專利名稱：漿料混合設備及電池漿料制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種漿料混合設備及電池漿料制備方法。
背景技術：
電池生產(chǎn)是將電池活性材料、導電劑、粘結劑、分散劑等按一定的配比進行調(diào)漿， 做成漿料，漿料拉漿成極片，在此過程中，漿料的分散效果直接影響后續(xù)電池生產(chǎn)的工藝和質(zhì)量；漿料分散效果的直接影響因素是漿料粘度，它不僅影響到漿料輸送，并且更重要的是直接影響極片涂布效果，從而影響到極片的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)質(zhì)量，因此，電池生產(chǎn)中需要合適粘度的漿料，漿料粘度始終是電池生產(chǎn)中的重點調(diào)控參數(shù)。漿料粘度的大小是由多方面因素決定的，活性材料本身的性質(zhì)，活性材料和導電劑、粘結劑等的混合效果，漿料溫度，用料配比，包括分散劑的用量多少，固含物的配比等均可直接影響漿料粘度，在溫度和配比確定的情況下，有時粘度仍然較高，粘度高對分散效果造成了不良影響，此時調(diào)節(jié)粘度的方法通常是調(diào)節(jié)分散劑的添加量，以期達到最佳粘度， 但這種調(diào)節(jié)方法又增加了分散劑用量，造成成本上升。如上所述，在漿料粘度較高的情況下，會造成分散困難，成本上升，生產(chǎn)效率低下等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種漿料混合設備及電池漿料制備方法，其可以克服上述缺陷，減少了電池漿料配制中分散劑的添加量，減少生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率；使得漿料的分散更加均勻，性能更優(yōu)良。本發(fā)明的技術方案是一種漿料混合設備，包括漿料攪拌裝置和與漿料攪拌裝置循環(huán)連通的漿料容器，所述漿料容器外周分布有至少一組超聲波分散裝置，所述漿料攪拌裝置為可抽真空的密閉容器，所述漿料攪拌裝置上連接有真空泵。超聲波分散裝置發(fā)出的超聲波對漿料容器內(nèi)的漿料作用，改變漿料的物性，使得漿料的粘度降低并且分散更加均勻。另外，通過真空泵以對漿料攪拌裝置內(nèi)進行真空抽氣，維持裝置內(nèi)的真空環(huán)境，真空度可以維持在0 -0. IMpa0漿料攪拌裝置容器內(nèi)有空氣存在時，空氣對漿料攪拌裝置內(nèi)的物料顆粒，特別是干粉顆粒存在浮力，當漿料攪拌裝置帶動物料上揚運動時，重顆粒和輕顆粒運動軌跡不同，重顆粒先行落下，輕顆粒后落下，從而形成一個明顯的分層，下部是重顆粒，上層是輕顆粒，這樣造成的物料分散不均勻。當漿料攪拌裝置內(nèi)為真空環(huán)境時，空氣浮力消失，輕重顆粒均為自由落體下落，各物料顆粒隨攪拌軸做相同的運動，這樣物料顆粒之間分散效果更好。在真空環(huán)境下，當漿料攪拌開啟時，攪拌的作用使加入裝置內(nèi)的各種粉料，如電池活性材料，導電添加劑，粘結劑等粉料在攪拌裝置內(nèi)做三維方向的運動，同時受到攪拌軸葉片的高速沖擊、剪切，以及物料之間高強度的磨擦作用，使得物料在短時間內(nèi)得到均勻分散，并達到理想的分散效果。
進一步的，在上述漿料混合設備中，所述漿料攪拌裝置外周設有夾套，所述夾套上設有熱交換介質(zhì)進口和熱交換介質(zhì)出口。通過熱交換介質(zhì)進、出口向夾套內(nèi)注入冷卻液或加熱液體，可以對漿料攪拌裝置進行冷卻或加熱來保持漿料攪拌裝置內(nèi)物料或漿料溫度的恒定。在攪拌開啟時，漿料攪拌裝置內(nèi)的物料和物料之間，物料和攪拌裝置之間相互摩擦和撞擊會產(chǎn)生熱量，為了防止?jié){料攪拌裝置內(nèi)溫度過高，可以通過夾套內(nèi)的冷卻液把熱量帶走，給漿料攪拌裝置降溫；當有干燥要求時，可以使用夾套內(nèi)的液體對裝置進行加熱升溫， 此時，運動中的物料呈沸騰狀態(tài)，使物料的蒸發(fā)面積大大增加，加上漿料攪拌裝置內(nèi)的真空作用，使物料的干燥能力和效果顯著加強。