高多个分散齿201对上下层电池浆料的均匀剪切和分散效果，优选将多个分散齿201的密度设置为与电池浆料的密度和压力一致，例如，多个分散齿201的密度设置为沿围板20的高度方向不均匀分布，例如，在电池浆料的密度和压力较大的底部多设置分散齿201，在电池浆料的密度和压力较小的顶部少设置分散齿201，通过不均衡分布的多个分散齿201达到均衡剪切分散不均衡分布的电池浆料的目的。
由此可见，本申请实施例提供的叶轮组件100通过设置了多个分散齿201，既保证了电池浆料等物料的搅拌，又使搅拌后的电池浆料得到有效的分散。具体地，当电池浆料在叶片12与围板20的相对运动下进行分散时，在保持较高的剪切强度的同时，围板20上的多个分散齿201通过与颗粒团体的迎面碰撞可以起到切割颗粒团体的作用，对悬混液中的颗粒团聚体造成强烈的冲击和扰动，使电池浆料在围板20的多个出料孔202中充分混合，有利于提高对纳米级材料和高固含量配方的分散效果。因此，本实施例提供的叶轮组件100能够通过多个分散齿201对电池浆料起到充分混合和打散作用，减少了部分电池浆料在经过叶轮组件100后仍未被充分混合和打散的现象。
如图2和图3所示，在一些实施例中，围板20包括沿周向围设于搅拌叶轮10的周边的格栅板，分散齿201包括设置于格栅板的格栅条，格栅条沿周向方向的侧面设置为与旋转方向迎面分布。
在本实施例中，格栅板设置有沿格栅板的周向和/或高度方向分布的多个格栅条，且多个格栅条内嵌设置于格栅板的环壁，多个格栅条之间形成多个格栅孔，从而使多个格栅条能够对进入多个格栅孔的电池浆料进行分散、剪切。
具体地，格栅板整体设置为圆筒状结构，然后通过在格栅板的环壁冲孔的方式形成格栅条与格栅孔，且格栅条与格栅孔沿格栅板的周向交替分布，沿格栅板的高度方向可以设置有一个整体的格栅条和格栅孔，一整个格栅条和格栅孔的宽度沿格栅板的高度方向一致，或者一整个格栅条和格栅孔的宽度沿格栅板的高度方向递减或者递增。进一步地，沿格栅板的高度方向还可以设置有多个间隔分布的格栅条和格栅条，多个间隔分布的格栅条和格栅条的长度和宽度可以设置为一致，还可以设置为递减或者递增，格栅条和格栅条的具体分布方式和尺寸根据电池浆料的密度和压力而定，在此不进行具体阐述。
另外，格栅板的整体结构类似于栅栏或者篱笆结构，格栅条的具体结构包括竖直条状结构或者交叉结构，格栅孔的具体结构包括竖直条状孔、菱形孔或者矩形孔，这些结构均属于本申请是实力的保护范围。
由此可见，申请实施例提供的内嵌式的分散齿201相比于将分散齿201设置为凸出格栅板的环壁，内嵌式的分散齿201由于在围板20的内部作用于电池浆料，因此，能够在分散、剪切电池浆料的同时，最大限度地降低对电池浆料的流通效率和出料效率的影响。
如图1和图3所示，在一些实施例中，叶片12设置为相对搅拌叶轮10的转动方向逆向偏折的偏转叶片，分散齿201的偏转方向设置为与偏转叶片垂直分布或者平行分布。
在本实施例中，叶片12包括连接部和自由端，连接部设置于叶片12的根部并与转轴11连接，自由端设置于叶片12远离根部的位置，起到搅拌电池浆料等物料的作用，电池浆料所承受的离心力和剪切力正是由自由端于围板20之间的相对运动产生。
本申请实施例提出的将叶片12设置为偏转叶片也就是将叶片12的自由端和/或将叶片12靠近自由端的部分设置为偏转结构，且叶片12的自由端和/ 或靠近自由端的部分的逆向后倾偏转角度范围为30°-45°，叶片12的数量为6-8片，在搅拌叶轮10的相同转速下，后倾偏转设置的叶片12不仅增加了叶片12与电池浆料的作用面积，还能够对叶片12与电池浆料之间的作用力起到缓冲作用，有利于提高搅拌叶轮10的工作稳定性以及排料效率。
本申请实施例提出的分散齿201的偏转方向设置为与偏转叶片垂直分布或者平行分布也就是将叶片12的自由端和/或将叶片12靠近自由端的部分设置为与分散齿201垂直分布或者平行分布，通过将分散齿201的偏转方向设置为与偏转叶片垂直分布或者平行分布，能够实现偏转叶片与分散齿201之间作用力相对均衡分布的效果，减少两者之间出现局部应力不均匀以及局部波动的现象，能够在分散、剪切电池浆料的同时，最大限度地提高电池浆料的流通效率和出料效率，以及减少偏转叶片与分散齿201之间电池浆料出现的波动现象对电池浆料的搅拌和分散效果的影响。
