CN203935886U - 用于粉碎锂离子负极材料的气流磨 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于粉碎锂离子负极材料的气流磨，要解决的技术问题是使加工成型后的负极材料形貌有所提高，提高产品的利用率。为解决上述问题,本实用新型采用以下技术方案实现：一种用于粉碎锂离子电池负极材料的气流磨机，所述气流磨机包括依次连接的进料系统、球磨系统和排料系统。与现有技术相比，将气流磨研磨仓内旋转磨盘的外设置多个梯形柱体，当置于旋转磨盘中的锂离子电池负极材料在旋转磨盘高速旋转下被甩出并与柱体碰撞后，就会形成圆滑表面积的颗粒，如此循环，即可将该负极材料加工成形貌好、粒度大小适宜且产率高的高品质人造负极材料。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种研磨设备，特别是一种用于粉碎锂离子负极材料的设备。
背景技术
随着信息时代人们对多功能便携式电子设备需求的日益增长，以及电动车的快速发展，研发高比能量、高倍率、高安全性、长寿命、低成本的新型锂电池电极材料已经成为目前国际上重要的前沿研究领域。日本Sony公司1991年将锂离子电池商品化以来，锂离子电池以其能量密度高、工作电压高、负载特性好、充电速度快、安全无污染等优点广泛应用于移动电话、微型相机、掌上电脑和笔记本电脑等领域。在锂离子电池中，负极材料的形状近视豌豆形、粒度区间分布及颗粒大小是影响电池能量、倍率、安全性、长寿命的重要因素之一。由于人造石墨具有无序排序、高比容量、价格低和优良循环性等优点，因而人们常将其应用于锂离子电池负极材料的制作中，但对所用生产加工设备的要求却很高，即其不仅要解决粒度区间窄、球形差的问题，而且还能解决运行成本高、产率低的问题。
现有技术中，用于锂离子电池负极材料的加工设备主要分两类，一种是棍压磨或冲击磨，价格昂贵(每台价格为40-50万元)，其不仅能耗高，而且还不能解决粒度区间窄、球形度差和生产成本高的问题，其产率仅在50-55％。另一种是日本产的气流粉碎机，其利用高速旋转对物料粉体进行加工，其虽广泛应用于粮食加工和制药行业，但其用于锂离子电池负极材料的加工，其表现为能耗 高、设备投资大、回报率底、产率低(产率在50-55％之间)、粒度区间分布宽和形貌不好等缺点，因而其只适用于低端的人造负极材料加工。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种用于粉碎锂离子负极材料的气流磨，要解决的技术问题是使加工成型后的负极材料形貌有所提高，提高产品的利用率。
为解决上述问题,本实用新型采用以下技术方案实现：一种用于粉碎锂离子电池负极材料的气流磨，所述气流磨机包括依次连接的进料系统、球磨系统和排料系统，所述进料系统包括供料仓、设置在供料仓下端与进料电机连接的电动螺旋推进器；
所述球磨系统包括圆筒状的研磨仓，研磨仓内设有上腔、中腔以及下腔，中腔与电动螺旋推进器的前端联通，在中腔与下腔之间设有旋转磨盘，旋转磨盘经转轴与研磨电机连接，所述中腔的内壁上、位于旋转磨盘的下方设有沿中腔的内壁围绕一周的圆环，在中腔的内壁上、位于旋转磨盘的外周壁外设有沿中腔的内壁围绕一周的柱体，所述柱体的轴线与旋转磨盘的轴线方向相同，在旋转磨盘的上端设有一周阶梯状的凸缘；所述下腔的腔壁上设有进气孔；
所述排料系统包括设置在研磨仓上端的排料电机、设置在中腔的上端内与排料电机连接的排料转子，在上腔内设有与中腔连接的负压输送管道，在负压输送管道的前端设有产品料排料器。
本实用新型所述的气流磨机还包括控制柜，所述控制柜分别连接控制进料电机、排料电机、研磨电机。
本实用新型所述的产品料排料器与负压输送管道之间还设有除尘系统，所述除尘系统包括下端为漏斗状结构的滤筒，滤筒的中部经供料通道与负压输送管道连接，滤筒的下端与产品料排料器连接，在滤筒的上端设有经负压吸风连接管道与负压罗茨风机连接，所述滤筒上设有反吹阀，所述控制柜连接控制负 压罗茨风机。
