CN214809960U - 一种分散均匀的锂电池浆料制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分散均匀的锂电池浆料制备装置，其包括中空的干料混料仓；干料混料仓的顶部安装有第一搅拌电机；第一搅拌电机底部的输出轴，与位于干料混料仓内的、垂直分布的第一搅拌杆的顶部相连接；第一搅拌杆上，安装有多个第一搅拌桨；干料混料仓的底部开口，且通过中空的出料管，与锂电池浆料挤出机顶部左端的第一进料口相连通；锂电池浆料挤出机底部左端的第二进料口，通过一个供料管与一个导电剂胶液制备装置的出料口相连通；锂电池浆料挤出机右端的出料口，通过中空的连接管道与中空的浆料储罐相连通。本实用新型结构设计科学，能够获得分散均匀的锂电池浆料，保证浆料中的各组分分布均匀，提高锂电池的电化学性能和安全性能。

Description

一种分散均匀的锂电池浆料制备装置

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种分散均匀的锂电池浆料制备装置。

背景技术

目前，锂离子电池具有高工作电压、高比能量、循环寿命长等优点，不仅在消费类电子产品上应用范围广泛，同时也在电动自行车、电动汽车以及大型电动工具上有着大量应用，因此对锂电池的安全性能和电化学性能的要求也越来越高。

对于锂电池的生产而言，其浆料混合的均匀程度，直接影响了电池的安全性能和其电化学性能。如果浆料分散不均匀，会导致在涂敷过程中涂敷量的波动，在烘干过程中使得极片上导电剂分散不均匀，轻则影响锂电池的容量一致性、内阻一致性和电压一致性，导致产品质量下降，重则引起电池内部SEI膜(固体电解质界面膜)出现异常、负极片出现析锂异常等问题，从而导致电池短路、爆喷、燃烧等安全事故。

锂电池浆料主要由一种或多种活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂混合而成。在混合的过程中，由于各种物质之间的物理性质存在着差异，其在溶剂中的分散效果也存在着差别。其中，粘接剂颗粒的溶解时间较长，同时在溶解的过程需要对溶剂进行加热，从而达到溶解的效果。导电剂颗粒，由于其自身结构的特点(微观结构一般呈线状、网状、片状、管状等)，较难分散，分散后易产生团聚。不同的活性物质之间存在着密度、粒径、比表面积等差别，因此在下料的时候，易出现分层的现象，从而导致制备出的浆料各处成分存在差异。

目前，对于锂电池浆料的制备，普遍采用行星罐搅拌的方式。该方法主要使用的是叶轮剪切分散的方式，在整个罐体的搅拌过程中存在着搅拌盲区，从而导致浆料分散的不均匀，胶液基团和导电剂容易出现团聚的现象。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种分散均匀的锂电池浆料制备装置。

为此，本实用新型提供了一种分散均匀的锂电池浆料制备装置，其包括中空的干料混料仓；

干料混料仓的顶部安装有第一搅拌电机；

第一搅拌电机底部的输出轴，贯穿干料混料仓顶部预留的通孔后，与位于干料混料仓内的、垂直分布的第一搅拌杆的顶部相连接；

第一搅拌杆上，安装有多个第一搅拌桨；

干料混料仓的底部开口，且通过中空的出料管，与锂电池浆料挤出机顶部左端的第一进料口相连通；

锂电池浆料挤出机底部左端的第二进料口，通过一个供料管与一个导电剂胶液制备装置的出料口相连通；

锂电池浆料挤出机右端的出料口，通过中空的连接管道，与中空的浆料储罐相连通。

优选地，导电剂胶液制备装置，包括中空的制胶机；

制胶机底部的出料口，通过中空的连接管道，与砂磨机左端的进料口相连通；

砂磨机右端的出料口，通过中空的连接管道，与一个储胶罐底部的进料口相连通；

储胶罐的侧壁开口，且通过供料管与锂电池浆料挤出机底部左端的第二进料口相连通。

优选地，制胶机的顶部，安装有第二搅拌电机；

第二搅拌电机底部的输出轴，贯穿制胶机顶部预留的通孔后，与位于制胶机内的、垂直分布的第二搅拌杆的顶部相连接；

第二搅拌杆从上到下，等间距安装有多个第二搅拌桨。

优选地，浆料储罐顶部，安装有真空泵；

真空泵的进气口与浆料储罐内部相连通，用于对浆料储罐内部进行抽真空操作。

优选地，真空泵的进气口与一根中空的连接管道的一端相连通；

该连接管道的另一端贯穿浆料储罐顶部壳体后，与浆料储罐内部上部空间相连通，且位于浆料液面之上。

优选地，储胶罐的顶部，安装有第三搅拌电机；

第三搅拌电机底部的动力输出轴，通过联轴器与第三搅拌桨顶部具有的连接轴相连接。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种分散均匀的锂电池浆料制备装置，其结构设计科学，能够提高锂电池浆料中导电剂的分散性和主料的分散性，从而可以获得分散均匀的锂电池浆料，保证浆料中的各组分分布均匀，提高锂电池的电化学性能和安全性能，具有重大的实践意义。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种分散均匀的锂电池浆料制备装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种分散均匀的锂电池浆料制备装置中，具有的导电剂胶液制备装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段更容易理解，下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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的限制。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”等应做广义理解，例如，可以是固定安装，也可以是可拆卸安装。