如图4所示，在一些实施例中，分散齿201的偏转方向与搅拌叶轮10的径向方向的偏转角度a不大于45°。
在本实施例中，分散齿201的偏转方向与搅拌叶轮10的径向方向的偏转角度为分散齿201的中心线偏斜方向与搅拌叶轮10的径向方向之间的夹角，通过分散齿201的偏转方向与搅拌叶轮10的径向方向的偏转角度可以表征分散齿201与搅拌叶轮10的旋转方向的有效迎面面积，分散齿201的偏转角度既需要保证分散齿201对电池浆料等物料的碰撞打散效果，又要最大限度地降低对电池浆料的流通效率的影响。
因此，将分散齿201的偏转角度设置为45°能够使分散齿201在搅拌叶轮10的旋转方向具有较大的投影面，以此来提高分散齿201对电池浆料等物料的碰撞打散效果，如果将分散齿201的偏转角度设置为大于45°，分散齿201的偏转角度的增大会导致分散齿201对电池浆料等物料施加向搅拌叶轮10方向的反向推压力，阻碍了电池浆料等物料向围板20方向的正常出料，影响了电池浆料的流通效率和出料效率。
因此，本申请的实施例提出了分散齿201的偏转方向与搅拌叶轮10的径向方向的偏转角度不大于45°，使分散齿201能够在分散、剪切电池浆料的同时，最大限度地提高电池浆料的流通效率和出料效率。
如图3和图4所示，在一些实施例中，围板20包括内固定围板21，内固定围板21围设于叶片12的周边并与叶片12径向间隔分布。
在本实施例中，搅拌叶轮10的周边外围可围设一层围板20或者多层围板20，多层围板20包括固定围板、转动围板22或者固定围板与转动围板22的组合，在搅拌叶轮10的周边外围围设多层围板20的情况下，内固定围板21位于多层围板20的最内侧并紧贴叶片12的自由端设置，且内固定围板21与叶片12的自由端之间存在有剪切间隙。
在叶轮组件100的工作过程中，通过叶片12的高速旋转产生高剪切线速度，在内固定围板21与叶片12的自由端之间的剪切间隙处产生极大的速度梯度，然后通过分散齿201实现电池浆料等物料的有效剪切和分散效果。
如图3和图4所示，在一些实施例中，围板20还包括转动围板22，转动围板22围设于内固定围板21的周边外围并与内固定围板21沿搅拌叶轮10的径向间隔分布。
在本实施例中，搅拌叶轮10的周边外围可围设一层围板20或者多层围板20，多层围板20包括固定围板、转动围板22或者固定围板与转动围板22的组合，在搅拌叶轮10的周边外围围设多层围板20的情况下，内固定围板21位于多层围板20的最内侧并紧贴叶片12的自由端设置，转动围板22位于多层围板20的中部并紧贴内固定围板21设置，且转动围板22与内固定围板21之间存在有剪切间隙。
在叶轮组件100的工作过程中，通过内固定围板21的多个出料孔202流出的电池浆料流至转动围板22与内固定围板21之间的剪切间隙，通过转动围板22的高速旋转产生高剪切线速度，图4中L
2为转动围板22的旋转方向，在内固定围板21与转动围板22之间的剪切间隙处产生极大的速度梯度，然后通过分散齿201实现对电池浆料等物料进行二次剪切和分散的效果。
如图4所示，在一些实施例中，转动围板22与转轴11连接，且转动围板22的转动方向与搅拌叶轮10的转动方向一致。
在本实施例中，驱动件(如驱动电机)驱动转轴11转动的同时，可通过转轴11驱动转动围板22同步转动，且转轴11与转动围板22之间设置有沿叶轮组件100的径向方向的间距，内固定围板21设置于叶片12与转动围板 22之间的间距，且内固定围板21的内外侧壁分别与叶片12和转动围板22间隙配合并形成电池浆料等物料的剪切间隙。
转动围板22的分散齿201的偏斜方向与叶片12的旋转方向垂直或相反，转动围板22的分散齿201的偏斜角度小于45°，在相同转速下，可以减少转动围板22的分散齿201对电池浆料等物料施加向搅拌叶轮10方向的反向推压力的现象，从而使电池浆料能够在叶轮组件100的带动下能够获得更大的流通效率和出料效率。