本实用新型所述的供料仓的供料口上与电动螺旋推进器之间设有与控制柜连接进料控制阀。
本实用新型所述的供料通道上设有与控制柜连接的流量控制阀。
本实用新型所述的负压罗茨风机上设有消音器。
本实用新型所述的产品料排料器与滤筒之间以及产品料排料器的下端排料口上分别设有上排料阀、下排料阀，所述上排料阀和下排料阀分别与控制柜连接。
本实用新型所述的柱体的横截面为梯形。
本实用新型所述的柱体设有20-40根。
本实用新型所述的转轴外套接有转轴座，所述转轴座上设有与转轴座的内孔连通的第一孔、第二孔，在研磨仓外设有与经管道与第一孔、第二孔连接的循环冷却系统，所述循环冷却系统与控制柜连接。
本实用新型与现有技术相比，将气流磨研磨仓内旋转磨盘的外设置多个梯形柱体，当置于旋转磨盘中的锂离子电池负极材料在旋转磨盘高速旋转下被甩出并与柱体碰撞后，就会形成圆滑表面积的颗粒，如此循环，即可将该负极材料加工成形貌好、粒度大小适宜且产率高的高品质人造负极材料。
附图说明
图1是本实用新型的连接结构示意图。
图2是本实用新型的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型的用于粉碎锂离子电池负极材料的气流磨机由进料系统、研磨系统、排料系统、除尘系统四部分组成，其中：
进料系统设有漏斗状的供料仓26，在供料仓26的下端设有经供料通道2与电动螺旋推进器5密封连接，所述供料通道2与电动螺旋推进器5之间设有密封连接的进料控制阀3，电动螺旋推进器5它是由一个管状的外壳51和螺旋状的叶片52组成，在外壳51的左侧上端壳壁上设有一个与进料电磁阀3连接的孔53，叶片52与外壳51同轴，在外壳51的左侧设有进料电机4，进料电机4的输出轴与叶片52连接；
研磨系统包括一个圆筒状的研磨仓12，它是由三部分组成，分别为上腔9、中腔11和下腔16组成，三者之间密封连接，研磨仓12固定在机架17，如图2所示，在机架17的一侧上端设有输出轴朝下的研磨电机32，另一侧设有循环冷却系统28；下腔16的中部设有同轴社会之的旋转座23，旋转座23的下端固定在下腔16内，旋转座23内设有供转轴22穿过的内孔，转轴22(优选瑞典SKF轴承)的上端和下端分别伸出于旋转座23外，在旋转座23的上下两端、转轴22外分别设有轴承21，在伸出旋转做23下端外的这部分转轴22上以及研磨电机32的输出轴上分别设有皮带轮，皮带轮之间套有传动带；研磨电机32的转速为3000-4000转/分；在中腔11的下端内设有旋转磨盘19，旋转磨盘19与转轴22同轴且连接；所述中腔11的内壁上、位于旋转磨盘19的下方设有沿中腔11的内壁围绕一周的圆环8，圆环8的上端面为锥面，圆环8的上端面与旋转磨盘19之间设有缝隙；在中腔11的内壁上、位于旋转磨盘19的外周壁外设有沿中腔11的内壁围绕一周的20-40根柱体14，柱体14的横截面为梯形，柱体14的下端与圆环8连接，在柱体14的上端、中腔11的内壁上设有与柱体14位置相对应的凸起18，所述柱体14的轴线与旋转磨盘19的轴线方向相同，在旋转磨盘19的上端设有一周阶梯状的凸缘20；
在下腔16的腔壁上设有进气孔13；
所述旋转磨盘19的外周与柱体14之间设有20-25mm的间距；柱体14的宽度为12-18mm；
转轴22外套接有转轴座23，所述转轴座23上设有与转轴座23的内孔连通的第一孔24、第二孔25，第一孔24、第二孔25经管道与循环冷却系统28，，确保转轴22在高速旋转下其工作温度保持在规定的范围内，循环冷却系统28采用冷却水循环系统，工作温度降至50度内，确保4000转/分的连续运行下，转轴的温度不超过55度；
所述排料系统包括设在上腔9上端、研磨仓12的上端的排料电机27，排料电机27的输出轴经上腔9伸入到中腔11内，在中腔11上端内设有与排料电机27输出轴连接的排料转子10，排料转子10在排料电机27的带动下旋转，可将粒径较大表的负极材料颗粒吸入，并通过设置在上腔9内的负压输送管道7排送至除尘系统中；
