本發(fā)明屬于水系動(dòng)力電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電池漿料連續(xù)自動(dòng)上料工藝及裝置。

背景技術(shù)：

隨著城市化進(jìn)程的加快，以電氣化為特征的智慧城市建設(shè)日新月異。水系動(dòng)力電池因具有合理的能量密度和適當(dāng)?shù)墓β拭芏取⒐ぷ鳒囟确秶鷮?、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)?？苫厥?、高安全性等優(yōu)點(diǎn)，在特種裝備、啟動(dòng)電源、電動(dòng)汽車、混合車、直流電源、儲(chǔ)能電站、輕軌、高鐵、動(dòng)車等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有水系動(dòng)力電池及其電容型鎳氫動(dòng)力電池的極片制備方法為濕法拉漿，即以電池材料為主要活性材料，以hpmc、cmc等為輔助增稠劑，以sbr、ptfe、pvdf等為粘結(jié)劑，以鎳粉、炭黑、亞氧化鈦、金屬氧化物等為導(dǎo)電劑和添加劑，通過真空攪拌機(jī)攪拌為一定粘度的漿料，以泡沫鎳、鋼帶或銅網(wǎng)為集流體，通過手工添加漿料到拉漿槽或全自動(dòng)輸送漿料到拉漿槽，前者存在操作強(qiáng)度大，漿料因水分揮發(fā)快而容易沉淀，造成漿料粘度波動(dòng)大，影響拉漿速度慢的同時(shí)，極片差異大；后者(專利cn102357446a)盡管實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)加料，但因?yàn)闈{料粘度大、顆粒形貌不規(guī)則，輸送困難，輸送泵故障率高，漿料損耗率也高，此外，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)加料后，因水分含量偏失，漿料粘度還是會(huì)緩慢上升，造成后續(xù)拉漿速度降低，極片差異性也變大。兩者控制方式都會(huì)對(duì)電池性能造成很大的負(fù)面影響。

為了解決上述問題，有些電池企業(yè)對(duì)漿料上漿場(chǎng)地進(jìn)行全方位密封，采用空氣主動(dòng)循環(huán)模式，意圖通過環(huán)境溫度、濕度控制來穩(wěn)定漿料粘度，由于拉漿機(jī)為立式爐，高度達(dá)12m，寬度6m，長(zhǎng)度40m，拉漿過程本身需要300kw功率進(jìn)行加熱產(chǎn)生大量熱空氣，這么大的空間內(nèi)進(jìn)行溫度、濕度控制，能源消耗非常高，整體裝置體積龐大，維護(hù)費(fèi)用也高，所以從價(jià)格和維護(hù)角度來看，該系統(tǒng)很難得以大范圍應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)外沒有一家使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種電池漿料連續(xù)自動(dòng)上料工藝，實(shí)現(xiàn)漿料由軟管自動(dòng)流入拉漿槽，特別適用于水系動(dòng)力電池漿料，解決了出料管道易堵塞、清洗難、更換難的歷史性技術(shù)難題；本發(fā)明還提供一種電池漿料連續(xù)自動(dòng)上料裝置。

本發(fā)明所述的電池漿料連續(xù)自動(dòng)上料工藝，向添加有漿料的攪拌罐通濕度為80％-100％的壓縮空氣，維持?jǐn)嚢韫迌?nèi)的氣壓不低于外界氣壓，攪拌漿料，打開出口閥，攪拌罐的位置高于拉漿槽的位置，漿料由軟管自動(dòng)流入拉漿槽。

