CN218359054U - 一种负极材料包覆剂压力输送装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石墨材料加工设备技术领域，具体是一种负极材料包覆剂压力输送装置，适用于天然石墨负极材料包覆改性混捏辅助输送。包括包覆剂计量秤与混捏锅，还包括压力输送罐，压力输送罐位于包覆剂计量秤与混捏锅之间，压力输送罐上端连接包覆剂进料管Ⅰ和包覆剂进料管Ⅱ，所述压力输送罐下端连接喷油嘴和排油控制阀，包覆剂计量秤称量包覆剂由包覆剂进料管Ⅰ和包覆剂进料管Ⅱ导入压力输送罐混合，混合覆剂计通过喷油嘴喷入混捏锅。本实用新型改变传统混捏锅添加沥青方式，通过喷油嘴将包覆剂少量、持续导入混捏锅，少量包覆剂进入混捏锅后实现快速混匀，不存在粉料漂浮的现象。

Description

一种负极材料包覆剂压力输送装置

技术领域

本实用新型涉及石墨材料加工设备技术领域，具体是一种负极材料包覆剂压力输送装置，适用于天然石墨负极材料包覆改性混捏辅助输送。

背景技术

天然石墨具有成本低、比容量高、可逆脱嵌锂电位低等优点，被广泛用作锂离子二次电池的负极材料，但天然石墨与电解液相容性较差，充放电过程中容易发生由于溶剂化锂离子共插入而引起的石墨片层剥离，进而造成循环性能下降，倍率性能差，影响了它的进一步应用。研究表明：锂离子从天然石墨负极嵌入和脱出时，石墨晶胞体积发生膨胀和收缩，膨胀和收缩比例约为10%，是导致其循环衰减的主要原因。因此天然石墨必须经过改性处理后才可以满足锂离子电池对负极材料的要求。常用的包覆方法主要有化学气相沉积法、固相包覆法和液相包覆法三种。其中固相包覆法由于成本低，工艺简单而被普遍采用。一般而言，对石墨的固相包覆改性处理中，通常都是包覆硬炭结构的树脂类材料或者是软炭结构的沥青类材料，包覆材料在高温下裂解形成一层无定形碳层附着在石墨表面，减少了石墨材料表面的活性端面，从而改善了石墨与电解液的相容性。而沥青具有价格便宜，结焦残炭率高，在高温下流动性好的优点，被广泛用作包覆材料。在高温惰性条件下，沥青能在石墨表面和内部裂解形成一层无定形碳层，不仅包覆在石墨材料表面，而且可以通过石墨内的微孔渗入到石墨颗粒内部，从而提高了石墨材料的振实密度和电子电导率，改善了石墨材料的首次放电效率和循环性能。

现有的人造石墨负极材料产品比表面积大、克比容量低、循环性能差，通过100%收率人造石墨中添加天然石墨后进行表面涂层包覆，降低材料表面积，可提高石墨负极材料的克比容量、首次库仑效率、改善负极材料循环性能及加工性能。而现有的包覆过程是在3000升导热油混捏锅中完成，混捏的过程分为干混和湿混两个阶段，即先将天然石墨原料加热到100℃以上，然后再加入液体沥青进行湿混。混捏的工艺操作主要是控制沥青的加入量和适宜的混捏温度及混捏时间。

混捏锅添加沥青主要是利用自流的方式进行添加，干混之后再进行沥青添加。在混捏锅上方安装一个称重沥青罐，沥青罐出口连接保温管道，保温管道上安装气动控制阀门。在混捏锅物料干混完毕之后，气动阀打开，沥青自流到混捏锅内部，进行湿混。由于天然石墨细粉比表面积大，比重低，混捏锅添加沥青是单管道下油，沥青下入后沉入锅底，天然石墨细粉漂浮在液体沥青上面，必须靠长时间的搅拌才能混合均匀，而且对干料的浸润效果不佳，进而影响到整个包覆质量，而且生产节奏长，生产效率低，电耗高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的采用自流方式加沥青存在湿混时间长、湿混不均匀的技术问题而提供一种材料压力输送装置，本实用新型能够快速、高效的添加天然石墨负极材料包覆剂高温沥青油。

为解决本实用新型的技术问题采用如下技术方案：

一种负极材料包覆剂压力输送装置，包括包覆剂计量秤与混捏锅，还包括压力输送罐，压力输送罐位于包覆剂计量秤与混捏锅之间，压力输送罐上端连接包覆剂进料管Ⅰ和包覆剂进料管Ⅱ，所述压力输送罐下端连接喷油嘴和排油控制阀，包覆剂计量秤称量包覆剂由包覆剂进料管Ⅰ和包覆剂进料管Ⅱ导入压力输送罐混合，混合覆剂计通过喷油嘴喷入混捏锅。本实用新型改变传统混捏锅添加沥青方式，通过喷油嘴将包覆剂少量、持续导入混捏锅，少量包覆剂进入混捏锅后实现快速混匀，不存在粉料漂浮的现象。包覆剂进料管Ⅰ和包覆剂进料管Ⅱ可以一次实现多种包覆剂物料混合加入。特别适用于包覆剂添加稀释剂使用，还包括压缩空气进气阀和安全阀，压力输送罐上端连接压缩空气进气阀和安全阀，压缩空气进气阀与压缩空气管路连通。通过喷油嘴配合压缩空气将液态包覆剂更加均匀、分散喷入混捏锅中。安全阀有效保证液态包覆剂阻塞喷油嘴时罐体上端自动泄压。

