CN200995185Y - 刮板式包覆设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公告了一种刮板式包覆设备，它包括加料仓、刮料仓及置于该刮料仓内的刮盘、刮片和刮片驱动机构，该加料仓的加料口伸入该刮料仓，该刮料仓设有用于连通仓内和大气的通风口，该刮盘具有倾斜的刮盘表面，该加料口位于该刮盘表面的正上方，该刮片驱动机构的输出端与刮片连接并驱动该刮片沿刮盘表面作线性往复运动。该设备能够避免现有方法石墨与黏性包覆剂在一起使溶剂挥发而造成的颗粒之间相互粘结成块，从而避免对包覆后的产物进行破碎而造成的包覆失效。

Description

刮板式包覆设备

技术领域

本实用新型涉及一种锂离子电池负极材料的制备装置，尤其涉及一种将锂离子电池负极材料进行表面包覆和造粒处理的刮板式包覆设备。

背景技术

锂离子电池具有电压高、重量轻、比能量大、自放电低、循环寿命长、无记忆效应及无污染等优点，随着社会不断向前发展和进步，锂离子电池作为新能源的需求逐渐扩大。现有锂离子电池中的负极材料主要以碳材料为主，例如石墨、焦炭和热解碳等。因为天然石墨成本较低且具备较高的嵌锂能力，所以天然石墨成为锂离子电池的负极材料的主流选择，但是，因为天然石墨的振实密度低且表面积高，使得该石墨材料不适合直接做负极材料使用。

如果将没有经过改性的天然石墨负极材料直接作为锂电池的负极材料使用，不仅其首次不可逆容量损失较高，而且在循环中会容易发生溶剂共嵌入，同时也容易造成循环效率下降和容量衰减快等问题。因此，天然石墨必须经过石墨表面改性包覆处理后，才可以作为锂电池的负极材料。

学术界和工业界一直努力对天然石墨的表面进行改性包覆处理，以期获得锂离子电池容量以及循环性能稳定的复合材料。一般而言，石墨的表面包覆技术的关键在于能够通过恰当的方法使天然石墨的球形表面均匀包覆上一层活性物质，然后通过包覆后处理例如炭化等工艺对最终的石墨复合材料进行改性，例如专利号为JP10294111、JP2000348720、JP2000203817日本专利所揭示。对于包覆过程，大多数学者和工程师们采用实验室做法，即将石墨与包覆剂在某种包覆剂的溶剂里混合分散，然后通过使溶剂挥发而获得包覆产物，再进行炭化等后续处理，但在此包覆过程中包覆剂在溶剂挥发的过程中极其容易相互粘结在一起形成块体，而不得不在随后的制备过程中对块体进行破碎，但破碎过程不可避免会造成包覆处理的失效，因此使用恰当的包覆处理设备是石墨材料改性处理的关键。

为了解决上述问题，专利号US5184783、US5330112的美国专利以及特開平7-136529描述了一种可以对粉体颗粒磨碎的设备，该设备采用的原理主要是通过上下两片搅拌桨叶对被处理物和从上盖喷入的粘结剂混合进行搅拌、剪切以及粉碎。但是，由于搅拌桨叶对石墨翻沙不够充分，导致天然石墨表面包覆的并不均匀，避免不了由于黏性包覆剂的引入而引起的粘结成块，同时，由于该搅拌造粒机是靠高速旋转的搅拌桨叶对被处理物颗粒进行切碎而实现分离天然石墨的动作，使得包覆后的彼此粘连在一起的天然石墨颗粒的表面状态和结构容易遭到破坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种能够避免包覆剂在溶剂挥发时粘结并能使包覆剂有效包覆在石墨颗粒表面的刮板式包覆设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该刮板式包覆设备包括加料仓、刮料仓及置于该刮料仓内的刮盘、刮片和刮片驱动机构，该加料仓的加料口伸入该刮料仓，该刮料仓设有用于连通仓内和大气的通风口，该刮盘具有倾斜的刮盘表面，该加料口位于该刮盘表面的正上方，该刮片驱动机构的输出端与刮片连接并驱动该刮片沿刮盘表面作线性往复运动。

所述的刮料仓内还设有用于调节刮盘表面倾角的倾角调节机构，该倾角调节机构的输出端与该刮盘连接。

所述的倾角调节结构包括调节杆、带有螺纹的套管、带有螺纹的调节导轨、基座、调节钮及支撑杆，该调节杆的一端与刮盘活动连接，其另一端连接套管，该套管与该调节导轨螺纹配合，该调节导轨水平安装在该基座上，该调节钮固设于该调节导轨的端部，该支撑杆设于该调节杆的一侧，其两端分别与基座和刮盘活动连接。

