CN218281734U - 包覆装置及锂电池正极材料包覆系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种包覆装置及锂电池正极材料包覆系统，包覆装置包括反应罐、搅拌组件及固定组件；反应罐开设有相连通的混合腔、真空泵接口、进料口、惰性气体进气口及出料口，真空泵接口与真空泵的抽气口连通，惰性气体进气口与惰性气体气源的出气口连通；搅拌组件部分位于反应罐的内部，搅拌组件用于将反应罐内的材料搅拌混匀。

Description

包覆装置及锂电池正极材料包覆系统
技术领域
本实用新型涉及锂电池正极材料领域，特别是涉及一种包覆装置及锂电池正极材料包覆系统。
背景技术
随着三元材料在动力电池领域的安全性逐步成熟，消费者也不仅仅满足于城市内代步的需求，而是对新能源汽车的续航里程提出了更高的要求。目前，基于消费市场对于续航里程的需求提升，在能量密度上具有显著优势的三元材料电池被市场普遍看好。因此高能量密度的三元材料在未来的正极材料市场上极具竞争价值。
然而，三元正极材料作为动力电池正极材料时，其循环性能和安全性能与磷酸铁锂电池有一定的差距，因此目前常采用掺杂包覆的方法对材料进行进一步的改性，提升其循环寿命。而镍含量越高的正极材料，能量密度越高，也很容易与空气中的氧气、水份及二氧化碳发生反应生成碳酸锂及氢氧化锂，出现杂质超标的情况。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服三元正极材料在包覆过程中出现杂质超标的情况，提供一种能够减少杂质生成的包覆装置及锂电池正极包覆系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种包覆装置，包括反应罐、搅拌组件及固定组件；
所述反应罐开设有相连通的混合腔、真空泵接口、进料口、惰性气体进气口及出料口，所述真空泵接口与真空泵的抽气口连通，所述惰性气体进气口与惰性气体气源的出气口连通；
所述搅拌组件部分位于所述反应罐的内部，所述搅拌组件用于将所述反应罐内的材料搅拌混匀。
在其中一个实施例中，所述反应罐包括顶盖、罐体及底盖，所述顶盖和所述底盖均与所述罐体连接，所述顶盖、所述罐体及所述底盖配合形成混合腔；
所述进料口包括固体料进料口和液体料进料口，所述真空泵接口和所述固体料进料口设于所述顶盖上，所述液体料进料口和所述惰性气体进气口设于所述罐体上，所述出料口设于所述底盖上，所述真空泵接口、所述固体料进料口、所述液体料进料口、所述惰性气体进气口及所述出料口均与所述混合腔连通。
在其中一个实施例中，所述包覆装置设有固定组件，所述固定组件与所述罐体可拆卸连接；及/或，
所述罐体的表面设有加热套层。
在其中一个实施例中，所述罐体还包括第一水平卡件和第一垂直卡件，所述第一水平卡件用于使所述罐体水平于所述固定组件，所述第一垂直卡件用于使所述罐体垂直于所述固定组件；
所述固定组件包括固定架、第一水平扣件及第一垂直扣件，所述第一水平扣件和所述第一垂直扣件均设置在所述固定架上。
在其中一个实施例中，所述固定架包括支架主体、上层支架和下层支架，所述上层支架和所述下层支架沿竖直方向间隔设置于支架主体上，所述第一水平扣件设置在所述上层支架上，所述第一垂直扣件设置在下层支架上；及/或，
所述上层支架设有加强固定件，所述加强固定件与所述罐体连接。
在其中一个实施例中，所述搅拌组件包括驱动电机、搅拌轴、分散盘及多个搅拌桨，所述搅拌轴的一端穿设于所述罐体内，所述驱动电机安装在所述搅拌轴远离所述罐体的一端，所述分散盘安装在所述搅拌轴靠近所述底盖的一端，多个所述搅拌桨均匀套设在所述搅拌轴上。
在其中一个实施例中，每两个所述搅拌桨上安装有一个螺旋耙叶，且在距离所述顶盖最远的一所述搅拌桨上安装有两个条形耙叶。
在其中一个实施例中，所述螺旋耙叶和所述条形耙叶均与所述罐体存在有第一距离；及/或，
所述搅拌桨为聚四氟乙烯搅拌桨；及/或，
所述螺旋耙叶为聚四氟乙烯螺旋耙叶；及/或，
所述条形耙叶为聚四氟乙烯条形耙叶。
在其中一个实施例中，所述底盖包括底盖固定夹和底盖固定螺丝，所述底盖固定夹分别连接于所述罐体和所述底盖上，所述底盖上开设有螺纹孔，所述底盖上固定夹开设有通孔，所述底盖固定螺丝分别穿设于所述通孔和所述螺纹孔中；及/或，
所述反应罐设有密封圈，所述密封圈安装在所述罐体与所述底盖之间。