所述包覆剂进料管Ⅰ上连接压力调节阀，包覆剂进料管Ⅱ上连接压力检测阀。实时监控罐体内压力平衡，压力调节阀实现罐体内压力精确调节，无需频繁调节压缩空气进气压力，实现罐体内自动调节。

还包括泄油口，压力输送罐下部设有泄油口。便于检修导出沉积包覆剂。所述压力输送罐上连接导热油进油口和导热油出口，导热油进油口通过管路与导热油出口连通，管路内导入导热油。通过循环导入导热油的方式持续稳定加热，导热油的管路倾斜布设，或导热油的管路为蛇形管，蛇形管位于压力输送罐内腔中。加热更为均匀实现罐内上中下多层持续加热。

本实用新型较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型不仅结构简单，而且成本低廉，可实现包覆剂雾化加注，从而能快速高效的添加高温包覆剂，使得包覆剂对干料的浸润效果良好，混捏均匀，从而提高了生产效率，同时还提高了包覆质量。

本实用新型充分考虑到包覆剂的物理特性，通过包覆剂进料管Ⅰ和包覆剂进料管Ⅱ在现有包覆剂中实时增加稀释剂，用以降低包覆剂粘度，控制压力输送罐加注包覆剂的压力与加注时间，使包覆剂以高压雾状加注到混捏锅内，从而可增大包覆剂对干料的浸润力度，提高包覆剂和天然石墨的混合效果。

具体效果如下：

（1）本实用新型还兼顾了包覆剂的温度特性，通过包覆剂温度传感器采集高温沥青的温度信号，当包覆剂温度低于155℃时，禁止往包覆剂压力输送罐内注油，确保液态包覆剂的流动性，保证喷油嘴雾化喷入效果。

（2）本实用新型的压力输送罐与混捏锅顶端的下油管线上喷射嘴，专用的沥青喷嘴可将高温包覆剂以雾状喷淋的方式加入到混捏锅，且喷射嘴还能对稀释剂和包覆剂起到混匀作用，使高温包覆剂以雾状的形态均匀扩散喷淋在混捏锅内部搅拌物料的表面，从而使包覆剂和干料充分混合均匀。

（3）本实用新型的压力输送罐上设有2个喷油嘴。当需要更换或清洗其中喷嘴时，可迅速切换使用另一组备用喷油嘴。进而实现生产系统的不间断持续工作。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型的导热油管路倾斜布设示意图；

图3为本实用新型的导热油管路蛇形排布示意图；

图中：1、压力输送罐；2、包覆剂进料管Ⅰ；3、包覆剂进料管Ⅱ；4、包覆剂排油阀；5、压力检测阀；6、安全阀；7、导热油进油阀；8、导热油出油阀；9、导热油温度传感器；10、包覆剂温度传感器；11、压缩空气进气阀；12、压力调节阀；13、泄油口；14、喷射嘴。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实例，而不是全部的实例，基于实用新型的实例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，均属于本实用新型保护的范围。

一种负极材料包覆剂压力输送装置，包括包覆剂计量秤与混捏锅，还包括压力输送罐1，压力输送罐1位于包覆剂计量秤与混捏锅之间，压力输送罐1上端连接包覆剂进料管Ⅰ2和包覆剂进料管Ⅱ3，所述压力输送罐1下端连接喷油嘴14和排油控制阀4，包覆剂计量秤称量包覆剂由包覆剂进料管Ⅰ2和包覆剂进料管Ⅱ3导入压力输送罐1混合，混合覆剂计通过喷油嘴14喷入混捏锅。

还包括压缩空气进气阀11和安全阀6，压力输送罐1上端连接压缩空气进气阀11和安全阀6，压缩空气进气阀11与压缩空气管路连通。所述包覆剂进料管Ⅰ2上连接压力调节阀12，包覆剂进料管Ⅱ3上连接压力检测阀5。还包括泄油口13，压力输送罐1下部设有泄油口13。所述压力输送罐1上连接导热油进油口7和导热油出口8，导热油进油口7通过管路与导热油出口8连通，管路内导入导热油。所述导热油的管路与导热油温度传感器9连接，导热油温度传感器9检测导热油温度。所述压力输送罐1上连接包覆剂温度传感器10，包覆剂温度传感器10检测压力输送罐1内包覆剂温度。所述导热油的管路为蛇形管，蛇形管位于压力输送罐1内腔中。所述喷油嘴14为沥青喷嘴。所述喷油嘴14设有2个，图1中未给出2个喷油嘴14示意，图2和3中虚线标示导热油管路，此点为常规技术不再赘述。