本發(fā)明所述的漿料為水系動(dòng)力電池漿料。現(xiàn)在業(yè)內(nèi)由攪拌罐內(nèi)的漿料進(jìn)入拉漿槽用的管道都是硬管道，主要是金屬材質(zhì)，采用真空泵輸送，有的還加裝除鐵器和隔膜泵進(jìn)行過濾，管道需要特殊藥劑進(jìn)行清洗，一旦堵塞，只能通過高壓水槍沖刷，沖刷后需要用酒精清洗干凈。而水系動(dòng)力電池漿料比重比鋰電漿料高三倍左右，粘度高十倍左右，顆粒硬度高七倍左右，漿料還具有磁性，無法使用除鐵器，也無法使用隔膜泵過濾，因?yàn)闈{料顆粒很大，輸送泵在輸送過程中因?yàn)闆_刷，內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重，給漿料帶來新雜質(zhì)，同時(shí)輸送過程中一旦因?yàn)檎{(diào)節(jié)參數(shù)停頓，而漿料就堵塞在管道內(nèi)，需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)清理間，甚至需要更換新的輸送泵，造成漿料的大量浪費(fèi)。

本發(fā)明采用攪拌罐的位置高于拉漿槽的位置，且維持?jǐn)嚢韫迌?nèi)的氣壓不低于外界氣壓，漿料在重力作用下由軟管自動(dòng)流入拉漿槽，軟管上不設(shè)置輸送泵，軟管可以為塑料材質(zhì)，如果出現(xiàn)堵塞情況，通過較小的外力壓縮軟管，比如可以通過手工擠壓擠出漿料，從而疏通軟管，效果非常實(shí)用，徹底解決了堵塞、更換的歷史性技術(shù)難題。

由于水系動(dòng)力電池漿料采用純水作為潤(rùn)濕劑，本身含有水，不怕與空氣中的水分接觸，也不怕空氣中的氧氣，因此可以與空氣直接接觸，但在空氣干燥的環(huán)境下，漿料直接接觸空氣，漿料的空氣揮發(fā)速度大于空氣流入速度，漿料會(huì)變稠，進(jìn)而粘度增大。為了解決采用軟管存在的流通不暢問題，本發(fā)明經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)，采用向攪拌罐內(nèi)通入濕度為80％-100％的壓縮空氣，與漿料揮發(fā)的水分處于動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系，有利于保持漿料水含量穩(wěn)定，進(jìn)而穩(wěn)定漿料粘度，實(shí)現(xiàn)漿料由軟管自動(dòng)流入拉漿槽。壓縮空氣的濕度如果高了容易出現(xiàn)水滴，打破漿料水分揮發(fā)速度，降低固含量和漿料黏度，影響極片品質(zhì)；壓縮空氣的濕度如果低了，漿料固含量升高，漿料粘度也增大，也會(huì)影響極片品質(zhì)。

本發(fā)明中漿料在重力作用下由軟管自動(dòng)流入拉漿槽中，在漿料自動(dòng)流出過程中，密封的攪拌罐內(nèi)若沒有空氣補(bǔ)充，會(huì)變成負(fù)壓，造成漿料逐漸回吸。因此，維持?jǐn)嚢韫迌?nèi)的氣壓不低于外界氣壓，為了使?jié){料更好地由軟管自動(dòng)流入拉漿槽，攪拌罐內(nèi)的氣壓優(yōu)選相對(duì)于外界氣壓高0.1～10pa。

向添加有漿料的攪拌罐通濕度為80％-100％的壓縮空氣，一方面可以攪拌罐內(nèi)的氣壓不低于外界氣壓，另一方面可以維持漿料水份揮發(fā)和壓縮空氣中水分補(bǔ)充的動(dòng)態(tài)平衡。

為了使?jié){料更好地由軟管自動(dòng)流入拉漿槽，攪拌罐的位置比拉漿槽的位置高0.5-1米，為了操作方便，將攪拌罐設(shè)置于地面，將拉漿槽設(shè)置在地面以下。

通過拉漿機(jī)可以生產(chǎn)多種電池型號(hào)，每一種型號(hào)的電池對(duì)應(yīng)極片的尺寸都不同，為了穩(wěn)定漿料，需要選擇不同流量的漿料。盡管可以通過出口閥刻度對(duì)流量進(jìn)行調(diào)整，但關(guān)小出口閥會(huì)存在堵塞風(fēng)險(xiǎn)，為了保持出口最大，而漿料量流出又需要穩(wěn)定，因此，生產(chǎn)不同型號(hào)的電池極片時(shí)選擇不同直徑的軟管，起到控制漿料流量的作用。軟管可以替換。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，由漿料生產(chǎn)的電池極片6ah≤容量＜50ah時(shí)，軟管的直徑為35±5mm；由漿料生產(chǎn)的電池極片50ah≤容量＜120ah時(shí)，軟管的直徑為50±5mm；由漿料生產(chǎn)的電池極片120ah≤容量＜240ah時(shí)，軟管的直徑為55±5mm；由漿料生產(chǎn)的電池極片240ah≤容量＜400ah時(shí)，軟管的直徑為60±5mm。