進一步的，在上述漿料混合設備中，所述超聲波分散裝置包括分布在漿料容器外周的超聲波換能器、罩設在超聲波換能器外的外殼、以及與超聲波換能器電連接的超聲波發(fā)生器。其中超聲波發(fā)生器可以與超聲波換能器設置在一起，也可以在別處設置，通過導線與超聲波換能器電連接。另外，上述的超聲波分散裝置還可以包括消聲裝置，如設置消音包，降低超聲帶來的噪聲。進一步的，在上述漿料混合設備中，所述漿料容器與漿料攪拌裝置之間通過循環(huán)管道循環(huán)連通，所述循環(huán)管道上設有提供循環(huán)驅動力的循環(huán)泵，使得漿料容器與漿料攪拌裝置形成閉合循環(huán)。當漿料的粘度未達到要求時，可以通過循環(huán)管道使物料在漿料混合設備內(nèi)進行反復的處理。使物料經(jīng)過多次處理，直到達到出料要求。一種的特殊的情況為 漿料容器本身就是循環(huán)管道的一部分，即所述的超聲波分散裝置安裝在一段循環(huán)管道的外周。該循環(huán)管道上要設置循環(huán)泵，以驅動閉合循環(huán)內(nèi)的漿料在漿料容器、循環(huán)管道和漿料攪拌裝置之間循環(huán)流動，最后達到漿料最佳分散效果。進一步的，在上述漿料混合設備中，所述漿料攪拌裝置包括各類濕法研磨機，攪拌機等。進一步的，本發(fā)明中的漿料攪拌裝置可以根據(jù)物料的物理化學性質(zhì)選擇內(nèi)襯，如不銹鋼內(nèi)襯，陶瓷內(nèi)襯，聚胺脂內(nèi)襯，或其它合適的內(nèi)襯。進一步的，本發(fā)明的物料可以是粉體或漿料。本發(fā)明超聲波的工作原理超聲波的乳化作用，粘度較高的電池漿料在容器中時， 開啟超聲波分散裝置，當高強度超聲波作用于漿料時，由于漿料內(nèi)具有一定數(shù)量的空泡，超聲波可使氣泡上產(chǎn)生振動，在空泡界面產(chǎn)生很大的剪切力，在剪切力的作用下，漿料與溶劑充分混合，使?jié){料乳化，并在相濃度達到一定位時，改變漿料的乳化液類型，使粘度降低。超聲波空化作用是指存在于液體中的微氣核空化泡在聲波的作用下振動，當聲壓達到一定值時發(fā)生的生長和崩潰的動力學過程。即在液體中由于超聲波作用，液體的某一區(qū)域會形成局部的暫時負壓區(qū)，于是液體中生產(chǎn)空穴或氣泡。這些充有蒸汽或空氣的氣泡處于非穩(wěn)定狀態(tài)，當突然閉合時，會產(chǎn)生激波，因而在局部微小區(qū)域會產(chǎn)生很大的壓強(幾千至幾萬大氣壓)和很高的溫度(超聲波作用于液體的空化作用)，在高溫高壓以及空化時產(chǎn)生的沖擊波作用下可破壞漿料分子間作用力，使?jié){料分子降粘。液體產(chǎn)生空化的最低聲強或聲壓幅稱為空化閾，空化閾與液體的粘度關系為Pe = 0.8 (log η+5)，其中P。為空化閾，η為粘度。本發(fā)明的另一個技術方案是一種上述的漿料混合設備生產(chǎn)電池漿料的制備方
4法，使用所述漿料混合設備將電池活性材料、導電添加劑、粘結劑和分散劑攪拌分散成電池漿料至達到設定的分散效果。所述電池活性材料包括正極材料LiMP04或LiM02，其中，LiMP04式中的M為Fe、 Co、Mn、V中的一種或幾種；LiM02式中的M為Co、Mn、Ni中的一種或幾種?；蛘?，所述的電池活性材料包括鎳氫電池活性材料?；蛘?，所述的電池活性材料包括負極材料。所述的負極材料為石墨、鈦酸鋰、非晶硅或儲氫合金粉。使用所述漿料混合設備將按配方配好的電池活性材料、導電添加劑、粘結劑加入到漿料混合設備中，抽真空使設備容器內(nèi)達到一定的真空度，關閉真空泵使容器保持真空度，開啟攪拌使混合粉料達到設定的分散效果，停止攪拌，利用容器內(nèi)的負壓將一定量的分散劑吸入容器內(nèi)，繼續(xù)開啟攪拌，使混合粉料在分散劑中分散均勻，形成均勻穩(wěn)定的漿料。 