所述的刮盘上设有可调节刮盘表面温度的加热体。

所述的加料仓内设有旋转搅拌桨叶，该加料口位于刮料仓外的部分设有用于调节液体流速的调节件。

所述的倾斜的刮盘表面具有上端和下端，该上端设有斜坡，该下端设有收集仓。

所述的刮料仓的通气口处设有过滤网。

所述的刮片驱动机构包括刮片连杆、具有螺纹的套管、具有螺纹的驱动导轨及电机，该刮片连杆的一端与刮片固连，其另一端与套管固连，该套管与该驱动导轨螺纹配合，该驱动导轨与刮盘表面平行，该电机与该导轨动力连接。

所述的刮片包括刮头支撑件及可转动安装在该刮头支撑件上的刮头，该刮头支撑件与刮片驱动机构连接。

所述的刮头包括位于上部的由不锈钢材料制成的第一刮头及位于下部的由橡胶材料制成的第二刮头。

本发明的有益效果是，石墨粉末与溶剂溶解的包覆剂以悬浮液的形式在加料仓内充分混合分散后，料液通过加料口变成液滴而注入刮料仓内，由于刮盘表面倾斜和液滴的重力作用，使液滴分散在刮盘表面上，在液滴流动过程中，溶剂迅速挥发，这时包覆剂包裹在石磨颗粒的表面而析出或凝固成均匀细小的粉末，从而能避免现有方法石墨与黏性包覆剂在一起使溶剂挥发而造成的颗粒之间相互粘结成块，从而避免对包覆后的产物进行破碎而造成的包覆失效。

附图说明

图1是本实用新型刮板式包覆设备的结构示意图。

图2是本实用新型刮板式包覆设备的刮头及刮头驱动结构的结构示意图。

图3是反映本实用新型刮板式包覆设备的刮盘及倾角驱动机构的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图3，本实用新型刮板式包覆设备包括加料仓1、刮料仓24及置于该刮料仓24内的刮盘23、倾角调节机构25、刮片26及刮片驱动机构27。石墨粉末与溶剂溶解的包覆剂以悬浮液的形式充分混合分散于该加料仓1内，该加料仓1的加料口4伸入该刮料仓24。该刮盘23具有倾斜的刮盘表面10，该倾角调节机构25的输出端与该刮盘23连接并通过改变刮盘23的倾角来实现对刮盘表面10倾角的调节。该刮片驱动机构27驱动该刮片26贴着该刮盘表面10作线性往复运动。

该加料仓1设于刮料仓24的上方，其内设有旋转搅拌桨叶2，该桨叶2能够对加料仓1内的液体进行搅拌分散，使该液体形成悬浮液。该加料仓1具有加料口4，该加料口4伸入刮料仓24，且该加料口4设有料液流速控制调节旋钮3，该旋钮3可以使液体以不同的液滴速度进行加料，由此可以通过该旋钮控制进入刮料仓24内的小液滴数量，进而控制液滴中溶剂挥发速度以及小液滴中溶质析出或者包覆剂凝固的速度。

该刮料仓24为腔体结构，其设有通风口5，通过该通风口5使刮料仓24内与室外的大气压相平衡，且该通风口5处还设有过滤网6，该过滤网6用于防止刮料仓24内的粉末由通风口5排出而浪费。该刮料仓24除用于保持气压平衡的通风口5外均是封闭的，但该刮料仓24可以拆卸成上、下两部分，从而便于维修和清理。

该刮盘的刮盘表面10由耐高温耐腐蚀的硬质不锈钢材料制成，其位于加料口4的正下方。该刮盘表面10具有上端和下端，该上端设有用于防止粉末向上流动的斜坡28，该下端设有用于收集粉末的粉末收集仓11。该刮盘表面10具有一定的温度，其温度由固设于该刮盘上的加热体12控制，该加热体12的温度控制范围为室温至200℃。

该倾角调节机构25包括基座17、带有螺纹的调节导轨16、带有螺纹的套管15、调节杆13及支撑杆9，该基座17固设于该刮料仓24内，该调节导轨16水平支撑在该基座17上，该套管15套在该调节导轨16上并与该调节导轨16螺纹配合，该套管15与调节杆13的一端固连，该调节杆13的另一端与刮盘23活动连接。该支撑杆9协助调节杆13进行刮盘表面10角度调整，其一端与基座17活动连接，其另一端与刮盘23通过螺栓轴连接，使该刮盘23可绕螺栓轴转动。该调节导轨16端部安装有调节钮14，转动该调节钮14时，其带动调节导轨16转动，从而改变调节杆13的倾斜角度，进而带动刮盘23摆动，实现刮盘表面10倾角(该倾角为刮盘表面与水平面或垂直面的夹角)的调节，该倾角的调节范围为0～45度。