拉漿槽上面優(yōu)選設(shè)置透明塑料板，漿料液位計(jì)傳輸電信號(hào)存在百萬分之一的故障率，透明塑料板可以直接目測(cè)漿料高度，透明塑料板還可以避免異物掉到漿料里。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，本發(fā)明所述的電池漿料連續(xù)自動(dòng)上料工藝，包括以下步驟：

(1)向添加有漿料的攪拌罐通濕度為80％-100％的壓縮空氣，維持?jǐn)嚢韫迌?nèi)的氣壓不低于外界氣壓，攪拌漿料，打開出口閥，攪拌罐的位置高于拉漿槽的位置，漿料由軟管自動(dòng)流入拉漿槽；

(2)通入壓縮空氣的壓縮氣管上設(shè)有自動(dòng)閥門，拉漿槽內(nèi)液位變化通過控制系統(tǒng)控制自動(dòng)閥門的關(guān)閉與開啟；

(3)漿料流出完畢后，關(guān)閉出口閥，關(guān)閉壓縮氣管上的自動(dòng)閥門，操作驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過單臂升降架將頂蓋提升，移出攪拌罐，更換另一個(gè)裝有漿料的攪拌罐；

(4)重復(fù)步驟(1)-步驟(3)。

拉漿槽內(nèi)設(shè)有液位計(jì)，用于檢測(cè)漿料高度，液位計(jì)與控制系統(tǒng)相連接。壓縮氣管上設(shè)有的自動(dòng)閥門與控制系統(tǒng)相連接。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，通入壓縮空氣的壓縮氣管上設(shè)有自動(dòng)閥門，拉漿槽內(nèi)的漿料按高度劃分為五個(gè)等級(jí)，分別是a1、a2、l、b1、b2，其中a1和a2分別代表高度上限、高度極限，l代表合理限，b1和b2分別代表低度下限、低度極限；漿料高度在l位置時(shí)，自動(dòng)閥門維持現(xiàn)狀；漿料高度在a1位置時(shí)，自動(dòng)閥門關(guān)閉；漿料高度在a2位置時(shí)，自動(dòng)閥門關(guān)閉，且報(bào)警器報(bào)警，提醒人工干預(yù)，出口閥也關(guān)閉；漿料高度在b1位置時(shí)，自動(dòng)閥門打開；漿料高度在b2位置時(shí)，自動(dòng)閥門打開，且報(bào)警器報(bào)警，提醒人工干預(yù)，出口閥也關(guān)閉。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，漿料槽內(nèi)部總高度是30cm，a1代表20±3cm；a2代表25±5cm；l代表15±3cm；b1代表10±3cm；b2代表5±3cm。

本發(fā)明提供一種電池漿料連續(xù)自動(dòng)上料裝置，包括攪拌罐，攪拌罐上部設(shè)有頂蓋，頂蓋上設(shè)有進(jìn)氣口，進(jìn)氣口連接壓縮氣管，壓縮氣管上設(shè)有自動(dòng)閥門，攪拌罐下部設(shè)有出口，出口通過軟管連接拉漿槽，出口上設(shè)有出口閥，攪拌罐的位置高于拉漿槽的位置。

其中：

頂蓋與單臂升降架一端連接，單臂升降架另一端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)；單臂升降架上設(shè)有報(bào)警器。