一种锂电池正极材料包覆系统，包括真空泵、惰性气体气源及上述任一项实施例所述的包覆装置，所述真空泵的抽气口与所述真空泵接口连通，所述惰性气体气源的出气口与所述惰性气体进气口连通。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：
本申请的包覆装置，在反应罐上开设有真空泵接口和惰性气体进气口，通过真空泵接口将反应罐内的空气抽出，使得反应罐内保持真空状态，通过进料口将三元正极材料输入至混合腔内，再通过搅拌组件对三元正极材料进行混匀，其中，在搅拌过程中通过惰性气体进气口输送惰性气体，对三元正极材料进行气氛保护，从而有效地避免了三元正极材料的表面杂质生成，进而提高了三元正极材料的使用率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为一实施例的包覆装置的结构示意图；
图2为图1所示包覆装置的结构示意图
图3为包覆装置的局部结构示意图；
附图标记：包覆装置10；反应罐100；混合腔102；真空泵接口104；进料口106；固体料进料口106a；液体料进料口106b；惰性气体进气口108；出料口1010；顶盖110；罐体120；加热套层1210；第一水平卡件1220；第一垂直卡件1230；底盖130；底盖固定夹1310；底盖固定螺丝1320；密封圈140；搅拌组件200；驱动电机210；搅拌轴220；分散盘230；搅拌桨240；螺旋耙叶 2410；条形耙叶2420；固定组件300；固定架310；支架主体3110；上层支架 3120；下层支架3130；第一水平扣件320；第一垂直扣件330；加强固定件340。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1和图2，一实施方式的包覆装置10包括反应罐100和搅拌组件 200；反应罐100开设有相连通的混合腔102、真空泵接口104、进料口106、惰性气体进气口108及出料口1010；搅拌组件200的部分位于反应罐100的内部，搅拌组件200用于将反应罐100内的材料搅拌混匀。
在本实施例中，在反应罐100上开设有真空泵接口104和惰性气体进气口 108，通过真空泵接口104将反应罐100内的空气抽出，使得反应罐100内保持真空状态，通过进料口106将三元正极材料输入至混合腔102内，再通过搅拌组件200对三元正极材料进行混匀，其中，在搅拌过程中通过惰性气体进气口 108输送惰性气体，对三元正极材料进行气氛保护，从而有效地避免了三元正极材料的表面杂质生成，进而提高了三元正极材料的使用率。
如图1和图2所示，在其中一个实施例中，反应罐100包括顶盖110、罐体 120、及底盖130，顶盖110和底盖130均与罐体120连接，顶盖110、罐体120 及底盖130配合形成混合腔102；进料口106包括固体料进料口106a和液体料进料口106b，真空泵接口104和固体料进料口106a设于顶盖110上，液体料进料口106b和惰性气体进气口108设于罐体120上，出料口1010设于底盖130 上，真空泵接口104、固体料进料口106a、液体料进料口106b、惰性气体进气口108及出料口1010均与混合腔102连通。
如图1和图2所示，在其中一个实施例中，包覆装置10设有固定组件300，固定组件300与罐体120可拆卸连接。可以理解的是，通过改变罐体120与固定组件300的位置连接关系，可以实现正极材料在包覆液内的分散，从而有效地提高生产效率和体三元正极材料的包覆均匀性，进而有效地减少三元正极材料的表面杂质生成。及/或，在其中一个实施例中，罐体120的表面设有加热套层1210。可以理解的是，通过加热套层1210对反应罐100进行加热，使得罐体 120内保持干燥环境，避免水分与三元正极材料反应产生杂质的情况出现，进而有效地减少三元正极材料的表面杂质生成。
如图1和图2所示，在其中一个实施例中，罐体120还包括第一水平卡件 1220和第一垂直卡件1230，第一水平卡件1220用于使罐体120水平于固定组件300，第一垂直卡件1230用于使罐体120垂直于固定组件300；固定组件300 包括固定架310、第一水平扣件320及第一垂直扣件330，第一水平扣件320和第一垂直扣件330均设置在固定架310上。需要说明的是，当第一水平卡件1220 与第一水平扣件320扣接时，罐体120沿水平方向固定于固定架310；当第一垂直卡件1230与第一垂直扣件330扣接时，罐体120沿垂直方向固定于固定架310。因此可以通过第一水平卡扣件1220和第一垂直卡扣件1230使罐体120水平或垂直放置于固定组件300上，可以实现物料在水平及垂直两个方向上的运转，垂直方向搅拌组件200的运转实现正极材料在包覆液内的分散，且在罐体120 的表面设有加热套层1210使得水平方向搅拌组件200的运转实现包覆干燥过程，该方向可增加受热面积，有效地提高生产效率和提高三元正极材料的包覆均匀性，同时有效地减少三元正极材料的表面杂质生成。