压力输送罐1配合混捏锅集干混和湿混为一体混合，干料直接用混捏锅加热干混，达到干混温度要求后，将高温包覆剂加入到混捏锅中，完成干料与高温包覆剂的混捏过程。将压力输送罐中的高温包覆剂快速均的与混捏锅中的干料混合，加入包覆剂后，能使包覆剂分布更均匀，对干料的填充和表面覆盖，向干料内部渗透更好。所述压力输送罐本体1设置在混捏锅上，为防止沥青损失热量，温度降低、粘度增加，在压力输送罐本体1的内部设有倾斜导热油管路或蛇形导热油管路。为了便于根据压力输送罐1中包覆剂的温度来控制加注时间，实施时将包覆剂温度设为160±5℃，低于155℃时，排油阀打开不开，禁止往压力输送罐1内注油。

本系统工作使用时，根据包覆剂用量要求，提前备好包覆剂和稀释剂，在混捏锅物料干混完毕之后，控制压力输送罐1内的加压过程及喷油过程，包覆剂和稀释剂阀门打开，包覆剂分别进入压力输送罐1，压缩空气进气阀11和排油阀4均为关闭状态，当包覆剂完全进入压力输送罐1后，进油端自动关闭，接入的压缩空气供给压力输送罐1内所产生的压力，打开压缩空气进气阀11并加压，由带压力的压缩空气将沥青通过喷射嘴14以雾状的形态均匀扩散喷淋。控制喷油阀的开闭时间，将高温包覆剂以雾状喷淋的方式加入到混捏锅，使高温包覆剂以雾状的形态均匀扩散喷淋在混捏锅内部搅拌物料天然石墨的表面，从而使包覆剂和干料充分混合均匀。

以5至10吨物料混合为例，本实用新型可大大缩短混捏锅内的混捏时间，能使湿混时间缩短100分钟，即能提高混捏糊料质量，又能加快生产节奏，保证生产的连续、稳定、均衡。进而节约了电耗，降低生产成本，另一方面，混捏时间的缩短还可以减少混捏锅搅刀的磨损，从而提高混捏锅整体寿命。当然，本实用新型并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种负极材料包覆剂压力输送装置，包括包覆剂计量秤与混捏锅，其特征在于：还包括压力输送罐（1），压力输送罐（1）位于包覆剂计量秤与混捏锅之间，压力输送罐（1）上端连接包覆剂进料管Ⅰ（2）和包覆剂进料管Ⅱ（3），所述压力输送罐（1）下端连接喷油嘴(14)和排油控制阀（4），包覆剂计量秤称量包覆剂由包覆剂进料管Ⅰ（2）和包覆剂进料管Ⅱ（3）导入压力输送罐（1）混合，混合覆剂计通过喷油嘴（14）喷入混捏锅。

2.根据权利要求1所述的一种负极材料包覆剂压力输送装置，其特征在于：还包括压缩空气进气阀（11）和安全阀（6），压力输送罐（1）上端连接压缩空气进气阀(11)和安全阀（6），压缩空气进气阀(11)与压缩空气管路连通。

3.根据权利要求1所述的一种负极材料包覆剂压力输送装置，其特征在于：所述包覆剂进料管Ⅰ（2）上连接压力调节阀（12），包覆剂进料管Ⅱ（3）上连接压力检测阀（5）。

4.根据权利要求1所述的一种负极材料包覆剂压力输送装置，其特征在于：还包括泄油口（13），压力输送罐（1）下部设有泄油口（13）。

5.根据权利要求1所述的一种负极材料包覆剂压力输送装置，其特征在于：所述压力输送罐（1）上连接导热油进油口(7)和导热油出口（8），导热油进油口(7)通过管路与导热油出口（8）连通，管路内导入导热油。

6.根据权利要求5所述的一种负极材料包覆剂压力输送装置，其特征在于：所述导热油的管路与导热油温度传感器（9）连接，导热油温度传感器（9）检测导热油温度。

7.根据权利要求1所述的一种负极材料包覆剂压力输送装置，其特征在于：所述压力输送罐（1）上连接包覆剂温度传感器（10），包覆剂温度传感器（10）检测压力输送罐（1）内包覆剂温度。

8.根据权利要求5所述的一种负极材料包覆剂压力输送装置，其特征在于：所述导热油的管路为蛇形管，蛇形管位于压力输送罐（1）内腔中。

9.根据权利要求1所述的一种负极材料包覆剂压力输送装置，其特征在于：所述喷油嘴（14）为沥青喷嘴。

10.根据权利要求9所述的一种负极材料包覆剂压力输送装置，其特征在于：所述喷油嘴（14）设有2个。

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