对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

参见图1、图2，本实用新型提供了一种分散均匀的锂电池浆料制备装置，包括中空的干料混料仓27；

干料混料仓27的顶部安装有第一搅拌电机31；

第一搅拌电机31底部的输出轴，贯穿干料混料仓27顶部预留的通孔后，与位于干料混料仓27内的、垂直分布的第一搅拌杆30的顶部相连接(具体可以通过联轴器)；

第一搅拌杆30上，安装有多个第一搅拌桨29；

干料混料仓27的底部开口，且通过中空的出料管23，与锂电池浆料挤出机19顶部左端的第一进料口相连通；

锂电池浆料挤出机19底部左端的第二进料口，通过一个供料管21与一个导电剂胶液制备装置的出料口相连通；

锂电池浆料挤出机19右端的出料口，通过中空的连接管道，与中空的浆料储罐33相连通；

其中，导电剂胶液制备装置，用于制备获得导电剂分散好的导电剂胶液；

在本实用新型中，具体实现上，导电剂胶液制备装置，包括中空的制胶机1；

制胶机1底部的出料口，通过中空的连接管道，与砂磨机9左端的进料口相连通；

砂磨机9右端的出料口，通过中空的连接管道，与一个储胶罐13底部的进料口相连通；

储胶罐13的侧壁开口(例如侧壁下部开口)，且通过供料管21与锂电池浆料挤出机19底部左端的第二进料口相连通。

具体实现上，制胶机1的顶部，安装有第二搅拌电机3；

第二搅拌电机3底部的输出轴，贯穿制胶机1顶部预留的通孔后，与位于制胶机1内的、垂直分布的第二搅拌杆50的顶部相连接(具体可以通过联轴器)；

第二搅拌杆50从上到下，等间距安装有多个第二搅拌桨5。

具体实现上，储胶罐13的顶部，安装有第三搅拌电机15；

第三搅拌电机15底部的动力输出轴，通过联轴器与第三搅拌桨17顶部具有的连接轴相连接(储胶罐13的顶部具有预留的通孔，垂直通过该连接轴)。

需要说明的是，第三搅拌桨17的作用是：将储胶罐13内的胶液搅拌均匀，保证其具有良好的流动性。第三搅拌桨17在第三搅拌电机15的带动下进行旋转、搅拌，胶液在搅拌桨的带动下会随之流动，形成流场，其中的导电剂和胶液本体之间会在这种流场的作用在维持稳定。

在本实用新型中，具体实现上，制胶机1为现有的制浆设备，自身具有对浆料进行加热的功能。例如，可以采用浙江万好万家集团生产的型号为 MH2500的制胶机，制胶机1的作用是：将胶粉经搅拌后溶解在溶剂中。

在本实用新型中，具体实现上，砂磨机9为现有的设备。例如可以采用上海易勒机电设备有限公司生产的型号为EBW-500的砂磨机。砂磨机的作用是：使胶液中的导电剂可以更加均匀的分散。

在本实用新型中，具体实现上，锂电池浆料挤出机19，为现有的浆料挤出机，优选为双螺杆的浆料挤出机。例如可以采用布勒设备工程(无锡)有限公司生产的现有的锂电池浆料挤出机，锂电池浆料挤出机的功能是：将干料混料仓27运送到锂电池浆料挤出机里面的粉料和供料管21输送过来的胶液进行混合搅拌，生产出搅拌均匀的浆料。

在本实用新型中，具体实现上，浆料储罐33顶部，安装有真空泵；

真空泵的进气口与浆料储罐33内部相连通，用于对浆料储罐33内部进行抽真空操作，从而实现对搅拌后浆料中存在的气泡的去除作用；

具体实现上，关于真空泵的进气口与浆料储罐33内部相连通，具体结构为：真空泵的进气口与一根中空的连接管道的一端相连通，该连接管道的另一端贯穿浆料储罐33顶部壳体后，与浆料储罐33内部上部空间相连通，且位于浆料液面之上(不伸入到浆料中)。真空泵的出气口，连接外部的环境。

为了更加清楚地理解本实用新型的技术方案，下面说明本实用新型的工作过程。

首先，通过导电剂胶液制备装置，制备获得导电剂分散好的导电剂胶液。

具体包括以下操作：

1、首先制备胶液，在制胶机1中加入溶剂，其中，正极浆料的溶剂为 N-甲基吡咯烷酮(NMP)，负极浆料的溶剂为去离子水，然后开启加热(加热温度40～50℃)，开启搅拌(搅拌速度850～900rpm)，第二搅拌电机3带动第二搅拌桨5旋转搅拌，待溶剂温度升高到设定温度时加入胶粉，正极为聚偏氟乙烯(PVDF)，负极为羧甲基纤维素钠(CMC)，搅拌时间3～4h；