如图3和图4所示，在一些实施例中，围板20还包括外固定围板23，外固定围板23围设于转动围板22的周边并与转动围板22径向间隔分布。
在本实施例中，搅拌叶轮10的周边外围可围设一层围板20或者多层围板20，多层围板20包括固定围板20、转动围板22或者固定围板20与转动围板22的组合，在搅拌叶轮10的周边外围围设多层围板20的情况下，内固定围板21位于多层围板20的最内侧并紧贴叶片12的自由端设置，转动围板22位于多层围板20的中部并紧贴内固定围板21设置，且转动围板22与内固定围板21之间存在有剪切间隙，外固定围板23位于多层围板20的最外侧并紧贴转动围板22设置，且转动围板22与外固定围板23之间存在有剪切间隙。
在叶轮组件100的工作过程中，电池浆料自物料混合腔进入转动围板22与内固定围板21之间的剪切间隙，驱动件驱动转动围板22转动，且转动围板22与内固定围板21之间间隙较小，转动围板22带动电池浆料周向运动，此时，转动围板22的分散齿201对剪切间隙内的电池浆料进行分散、剪切，经过分散和剪切的电池浆料通过转动围板22的多个出料孔202流至转动围板22与外固定围板23之间的剪切间隙，驱动件驱动转动围板22转动，且转动围板22与外固定围板23之间间隙较小，转动围板22带动电池浆料周向运动，此时，外固定围板23的分散齿201对剪切间隙内的电池浆料进行再次分散、剪切，经过分散和剪切的电池浆料通过外固定围板23的多个出料孔202流至出料口形成所需的电池浆料。
需要说明的是，在本申请一些其他实施例中，还可以沿搅拌叶轮10的径向方向连续设置有多个剪切间隙，相邻剪切间隙之间设置有一个围板20，固定围板和转动围板22交替分布，剪切间隙内的电池浆料在转动围板22的离 心力以及后续电池浆料的挤压力的作用下，电池浆料自前一个围板20的多个出料孔202输送至下一个剪切间隙内，从而对电池浆料进一步剪切分散，最终达到充分打散电池浆料的目的。
如图4所示，在一些实施例中，叶片12与内固定围板21之间的间隙、内固定围板21与转动围板22之间的间隙以及转动围板22与外固定围板23之间的间隙范围为1mm-3mm。
在本实施例中，叶片12与围板20以及围板20与围板20之间的啮合间隙根据电池浆料的状态和分散效果选择，范围一般在1mm-3mm之间，叶片12与围板20以及围板20与围板20之间的啮合间隙越小，电池浆料通过叶轮组件100所受到的剪切、分散效果越好，但是，叶轮组件100的工作扭矩也就越大，叶轮组件100的局部温升就越高，因此，综合考虑叶轮组件100的剪切、分散效果以及扭矩和温升，将间隙范围设置为1mm-3mm，能够达到多方面效果最大限度的均衡性。
如图4所示，在一些实施例中，转动围板22的分散齿201设置为平行于内固定围板21的分散齿201和外固定围板23的分散齿201。
在本实施例中，内固定围板21、转动围板22和外固定围板23设置为相似结构，三者的不同之处在于内径的不同，以此使内固定围板21、转动围板22和外固定围板23能够达到由内而外依次围设的目的，内固定围板21、转动围板22和外固定围板23上的多个分散齿201的结构以及分布方式也相同，以此达到多层围板20的多层分散齿201能够达到彼此平行分布的目的。
申请实施例提供的多层分散齿201设置为平行分布，平行分布的多层分散齿201能够形成平行分布的多层出料孔202，因此，能够在分散、剪切电池浆料的同时，减少电池浆料在多层围板20之间的流通阻力，最大限度地降低分散齿201对电池浆料的流通和出料效率的影响。
在一些实施例中，多个分散齿201在围板20的分布密度设置为沿叶轮组件100的高度方向由高到低逐渐增加。
在本实施例中，沿围板20的高度方向可以设置有一个整体的分散齿201和偏转孔，一整个分散齿201和偏转孔的宽度沿围板20的高度方向一致，或者一整个分散齿201和偏转孔的宽度沿围板20的高度方向递减或者递增。进 一步地，沿围板20的高度方向还可以设置有多个间隔分布的分散齿201和偏转孔，多个间隔分布的分散齿201和偏转孔的长度和宽度可以设置为一致，还可以设置为递减或者递增，格栅条和格栅条的具体分布方式和尺寸根据电池浆料的密度和压力而定，在此不进行具体阐述。