该刮片26包括刮头支撑件7及刮头28，该刮头28由位于上部的第一刮头19和位于下部的第二刮头20组成，该第一刮头19由强度较高的不锈钢材料制成，其通过转动螺栓18与刮头支撑件7相连并维持刮头28绕螺栓转动的自由度，该第二刮头20由硬质橡胶材料制成，其下端具有尖端而能够与刮盘表面10紧密接触。该刮片驱动机构27包括刮片连杆21、带有螺纹的套管22、带有单向螺纹的驱动导轨8及电机，该刮片连杆21的一端与刮头支撑件7固连，其另一端与套管22固连，该螺纹套管22套在驱动导轨8上并与其螺纹配合，该驱动导轨8与刮盘表面10平行，该驱动导轨8的轴向转动由可以正反转的电机带动。该刮片的特点是刮头28只能在沿刮盘表面10向下运动时张紧且与该表面10紧密接触，从而起到向下刮料的作用，而刮头28沿着刮盘表面10向上回复的时候刮头28呈松弛状态，刮头28拂过刮盘表面10而回复到初始刮料状态。

该刮板式包覆设备的工作原理如下：石墨粉末与溶剂溶解的包覆剂以悬浮液的形式在加料仓1内充分混合分散之后，料液通过加料口4变成小液滴而注入刮料仓24内，由于刮盘表面倾斜和液滴的重力作用，使液滴分散在刮盘表面上，由于小液滴的流动以及加热体12的作用使小液滴中的溶剂迅速挥发，这时包覆剂包裹在石磨颗粒的表面而析出或凝固成均匀细小的粉末。这种方法可以避免现有方法石墨与黏性包覆剂在一起使溶剂挥发而造成的颗粒之间相互粘结成块，从而避免对包覆后的产物进行破碎而造成的包覆失效。

通过本实用新型的设备可以制备出表面均匀包覆一层包覆剂的石墨复合颗粒，该石墨复合颗粒可以使石墨颗粒的表面结构更加完善，减小SEI膜的产生提高充放电效率，同时减小锂离子在往复充放电过程中对材料的冲击而导致的颗粒体积膨胀甚至破坏，从而大大提高包覆改性材料的锂离子电池循环稳定性。同时本设备还可以应用于制药领域，并可实现一定程度的自动化生产，具有较强的应用前景。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种刮板式包覆设备，其特征在于：包括加料仓、刮料仓及置于该刮料仓内的刮盘、刮片和刮片驱动机构，该加料仓的加料口伸入该刮料仓，该刮料仓设有用于连通仓内和大气的通风口，该刮盘具有倾斜的刮盘表面，该加料口位于该刮盘表面的正上方，该刮片驱动机构的输出端与刮片连接并驱动该刮片沿刮盘表面作线性往复运动。

2.按照权利要求1所述的刮板式包覆设备，其特征在于：所述的刮料仓内还设有用于调节刮盘表面倾角的倾角调节机构，该倾角调节机构的输出端与该刮盘连接。

3.按照权利要求2所述的刮板式包覆设备，其特征在于：所述的倾角调节结构包括调节杆、带有螺纹的套管、带有螺纹的调节导轨、基座、调节钮及支撑杆，该调节杆的一端与刮盘活动连接，其另一端连接套管，该套管与该调节导轨螺纹配合，该调节导轨水平安装在该基座上，该调节钮固设于该调节导轨的端部，该支撑杆设于该调节杆的一侧，其两端分别与基座和刮盘活动连接。

4.按照权利要求1-3中任意一项所述的刮板式包覆设备，其特征在于：所述的刮盘上设有可调节刮盘表面温度的加热体。

5.按照权利要求1-3中任意一项所述的刮板式包覆设备，其特征在于：所述的加料仓内设有旋转搅拌桨叶，该加料口位于刮料仓外的部分设有用于调节液体流速的调节件。

6.按照权利要求1-3中任意一项所述的刮板式包覆设备，其特征在于：所述的倾斜的刮盘表面具有上端和下端，该上端设有斜坡，该下端设有收集仓。

7.按照权利要求1-3中任意一项所述的刮板式包覆设备，其特征在于：所述的刮料仓的通气口处设有过滤网。

8.按照权利要求1-3中任意一项所述的刮板式包覆设备，其特征在于：所述的刮片驱动机构包括刮片连杆、具有螺纹的套管、具有螺纹的驱动导轨及电机，该刮片连杆的一端与刮片固连，其另一端与套管固连，该套管与该驱动导轨螺纹配合，该驱动导轨与刮盘表面平行，该电机与该导轨动力连接。

9.按照权利要求1-3中任意一项所述的刮板式包覆设备，其特征在于：所述的刮片包括刮头支撑件及可转动安装在该刮头支撑件上的刮头，该刮头支撑件与刮片驱动机构连接。

10.按照权利要求9所述的刮板式包覆设备，其特征在于：所述的刮头包括位于上部的由不锈钢材料制成的第一刮头及位于下部的由橡胶材料制成的第二刮头。

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