如图1和图2所示，在其中一个实施例中，固定架310包括支架主体3110、上层支架3120和下层支架3130，上层支架3120和下层支架3130沿竖直方向间隔设置于支架主体3110上，第一水平扣件320设置在上层支架3120上，第一垂直扣件330设置在下层支架3130上。需要说明的是，通过使第一水平卡扣件 1220与第一水平扣件320扣接、或第一垂直卡扣件1230与第一垂直扣件330扣接，使得罐体120水平放置于上层支架3120或垂直放置于下层支架3130上，可以实现物料在水平及垂直两个方向上的运转。及/或，在其中一个实施例中，上层支架3120设有加强固定件340，加强固定件340与罐体120连接。可以理解的是，加强固定件340的作用是使罐体120与固定架310的连接更加地稳固。
如图1和图2所示，在其中一个实施例中，搅拌组件200包括驱动电机210、搅拌轴220、分散盘230及多个搅拌桨240，搅拌轴220的一端穿设于罐体120 内，驱动电机210安装在220远离罐体120的一端，分散盘230安装220靠近底盖130的一端，多个搅拌桨240均匀套设在220上，需要说明的是，通过调整驱动电机210的频率，使得220的旋转方向可以顺时针或逆时针，再由220 带动搅拌桨240顺时针或逆时针转动，从而有效地提升三元正极材料的包覆均匀性，进而有效地减少三元正极材料的表面杂质生成。
进一步地，当罐体120垂直放置于固定架310时，通过驱动分散盘230，避免物料因比重过大造成沉底，使物料与包覆液更加充分地接触。
如图1和图2所示，在其中一个实施例中，每两个搅拌桨240上安装有一个螺旋耙叶2410，且在距离顶盖110最远的一搅拌桨240上安装有两个条形耙叶2420。需要说明的是，螺旋耙叶2410使得搅拌桨240的运作覆盖范围更大，从而使得物料搅拌过程更加地均匀。当罐体120垂直放置于固定架310时，条形耙叶配合分散盘230的搅拌，避免了物料沉底的情况出现，进而有效地提升三元正极材料的包覆均匀性，进一步地减少三元正极材料的表面杂质生成。
如图1和图2所示，在其中一个实施例中，螺旋耙叶2410和条形耙叶2420 与罐体120存在有第一距离；需要说明的是，第一距离指的是螺旋耙叶2410和条形耙叶2420几乎贴近罐体120表面但存在有一定的间隙，有效地保证全罐体120内部的覆盖，同时不会刮蹭罐体120，从而有效地提高三元正极材料使用率，进而有效地提升了三元正极材料的包覆均匀性。及/或，在其中一个实施例中，搅拌桨240。可以理解的是，采用聚四氟乙烯制成的搅拌桨240，能够减少材料内磁性物质的引入，从而有效地减少三元正极材料的杂质生成。及/或，在其中一个实施例中，螺旋耙叶2410为聚四氟乙烯螺旋耙叶；可以理解的是，采用聚四氟乙烯制成的螺旋耙叶2410，能够减少材料内磁性物质的引入，从而有效地减少三元正极材料的杂质生成。及/或，在其中一个实施例中，条形耙叶2420为聚四氟乙烯条形耙叶。可以理解的是，采用聚四氟乙烯制成的条形耙叶2420，能够减少材料内磁性物质的引入，从而有效地减少三元正极材料的杂质生成。
如图1至图3所示，在其中一个实施例中，底盖130包括底盖固定夹1310 和底盖固定螺丝1320，底盖130固定夹分别连接于罐体120和底盖130上，底盖130上开设有螺纹孔，底盖固定夹1310上开设有通孔，底盖固定螺丝1320 穿设于通孔和螺纹孔中。可以理解的是，通过设置底盖固定螺丝1320和底盖固定夹1310，使得罐体120与底盖130可拆卸连接，便于后期装置保养和维修，同时便于对包覆装置10进行清理，避免过期残留物产生杂质对三元正极材料造成影响的情况发生。及/或，在其中一个实施例中，反应罐100设有密封圈140，密封圈140安装在罐体120与底盖130之间。需要说明的是，通过设置密封圈 140，有效地保证了罐体120的密封性，从而保证了罐体120内的真空环境，进而有效地减少三元正极材料的杂质生成。