拉漿槽內(nèi)設(shè)有液位計(jì)，用于檢測(cè)漿料高度，液位計(jì)與控制系統(tǒng)相連接。

壓縮氣管上設(shè)有的自動(dòng)閥門與控制系統(tǒng)相連接。

頂蓋上還設(shè)有觀察窗?？梢杂^察攪拌罐內(nèi)漿料情況。

出口閥為帶刻度的出口閥。出口閥設(shè)置在攪拌罐底部，為了精確判斷漿料流量的大小，出口閥采用帶刻度的出口閥。通過刻度標(biāo)記，很直觀的看出流量的大小。生產(chǎn)過程中，拉漿機(jī)氣壓部件可能會(huì)故障或不穩(wěn)，導(dǎo)致基帶走速變慢或者停止，通過刻度指示調(diào)整出口閥，控制漿料量。

攪拌罐優(yōu)選設(shè)置至少兩個(gè)，其中一個(gè)進(jìn)行進(jìn)行上料，另一個(gè)加料，上料完畢后，替換為另一個(gè)進(jìn)行上料，交替使用，提高效率。具體操作可以為：上料完畢后，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)作用下單臂升降架帶動(dòng)頂蓋升高，替換另一個(gè)攪拌罐，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)作用下單臂升降架帶動(dòng)頂蓋下降到替換后的攪拌罐上部，與攪拌罐密封，進(jìn)行上料過程，上料完畢后，重復(fù)上述過程。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明特別適用于水系動(dòng)力電池漿料，水系動(dòng)力電池漿料比重比鋰電漿料高三倍左右，粘度高十倍左右，顆粒硬度高七倍左右，漿料還具有磁性，無法使用除鐵器，也無法使用隔膜泵過濾，因?yàn)闈{料顆粒很大，輸送泵在輸送過程中因?yàn)闆_刷，內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重，給漿料帶來新雜質(zhì)，同時(shí)輸送過程中一旦因?yàn)檎{(diào)節(jié)參數(shù)停頓，而漿料就堵塞在管道內(nèi)，需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)清理間，甚至需要更換新的輸送泵，造成漿料的大量浪費(fèi)。本發(fā)明通過采用攪拌罐的位置高于拉漿槽的位置，且維持?jǐn)嚢韫迌?nèi)的氣壓不低于外界氣壓，漿料在重力作用下由軟管自動(dòng)流入拉漿槽，軟管上不設(shè)置輸送泵，軟管可以為塑料材質(zhì)，如果出現(xiàn)堵塞情況，通過較小的外力壓縮軟管，從而疏通軟管，效果非常實(shí)用，徹底解決了堵塞、更換的歷史性技術(shù)難題。

(2)本發(fā)明通過向攪拌罐內(nèi)通入濕度為80％-100％的壓縮空氣，與漿料揮發(fā)的水分處于動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系，保持漿料水含量穩(wěn)定，進(jìn)而穩(wěn)定漿料粘度，實(shí)現(xiàn)漿料由軟管自動(dòng)流入拉漿槽。

(3)本發(fā)明軟管可以更換，更換方便，清洗方便。

(4)本發(fā)明整個(gè)過程無需動(dòng)力，不但提高了生產(chǎn)效率，還節(jié)省能耗和成本。

(5)本發(fā)明設(shè)有控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。

(6)本發(fā)明攪拌罐設(shè)置至少兩個(gè)，交替使用，既提高了電池極片生產(chǎn)合格率，降低了基帶斷帶的概率，還降低了設(shè)備的使用和維護(hù)成本，適合水系動(dòng)力電池企業(yè)廣泛采用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例電池漿料連續(xù)自動(dòng)上料工藝所用的裝置示意圖；

圖中：1-攪拌罐，2-觀察窗，3-頂蓋，4-單臂升降架，5-報(bào)警器，6-進(jìn)氣口，7-自動(dòng)閥門，8-壓縮氣管，9-出口閥，10-控制系統(tǒng)，11-驅(qū)動(dòng)電機(jī)，12-軟管，13-拉漿槽，14-液位計(jì)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