2、制备导电胶，将较难分散的导电剂，如导电碳黑、科琴黑、导电碳纳米管导电石墨、导电碳纤维等，加入到上述制备好的胶液中进行搅拌分散 (搅拌速度850～900rpm)，此时制胶机1冷却水开启(维持罐内液体温度在 25～32℃)，搅拌时间3～5h；

3、分散导电胶，将制好的导电胶通过中空的连接管道输送到砂磨机9 中，砂磨机9中有几十万颗(多达0万颗)3直径2mm的小锆珠11，使用砂磨机9对浆料进行分散，砂磨机9的分散频率为30～35Hz，将分散好的导电胶(即导电剂胶液)输送到储胶罐13中存储。

在制备获得导电剂分散好的导电剂胶液后，执行以下操作：

4、粉料料仓下料，锂电池浆料的主料和辅料通过下料称进行称重后，投入干料混料仓27，该干料混料仓27内有第一搅拌电机31，通过第一搅拌电机31驱动第一搅拌桨29对进入的粉料进行干混，搅拌速度为45～50rpm；

5、然后进行制浆，混合好的粉料输送到锂电池浆料挤出机19中，该锂电池浆料挤出机19为双螺杆结构，挤出机的螺杆转速为500～550rpm，同时储胶罐13中的导电胶(即导电剂胶液)通过供料管21供应到锂电池浆料挤出机19中；其中，主料和辅料的粉料，胶液的流量，可以根据所生产的产品的不同，存在差别。

6、将制好的浆料，通过锂电池浆料挤出机1输送到浆料储罐33中，然后对浆料储罐33进行抽真空处理(真空压力80～90mbar，搅拌速度 20～25rpm)，抽真空时间1～2h。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种分散均匀的锂电池浆料制备装置，其结构设计科学，能够提高锂电池浆料中导电剂的分散性和主料的分散性，从而可以获得分散均匀的锂电池浆料，保证浆料中的各组分分布均匀，提高锂电池的电化学性能和安全性能，具有重大的实践意义。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种分散均匀的锂电池浆料制备装置，其特征在于，包括中空的干料混料仓(27)；

干料混料仓(27)的顶部安装有第一搅拌电机(31)；

第一搅拌电机(31)底部的输出轴，贯穿干料混料仓(27)顶部预留的通孔后，与位于干料混料仓(27)内的、垂直分布的第一搅拌杆(30)的顶部相连接；

第一搅拌杆(30)上，安装有多个第一搅拌桨(29)；

干料混料仓(27)的底部开口，且通过中空的出料管(23)，与锂电池浆料挤出机(19)顶部左端的第一进料口相连通；

锂电池浆料挤出机(19)底部左端的第二进料口，通过一个供料管(21)与一个导电剂胶液制备装置的出料口相连通；

锂电池浆料挤出机(19)右端的出料口，通过中空的连接管道，与中空的浆料储罐(33)相连通。

2.如权利要求1所述的分散均匀的锂电池浆料制备装置，其特征在于，导电剂胶液制备装置，包括中空的制胶机(1)；

制胶机(1)底部的出料口，通过中空的连接管道，与砂磨机(9)左端的进料口相连通；

砂磨机(9)右端的出料口，通过中空的连接管道，与一个储胶罐(13)底部的进料口相连通；

储胶罐(13)的侧壁开口，且通过供料管(21)与锂电池浆料挤出机(19)底部左端的第二进料口相连通。

3.如权利要求2所述的分散均匀的锂电池浆料制备装置，其特征在于，制胶机(1)的顶部，安装有第二搅拌电机(3)；

第二搅拌电机(3)底部的输出轴，贯穿制胶机(1)顶部预留的通孔后，与位于制胶机(1)内的、垂直分布的第二搅拌杆(50)的顶部相连接；

第二搅拌杆(50)从上到下，等间距安装有多个第二搅拌桨(5)。

4.如权利要求1至3中任一项所述的分散均匀的锂电池浆料制备装置，其特征在于，浆料储罐(33)顶部，安装有真空泵；

真空泵的进气口与浆料储罐(33)内部相连通，用于对浆料储罐(33)内部进行抽真空操作。

5.如权利要求4所述的分散均匀的锂电池浆料制备装置，其特征在于，真空泵的进气口与一根中空的连接管道的一端相连通；

该连接管道的另一端贯穿浆料储罐(33)顶部壳体后，与浆料储罐(33)内部上部空间相连通，且位于浆料液面之上。

6.如权利要求2或3所述的分散均匀的锂电池浆料制备装置，其特征在于，储胶罐(13)的顶部，安装有第三搅拌电机(15)；

第三搅拌电机(15)底部的动力输出轴，通过联轴器与第三搅拌桨(17)顶部具有的连接轴相连接。

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