由于电池浆料的密度和压力沿围板20的高度方向分布并不均匀，为了提高多个分散齿201对上下层电池浆料的均匀剪切和分散效果，优选将多个分散齿201的密度设置为沿围板20的高度方向不均匀分布，例如，在电池浆料的密度和压力较大的底部多设置分散齿201，在电池浆料的密度和压力较小的顶部少设置分散齿201，通过不均衡分布的多个分散齿201达到均衡剪切分散不均衡分布的电池浆料的目的。
在一些实施例中，叶片12和/或围板20的材质包括铝合金。
在本实施例中，现有的叶片12和/或围板20的材质一般选用在工作转速下满足结构强度要求的不锈钢，不锈钢材质的叶片12和/或围板20不与电池浆料产生反应且在混合分散过程中对电池浆料不会产生不良影响，但是在分散齿201分散电池浆料的过程中，电池浆料与叶片12和/或围板20的壁面磨损会导致金属铁颗粒的混入，而造成制成的电芯出现一系列的问题。
因此，本申请实施例在满足叶片12以及围板20强度要求的前提下将叶片12和/或围板20的材质替换为铝合金，尤其是提换成硬质铝合金，以改善由于磨损造成金属铁颗粒混入电池浆料后对电芯的不良影响。
如图1至图4所示，提供了本申请叶轮组件100的优选实施例：叶轮组件100包括由内而外依次分布的转轴11、叶片12、内固定围板21、转动围板22和外固定围板23，转轴11、叶片12与转动围板22形成为一体式的转子结构，内固定围板21与外固定围板23形成为一体式的定子结构，转轴11的周向表面均布6-8片偏转叶片，偏转叶片的偏转方向与转动围板22上分散齿201的偏转方向反向，转动围板22与转轴11在叶轮组件100的底部连接在一起转动；
定子结构由内固定围板21和外固定围板23组成并均布在转动围板22内外两侧位置，内固定围板21和外固定围板23均设置有分散齿201，在叶轮组件100的工作过程中，电池浆料依次经叶片12、叶片12的自由端与内固定围 板21之间的间隙通道、内固定围板21与转动围板22之间的间隙通道、转动围板22与外固定围板23之间的间隙通道，最终由外固定围板23的多个出料孔202流至混合罐的出料口。
本申请实施例提供的叶轮组件100能够使电池浆料通过间隙通道时，通过狭小间隙中存在极大的速度差受到强烈的剪切分散效果，同时，由于间隙通道的分散齿201采用“逆齿型”结构设计，电池浆料在流经多个分散齿201之间的多个出料孔202时，会与分散齿201的壁面发生碰撞并产生流动分离，使电池浆料产生二次剪切，提高了对电池浆料的剪切和分散效果。
本申请的第二方面提供了一种电池浆料的混合搅拌设备，混合搅拌设备包括混合罐和叶轮组件100，混合罐的内部形成有电池浆料的物料混合腔和出料口，叶轮组件100为根据本申请的第一方面的叶轮组件100，叶轮组件100的搅拌叶轮10可转动地设置于物料混合腔，叶轮组件100的围板20设置于出料口。
在本实施例中，混合搅拌设备具备叶轮组件100的一切技术效果，混合搅拌设备通过在叶轮组件100上设置了多个分散齿201，既保证了电池浆料等物料的搅拌，又使搅拌后的电池浆料得到有效的分散。
另外，需要说明的是，混合搅拌设备不仅包括电池浆料的混合搅拌设备，还包括其他浆料或者物料的混合搅拌设备，本申请的实施例只是对混合搅拌设备上与发明点有关的结构进行了重点阐述，并不代表混合搅拌设备只有这些结构，例如，混合搅拌设备还包括加料阶段和循环阶段，在加料阶段，供料仓中的电池粉料持续不断的加入送料器，经送料器送入混合罐的物料混合腔中。同时，混合罐中的溶剂自管道输送至物料混合腔中，叶轮组件100对电池粉料进行搅拌，从而使电池粉料与溶剂充分融合，并送入叶轮组件100与围板20之间的分散间隙，分散齿201对分散间隙中的电池浆料进行分散。分散后的电池浆料在循环泵作用下自管道输送至混合罐，叶轮组件100对电池浆料进一步搅拌，搅拌后的电池浆料在循环泵作用下重新送入叶轮组件100与围板20之间的分散间隙。