除尘系统包括下端为漏斗状的滤筒61，滤筒61的中部经供料通道53与负压输送管道7连接，在供料通道53上设有流量控制阀31；滤筒61的下端与产品料排料器63连接，在滤筒61的上端设有经负压吸风连接管道67与负压罗茨风机68连接，所述滤筒61上设有反吹阀66，在负压罗茨风机68上设有消音器1，在产品料排料器63与滤筒61之间以及产品料排料器63的下端排料口上分别设有不同时工作的上排料阀64、下排料阀65，所述负压罗茨风机采用台湾生产的双转子旋转风机；
本实用新型中还可以设有控制柜进行全自动控制，所述控制柜采用三菱电机株式会社生产的FX-3U系列可编程控制器(PLC)，进料电机4、进料控制阀3、排料电机27、研磨电机28、流量控制阀31、负压罗茨风机68、上排料阀64和下排料阀65均与控制柜连接。
本实用新型在运行平稳后，粒径在设定值范围内的已加工好的负极材料，在离心力的作用下被抛入负压输送管道7中，通过负压罗茨风机被吸入滤筒61内，进行排出收集。
所述除尘系统的工作原理为：滤筒61主要是把产品料与空气分开，通过设置在滤筒61顶部的反吹阀66，对滤筒61定期进行正压反吹操作，清理滤筒61上部的物料；物料通过滤筒61下部的产品料排料器63出料包装。在产品料排料器63上的两个排料控制阀，该排料阀不同时打开的状态，这样可使气流磨机内的负压状态保持稳定均匀。
本实用新型中的各种输送连接管道之间或连接管道与设备间均采用高强度橡胶密封，不会产生漏气及物料外泄。流量控制阀31受控制柜控制开启或关闭，由此确保球研磨仓内的物料流量处于稳定状态，从而保证所述负极材料的粒度处于一个较窄范围内。
本实用新型的研磨系统的内部通过45KW电机带动旋转磨盘，在80米每秒的线速度下，使物料与柱体14做冲击，剪切，相互碰撞，摩擦等作用，使得物料的容貌很圆，如同蚕豆形状。机架17起支撑研磨仓作用，机架17下部设有防震垫减少高速旋转时的共震。
本实用新型的供料仓26，供料仓26的下端锥度小于60度，并可带有搅拌装置使得物料颗粒均匀的通过电动螺旋推进器5进入研磨仓12内。
本实用新型的工艺流程如下：
当启动负压罗茨风机68后，反吹阀66根据控制柜设定的时间，每间隔15—20秒对滤筒61表面的物料进行清理，从而保证过滤筒61有足够的过风量。消音器1去除高速旋转的负压罗茨风机68产生的噪音。上、下排料阀64、65对滤筒61内的物料定期排除，上、下排料阀64、65采用气动控制阀延时控制。当上排料阀64打开时，下排料阀65必须关闭，物料通过自身的重量聚集在产品料排料器63内，运行时间一般控制在30-50秒为佳。上排料阀64关闭延时2秒后，打开下排料阀65，运行10-15秒(约排完产品料排料器63中的物料后) 关闭下排料阀65，延时2秒再打开上排料阀64，如此循环运行，使得负流量稳定，物料通过双板控制阀能自由排除即可。
在供料通道53上设有流量控制阀31，还可以设有采样传感器，采用该传感器对供料通道53的物料流量进行数据采集并经控制柜进行处理后，对流量控制阀31进行控制，当流量低于设定值时，控制柜控制流量控制阀31打开设定的角度。
将流量控制阀31设定在一定开度下，启动排料电机27并带动排料转子10运行，一般根据不同的粒径区间来设置排料电机10的速度，通常设定在转速2000-3000转/分为宜。启动研磨电机32通过V型七条三角传动带带动旋转磨盘19做高速旋转，一般设定在转速3000-4000转/分即可，再启动进料控制阀3、进料电机4，进料电机4带动电动螺旋推进器5为研磨仓供料，在旋转磨盘19的高速旋转并与柱体14做冲击，剪切，碰撞，融合等作用力，去掉轮角部分，使物料表面光滑近似豌豆形状，球形度好，在设定的负压风速下，研磨仓内被加工的负极材料根据自身的重量分别处于不同的位置：合格的负极材料产品(即粒经在设定值范围内的产品)被排料转子吸走收集，不合格的(即粒径大于设定值范围的产品)物料继续在研磨仓内做冲击，剪切，相互碰撞，摩擦处理。合格要求指标的产品(即粒径设定值范围的产品)通过排料转子10排入滤筒61中，经过加工成型后的负极材料形貌有所提高，使得利用率有所提高。