本申请还提供一种锂电池正极材料包覆系统，包括真空泵、惰性气体气源及上述任一项实施例所述的包覆装置，真空泵的抽气口与真空泵接口104连通，惰性气体气源的出气口与惰性气体进气口108连通。
在本实施例中，在反应罐100上开设有真空泵接口104和惰性气体进气口 108，真空泵通过真空泵接口104将反应罐100内的空气抽出，使得反应罐100 的罐体120内保持真空状态，通过进料口106将三元正极材料输入至混合腔102 内，再通过搅拌组件200对三元正极材料进行混匀，其中在搅拌过程中，惰性气体气源通过惰性气体进气口108输送惰性气体，对三元正极材料进行气氛保护，从而有效地避免了三元正极材料的表面杂质生成，进而提高了三元正极材料的使用率。进一步地，在罐体120上加设有加热套层1210，通过加热套层1210 对罐体120进行加热，使得罐体120保持干燥环境，避免三元正极材料与水分反应生成杂质的情况出现，进而有效地减少杂质的生成，再通过反应罐120和搅拌组件200的组合使用，使得同一装置内实现三元正极材料湿法包覆过程中所需的全部步骤，即混料、包覆、干燥过程，有效地减少生产时间和减少材料周转造成的成本损失。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种包覆装置，其特征在于，包括反应罐和搅拌组件；
所述反应罐开设有相连通的混合腔、真空泵接口、进料口、惰性气体进气口及出料口，所述真空泵接口与真空泵的抽气口连通，所述惰性气体进气口与惰性气体气源的出气口连通；
所述搅拌组件部分位于所述反应罐的内部，所述搅拌组件用于将所述反应罐内的材料搅拌混匀。
2.根据权利要求1所述的包覆装置，其特征在于，所述反应罐包括顶盖、罐体及底盖，所述顶盖和所述底盖均与所述罐体连接，所述顶盖、所述罐体及所述底盖配合形成混合腔；
所述进料口包括固体料进料口和液体料进料口，所述真空泵接口和所述固体料进料口设于所述顶盖上，所述液体料进料口和所述惰性气体进气口设于所述罐体上，所述出料口设于所述底盖上，所述真空泵接口、所述固体料进料口、所述液体料进料口、所述惰性气体进气口及所述出料口均与所述混合腔连通。
3.根据权利要求2所述的包覆装置，其特征在于，所述包覆装置设有固定组件，所述固定组件与所述罐体可拆卸连接；及/或，
所述罐体的表面设有加热套层。
4.根据权利要求3所述的包覆装置，其特征在于，所述罐体还包括第一水平卡件和第一垂直卡件，所述第一水平卡件用于使所述罐体水平于所述固定组件，所述第一垂直卡件用于使所述罐体垂直于所述固定组件；
所述固定组件包括固定架、第一水平扣件及第一垂直扣件，所述第一水平扣件和所述第一垂直扣件均设置在所述固定架上。
5.根据权利要求4所述的包覆装置，其特征在于，所述固定架包括支架主体、上层支架和下层支架，所述上层支架和所述下层支架沿竖直方向间隔设置于支架主体上，所述第一水平扣件设置在所述上层支架上，所述第一垂直扣件设置在下层支架上；及/或，
所述上层支架设有加强固定件，所述加强固定件与所述罐体连接。
6.根据权利要求2所述的包覆装置，其特征在于，所述搅拌组件包括驱动电机、搅拌轴、分散盘及多个搅拌桨，所述搅拌轴的一端穿设于所述罐体内，所述驱动电机安装在所述搅拌轴远离所述罐体的一端，所述分散盘安装在所述搅拌轴靠近所述底盖的一端，多个所述搅拌桨均匀套设在所述搅拌轴上。
7.根据权利要求6所述的包覆装置，其特征在于，每两个所述搅拌桨上安装有一个螺旋耙叶，且在距离所述顶盖最远的一所述搅拌桨上安装有两个条形耙叶。
8.根据权利要求7所述的包覆装置，其特征在于，所述螺旋耙叶和所述条形耙叶均与所述罐体存在有第一距离；及/或，
所述搅拌桨为聚四氟乙烯搅拌桨；及/或，
所述螺旋耙叶为聚四氟乙烯螺旋耙叶；及/或，
所述条形耙叶为聚四氟乙烯条形耙叶。
9.根据权利要求2所述的包覆装置，其特征在于，所述底盖包括底盖固定夹和底盖固定螺丝，所述底盖固定夹分别连接于所述罐体和所述底盖上，所述底盖上开设有螺纹孔，所述底盖固定夹上开设有通孔，所述底盖固定螺丝分别穿设于所述通孔和所述螺纹孔中；及/或，
所述反应罐设有密封圈，所述密封圈安装在所述罐体与所述底盖之间。
10.一种锂电池正极材料包覆系统，其特征在于，包括真空泵、惰性气体气源及权利要求1-9任一项所述的包覆装置，所述真空泵的抽气口与所述真空泵接口连通，所述惰性气体气源的出气口与所述惰性气体进气口连通。
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