一種電池漿料連續(xù)自動(dòng)上料工藝：

(1)向添加有漿料的攪拌罐通濕度為80％-100％的壓縮空氣，維持?jǐn)嚢韫迌?nèi)的氣壓不低于外界氣壓，攪拌漿料，打開出口閥，攪拌罐的位置高于拉漿槽的位置，漿料由軟管自動(dòng)流入拉漿槽；

(2)通入壓縮空氣的壓縮氣管上設(shè)有自動(dòng)閥門，拉漿槽內(nèi)液位變化通過控制系統(tǒng)控制自動(dòng)閥門的關(guān)閉與開啟；

(3)漿料流出完畢后，關(guān)閉出口閥，關(guān)閉壓縮氣管上的自動(dòng)閥門，操作驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過單臂升降架將頂蓋提升，移出攪拌罐，更換另一個(gè)裝有漿料的攪拌罐；

(4)重復(fù)步驟(1)-步驟(3)。

該電池漿料連續(xù)自動(dòng)上料工藝所用的裝置，如圖1所示，包括攪拌罐1，攪拌罐1上部設(shè)有頂蓋3，頂蓋3上設(shè)有進(jìn)氣口6，進(jìn)氣口6連接壓縮氣管8，壓縮氣管8上設(shè)有自動(dòng)閥門7，攪拌罐1下部設(shè)有出口，出口通過軟管12連接拉漿槽13，出口上設(shè)有出口閥9，攪拌罐1的位置高于拉漿槽13的位置。頂蓋3與單臂升降架4一端連接，單臂升降架4另一端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)11；單臂升降架4上設(shè)有報(bào)警器5。拉漿槽13內(nèi)設(shè)有液位計(jì)14，用于檢測(cè)漿料高度，液位計(jì)14與控制系統(tǒng)10相連接；壓縮氣管8上設(shè)有的自動(dòng)閥門7與控制系統(tǒng)10相連接。頂蓋3上還設(shè)有觀察窗2；出口閥9為帶刻度的出口閥9。攪拌罐1設(shè)置至少兩個(gè)。

實(shí)施例2

采用與實(shí)施例1相同的工藝和裝置，唯一的不同在于通入濕度為80％的壓縮空氣。

實(shí)施例1和實(shí)施例2連續(xù)運(yùn)行72h后，漿料粘度波動(dòng)小于0.3％，無硬顆粒出現(xiàn)，上料保持正常，拉漿速度穩(wěn)定，制成的極片厚度偏差小于萬分之一，重量偏差小于萬分之一，以此裝配電池的極片無需分選，電池容量偏差小于0.1％，直接成組即可。

對(duì)比例1

采用與實(shí)施例1相同的工藝和裝置，唯一的不同在于通入濕度為50％的壓縮空氣。

對(duì)比例1連續(xù)運(yùn)行48h后，漿料固含量上升0.5％，漿料粘度上升15％，漿料中出現(xiàn)的團(tuán)聚顆粒，拉漿過程中基帶斷帶率5％，隨時(shí)間繼續(xù)增加，斷帶率呈指數(shù)增加，無需連續(xù)拉漿，只能重新清理攪拌罐和拉漿槽，此外，制成的極片厚度偏差大于5％，越往后，極片重量越是偏高，重量前后偏差甚至超過10％，嚴(yán)重偏離控制上限1％的允許值，極片需要進(jìn)行設(shè)備和人工分選，制備的電池容量偏差大于3％，無法直接成組，需要人工分選，增加大量的操作時(shí)間和人工費(fèi)用。

對(duì)比例2

采用與實(shí)施例1相同的工藝和裝置，唯一的不同在于通入濕度為120％的壓縮空氣。

對(duì)比例2連續(xù)運(yùn)行36h后，漿料固含量下降0.6％，漿料中無硬顆粒出現(xiàn)，但漿料粘度下降8％，上料附著力下降，制成的極片厚度偏差大于5％，越往后，極片重量越是偏低，重量前后偏差甚至超過15％，嚴(yán)重偏離控制下限1％的允許值，極片需要進(jìn)行設(shè)備和人工分選，制備的電池容量偏差大于4％，無法直接成組，需要人工分選，增加大量的操作時(shí)間和人工費(fèi)用。