本实用新型可使设备投入成本下降40左右，生产运行成本降低50％，产品的利用率可提升10％以上，产品质量稳定，设备运行可靠，维护保养费用低。
Claims (10)
1.一种用于粉碎锂离子电池负极材料的气流磨，所述气流磨机包括依次连接的进料系统、球磨系统和排料系统，其特征在于：所述进料系统包括供料仓(26)、设置在供料仓(26)下端与进料电机(4)连接的电动螺旋推进器(5)；
所述球磨系统包括圆筒状的研磨仓(12)，研磨仓(12)内设有上腔(9)、中腔(11)以及下腔(16)，中腔(11)与电动螺旋推进器(5)的前端联通，在中腔(11)与下腔(16)之间设有旋转磨盘(19)，旋转磨盘(19)经转轴(22)与研磨电机(32)连接，所述中腔(11)的内壁上、位于旋转磨盘(19)的下方设有沿中腔(11)的内壁围绕一周的圆环(8)，在中腔(11)的内壁上、位于旋转磨盘(19)的外周壁外设有沿中腔(11)的内壁围绕一周的柱体(14)，所述柱体(14)的轴线与旋转磨盘(19)的轴线方向相同，在旋转磨盘(19)的上端设有一周阶梯状的凸缘(20)；所述下腔(16)的腔壁上设有进气孔(13)；
所述排料系统包括设置在研磨仓(12)上端的排料电机(27)、设置在中腔(11)的上端内与排料电机(27)连接的排料转子(10)，在上腔(9)内设有与中腔(11)连接的负压输送管道(7)，在负压输送管道(7)的前端设有产品料排料器(63)。
2.根据权利要求1所述的用于粉碎锂离子电池负极材料的气流磨，其特征在于：所述气流磨机还包括控制柜，所述控制柜分别连接控制进料电机(4)、排料电机(27)、研磨电机(32)。
3.根据权利要求2所述的用于粉碎锂离子电池负极材料的气流磨，其特征在于：所述产品料排料器(63)与负压输送管道(7)之间还设有除尘系统，所述除尘系统包括下端为漏斗状结构的滤筒(61)，滤筒(61)的中部经供料通道(53)与负压输送管道(7)连接，滤筒(61)的下端与产品料排料器(63)连 接，在滤筒(61)的上端设有经负压吸风连接管道(67)与负压罗茨风机(68)连接，所述滤筒(61)上设有反吹阀(66)，所述控制柜连接控制负压罗茨风机(68)。
4.根据权利要求3所述的用于粉碎锂离子电池负极材料的气流磨，其特征在于：所述供料仓(26)的供料口上与电动螺旋推进器(5)之间设有与控制柜连接进料控制阀(3)。
5.根据权利要求4所述的用于粉碎锂离子电池负极材料的气流磨，其特征在于：所述供料通道(53)上设有与控制柜连接的流量控制阀(31)。
6.根据权利要求5所述的用于粉碎锂离子电池负极材料的气流磨，其特征在于：所述负压罗茨风机(68)上设有消音器(1)。
7.根据权利要求6所述的用于粉碎锂离子电池负极材料的气流磨，其特征在于：所述产品料排料器(63)与滤筒(61)之间以及产品料排料器(63)的下端排料口上分别设有上排料阀(64)、下排料阀(65)，所述上排料阀(64)和下排料阀(65)分别与控制柜连接。
8.根据权利要求7所述的用于粉碎锂离子电池负极材料的气流磨，其特征在于：所述柱体(14)的横截面为梯形。
9.根据权利要求8所述的用于粉碎锂离子电池负极材料的气流磨，其特征在于：所述柱体(14)设有20-40根。
10.根据权利要求9所述的用于粉碎锂离子电池负极材料的气流磨，其特征在于：所述转轴(22)外套接有转轴座(23)，所述转轴座(23)上设有与转轴座(23)的内孔连通的第一孔(24)、第二孔(25)，在研磨仓(12)外设有与经管道与第一孔(24)、第二孔(25)连接的循环冷却系统(28)，所述循环冷却系统(28)与控制柜连接。
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