由上述方式，电池浆料在混合罐中循环，循环次数不进行限定，直至加料结束。在循环阶段，供料装置停止向混合罐中加入电池粉料，电池浆料在 混合腔与分散间隙之间循环，直至电池浆料的各个参数达标，从而停止电池浆料的搅拌及分散。电池浆料采用循环处理的方式，能够避免电池浆料在单一装置中长时间搅拌而导致的温升过高，并能够提高浆料的固含量，以及提高浆料的加工效率；此外，由于电池浆料固含量提升能够降低电池浆料生产中的NMP(N-甲基吡咯烷酮)的使用量以及降低涂布设备的能耗，因此能够降低电池的生产成本。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参看前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (13)
- 一种叶轮组件，其特征在于，所述叶轮组件包括：搅拌叶轮，所述搅拌叶轮包括转轴以及沿周向围绕设置于所述转轴的叶片；围板，所述围板围设于所述搅拌叶轮的周边外围，且所述围板设置有多个出料孔，所述围板还包括多个分散齿，多个所述分散齿同所述叶片的旋转方向迎面设置，且多个所述分散齿分布于多个所述出料孔的周边。
- 根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于，所述围板包括围设于所述搅拌叶轮的周边的格栅板，所述分散齿包括设置于所述格栅板的格栅条，所述格栅条沿周向方向的侧面设置为与所述旋转方向迎面分布。
- 根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于，所述叶片设置为相对所述搅拌叶轮的转动方向逆向偏折的偏转叶片，所述分散齿的偏转方向设置为与所述偏转叶片垂直分布或者平行分布。
- 根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于，所述分散齿的偏转方向与所述搅拌叶轮的径向方向的偏转角度不大于45°。
- 根据权利要求1至4中任一项所述的叶轮组件，其特征在于，所述围板包括内固定围板，所述内固定围板围设于所述叶片的周边外围并与所述叶片沿所述搅拌叶轮的径向间隔分布。
- 根据权利要求5所述的叶轮组件，其特征在于，所述围板还包括转动围板，所述转动围板围设于所述内固定围板的周边外围并与所述内固定围板沿所述搅拌叶轮的径向间隔分布。
- 根据权利要求6所述的叶轮组件，其特征在于，所述转动围板与所述转轴连接，且所述转动围板的转动方向与所述搅拌叶轮的转动方向一致。
- 根据权利要求6所述的叶轮组件，其特征在于，所述围板还包括外固定围板，所述外固定围板围设于所述转动围板的周边外围并与所述转动围板沿所述搅拌叶轮的径向间隔分布。
- 根据权利要求6至8中任一项所述的叶轮组件，其特征在于，所述叶片与所述内固定围板之间的间隙、所述内固定围板与所述转动围板之间的间 隙以及所述转动围板与所述外固定围板之间的间隙范围为1mm-3mm。
- 根据权利要求6至8中任一项所述的叶轮组件，其特征在于，所述转动围板的所述分散齿设置为平行于所述内固定围板的所述分散齿和所述外固定围板的所述分散齿。
- 根据权利要求6至8中任一项所述的叶轮组件，其特征在于，多个所述分散齿在所述围板的分布密度设置为沿所述叶轮组件的高度方向由高到低逐渐增加。
- 根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于，所述叶片和/或所述围板的材质包括铝合金。
- 一种电池浆料的混合搅拌设备，其特征在于，所述混合搅拌设备包括：混合罐，所述混合罐的内部形成有电池浆料的物料混合腔和出料口；根据权利要求1至12中任一项所述的叶轮组件，所述叶轮组件的搅拌叶轮可转动地设置于所述物料混合腔，所述叶轮组件的围板设置于所述出料口。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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