此方法分散的漿料再經(jīng)涂布、卷繞、分切、組裝等工序制作成電池。因為采用了上述的漿料混合設備以及使用了本發(fā)明的漿料制備方法，使得電池漿料添加較少的分散劑就可以達到很好的分散效果，使得電池漿料固含量高，粘度低，加工性能好，電池漿料制備的電池極片強度高，內(nèi)阻低，粘結性好，所生產(chǎn)的電池內(nèi)阻低，倍率性能高，一致性好，同時，此過程中，通過一次性地加入各種粉料，再加入分散劑，工藝過程簡單， 流程短，效率高，有效地防止污染，還可以節(jié)省設備、人工費用。本發(fā)明的優(yōu)點是1.本發(fā)明不僅應用于粉體的分散混合，還可以應用于漿料的分散混合。2.由于本發(fā)明設備采用了真空分散混合，所以本發(fā)明對粉體有更好的分散效果。3.本發(fā)明由于物料蒸發(fā)表面積較大，加上一定的烘干溫度，以及一定的真空度，使本發(fā)明設備對粉體的干燥能力和效果都大大增強。4.本發(fā)明采用超聲波分散裝置對漿料進行超聲分散，可以實現(xiàn)分散劑添加量的減少，節(jié)省生產(chǎn)成本。5.本發(fā)明超聲波的使用使得漿料粘度下降，分散更加均勻，漿料性能優(yōu)良，便于漿料輸送，對下一步生產(chǎn)工藝控制和生產(chǎn)質(zhì)量都帶來決定性的影響。6.本發(fā)明采用真空攪拌分散，使?jié){料分散過程中有效避免了氣泡的產(chǎn)生。7.本發(fā)明采用漿料攪拌裝置和超聲波分散裝置循環(huán)作業(yè)處理漿料，可以實現(xiàn)漿料攪拌和漿料超聲分散的循環(huán)聯(lián)合作業(yè)。9.由于采用了循環(huán)送料，所以本發(fā)明可以確保分散混合的效果。10.本發(fā)明所生產(chǎn)的電池漿料固含量高，粘度低，加工性能好。11.用本發(fā)明生產(chǎn)的電池漿料生產(chǎn)的電池極片強度高，內(nèi)阻低，粘結性好。12.用本發(fā)明生產(chǎn)的電池極片所生產(chǎn)的電池內(nèi)阻低，倍率性能高，一致性好。13.本發(fā)明工藝過程簡單，流程短，效率高，有效地防止污染，還可以節(jié)省設備調(diào)入費用，人工費用。


下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述圖1為本發(fā)明具體實施例的結構示意圖2為本發(fā)明具體實施例漿料容器和超聲波分散裝置的結構示意圖；圖3為圖2的側視圖；圖4為本發(fā)明方法生產(chǎn)的電池倍率性能測試。其中1漿料攪拌裝置；2夾套；21熱交換介質(zhì)進口 ；22熱交換介質(zhì)出口 ；3真空泵；4循環(huán)管道；5漿料循環(huán)容器；6超聲波分散裝置；61超聲波換能器；62外殼；63超聲波發(fā)生器；7循環(huán)泵。
具體實施例方式實施例一如圖1至圖3所示，一種漿料混合設備，包括漿料攪拌裝置1和與漿料攪拌裝置1循環(huán)連通的漿料循環(huán)容器5，所述漿料容器5外周分布有至少一組超聲波分散裝置6，所述漿料攪拌裝置1為可抽真空的密閉容器，所述漿料攪拌裝置1上連接有真空泵3。所述漿料攪拌裝置1外周設有夾套2，所述夾套2上設有熱交換介質(zhì)進口 21和熱交換介質(zhì)出口 22。所述超聲波分散裝置6包括分布在漿料容器5外周的超聲波換能器61、罩設在超聲波換能器61外的外殼62、以及與超聲波換能器61電連接的超聲波發(fā)生器63。所述漿料容器1與漿料攪拌裝置1之間通過循環(huán)管道4循環(huán)連通，所述循環(huán)管道 4上還可以設置提供循環(huán)驅動力的循環(huán)泵7。實施例二 一種實施例一中所述的漿料混合設備在電池漿料生產(chǎn)上的應用，稱取94公斤的磷酸亞鐵鋰材料，加入3公斤導電添加劑Super P、3公斤粘結劑PVDF，加入實施例一中的設備，在設備中抽真空，保持真空度，攪拌30分鐘，停止攪拌，然后利用容器內(nèi)的負壓，吸入60 公斤NMP，保持負壓，攪拌60分鐘，從而得到電池正極漿料。同樣的粉料配比用傳統(tǒng)設備和傳統(tǒng)方法生產(chǎn)漿料在普通漿料混合設備中加入3 公斤導電添加劑、3公斤粘結劑，然后加入80公斤NMP，攪拌30分鐘，形成混合粘結劑，稱取 94公斤的磷酸亞鐵鋰材料，加入上述混合混合粘結劑中，攪拌300分鐘，從而得到電池漿料漿料。用上述兩種方法制備的電池漿料用相同的方法制備電池極片，并進一步制備成 100粒18650電池。 對兩種方法進行統(tǒng)計分析表一漿料性能對比
權利要求
1.一種漿料混合設備，包括漿料攪拌裝置(1)和與漿料攪拌裝置(1)連通的漿料循環(huán)容器(5)，其特征在于所述漿料容器(5)外周分布有至少一組超聲波分散裝置(6)，所述漿料攪拌裝置(1)為可抽真空的密閉容器，所述漿料攪拌裝置(1)上連接有真空泵(3)。
2.根據(jù)權利要求1所述的漿料混合設備，其特征在于所述漿料攪拌裝置(1)外周設有夾套(2)，所述夾套(2)上設有熱交換介質(zhì)進口(21)和熱交換介質(zhì)出口(22)。
3.根據(jù)權利要求1所述的漿料混合設備，其特征在于所述超聲波分散裝置(6)包括分布在漿料容器(5)外周的超聲波換能器(61)、罩設在超聲波換能器(61)外的外殼(62)、以及與超聲波換能器(61)電連接的超聲波發(fā)生器(63)。
4.根據(jù)權利要求1所述的漿料混合設備，其特征在于所述漿料循環(huán)容器(5)與漿料攪拌裝置(1)之間通過循環(huán)管道(4)循環(huán)連通，所述循環(huán)管道上設有提供循環(huán)驅動力的循環(huán)泵(7)。
5.一種使用權利要求1-4項所述的漿料混合設備生產(chǎn)電池漿料的制備方法，其特征在于使用所述漿料混合設備將電池活性材料、導電添加劑、粘結劑和分散劑攪拌分散成電池漿料至達到設定的分散效果。
6.根據(jù)權利要求5所述的電池漿料的制備方法，其特征在于所述電池活性材料包括正極材料LiMP04或LiM02，其中，LiMP04式中的M為Fe、Co、Mn、V中的一種或幾種；LiM02 式中的M為Co、Mn、Ni中的一種或幾種。
7.根據(jù)權利要求5所述的電池漿料的制備方法，其特征在于所述的電池活性材料包括鎳氫電池活性材料。
8.根據(jù)權利要求5所述的電池漿料的制備方法，其特征在于所述的電池活性材料包括負極材料。
9.根據(jù)權利要求8所述的電池漿料的制備方法，其特征在于所述的負極材料為石墨、鈦酸鋰、非晶硅或儲氫合金粉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種漿料混合設備，包括漿料攪拌裝置和與其連通的漿料循環(huán)容器，所述漿料循環(huán)容器外周分布有至少一組超聲波分散裝置，所述漿料攪拌裝置為可抽真空的密閉容器、并連接有真空泵。通過本發(fā)明漿料攪拌裝置使得漿料的分散更加高效、均勻，性能更加優(yōu)良。本發(fā)明還公開了一種使用上述設備制備電池漿料的方法。利用上述設備將電池活性材料、導電添加劑、粘結劑、和分散劑均勻混合，生產(chǎn)電池漿料；使得電池漿料固含量高，粘度低，加工性能好，用此電池漿料制備的電池極片粘結強度高、壓實密度高、內(nèi)阻低，所生產(chǎn)的電池內(nèi)阻低，倍率性能好，容量高、能量高、一致性好。
文檔編號B01F5/10GK102151512SQ20111003394
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權日2011年1月31日
發(fā)明者尤志宏, 李紅, 耿則先, 蘇振華, 董明 申請人:恒正科技(蘇州)有限公司