鋰離子電池電極漿料的超聲攪拌裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種漿料攪拌方式，尤其是用于鋰離子電池的正負(fù)極電極漿料的攪拌方式。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的鋰離子二次電池電極漿料由電極活性材料、導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑等組成。正極活性材料通常為鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰，負(fù)極活性材料通常為石墨，正極的粘結(jié)劑和溶劑一般為PVDF和NMP構(gòu)成的有機(jī)體系，負(fù)極的粘結(jié)劑和溶劑則一般分別為SBR和水構(gòu)成的水性體系。通過(guò)打漿使組成電極漿料的液體與多種固體物料之間的相互混合、溶解、分散，最后達(dá)到盡可能的均質(zhì)化。漿料攪拌在鋰電池制程中占有重要位置。攪拌達(dá)到的均勻度很大程度上決定了內(nèi)阻和循環(huán)壽命等產(chǎn)品關(guān)鍵參數(shù)。目前公知的技術(shù)是采用電機(jī)帶動(dòng)一個(gè)攪拌槳攪拌漿料，這種攪拌方式產(chǎn)生的攪拌強(qiáng)度在料桶中的不同位置不夠均勻，尤其是當(dāng)漿料粘度較高時(shí)，漿料附著于桶壁上和桶邊角處曲率大的地方，即使加大攪拌槳的轉(zhuǎn)速也不容易使附著于桶壁上的漿料分散開(kāi)。何況加大攪拌槳的轉(zhuǎn)速導(dǎo)致能耗升高甚至?xí)節(jié){料過(guò)熱。所以有時(shí)在均漿過(guò)程中由人工間歇的用鋼尺把附著于桶壁上和邊角處的漿料撥到漿料漿周?chē)?，這種人工干預(yù)的補(bǔ)救方式一是耗費(fèi)人力，二是人工操作有較大的不確定性，影響產(chǎn)品的一致性。此外，在固體物料剛加入料桶后，固體物料傾向于浮在已潤(rùn)濕漿料的表面，或附著在桶壁上，尤其是負(fù)極活性材料石墨，附著在桶壁上表現(xiàn)出很強(qiáng)的直立性，生產(chǎn)中的解決方法是人工撥下附著在桶壁上固體物料或延長(zhǎng)攪拌時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有漿料攪拌桶攪拌強(qiáng)度在料桶中的不同位置不夠均勻且需人工干預(yù)過(guò)多，同時(shí)固體物料加入后易于附著在桶壁上，不易潤(rùn)濕的的問(wèn)題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明采用球形漿料攪拌桶，攪拌槳位于球心處旋轉(zhuǎn)，在球形料桶的四周均布超聲換能器，使各超聲換能器同時(shí)同相位發(fā)出超聲波，在球形料桶集合幾何中心位置超聲疊加振幅增大，在漿料攪拌桶中心產(chǎn)生強(qiáng)烈的空化混合作用，能提高分散的效率和所得漿料的均勻度。同時(shí)，附著于漿料攪拌桶上的超聲換能器使桶壁產(chǎn)生高頻機(jī)械振動(dòng)，這種振動(dòng)在金屬桶壁和漿料之間的界面處會(huì)由于密度和彈性模量的躍變而產(chǎn)生強(qiáng)烈的作用力，能夠使附著于漿料攪拌桶桶壁上的粘性漿料或固體粉料剝離。
[0005]超聲換能器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它的功能是將輸入的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率(即超聲波)再傳遞出去，而它自身消耗很少的一部分功率。超聲波通過(guò)換能器將高頻電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)。采用超聲換能器增大了攪拌過(guò)程中的能量利用效率。
[0006]進(jìn)一步的優(yōu)化可以在攪拌槳上均勻布置2個(gè)以上的超聲換能器。攪拌槳上的超聲換能器和攪拌槳一起旋轉(zhuǎn)?？梢赃M(jìn)一步提高攪拌的效率。攪拌槳上的超聲換能器通過(guò)電刷滑環(huán)和超聲驅(qū)動(dòng)電源相連。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
采用球形的漿料攪拌桶并在球形料桶的四周和攪拌槳上安裝超聲換能器，能夠在漿料攪拌桶中心產(chǎn)生強(qiáng)烈的空化混合作用，同時(shí)使附著于漿料攪拌桶桶壁上的粘性漿料或固體粉料由于超聲在金屬桶壁和漿料之間的界面處產(chǎn)生的作用力而剝離；綜合效果是固料易于潤(rùn)濕，漿料易于均質(zhì)化。
【附圖說(shuō)明】
[0008]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0009]圖1是本發(fā)明的電極漿料攪拌方式示意圖。
[0010]圖中:101:電機(jī)，102:聯(lián)軸器，103:攪拌槳，104:漿料桶，105:冷卻水套，106:超聲換能器，107:超聲換能器驅(qū)動(dòng)電源。
【具體實(shí)施方式】
[0011]首先對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理以使其脫水。預(yù)處理方式分別為，錳酸鋰和PVDF120攝氏度烘烤2小時(shí)，SP和S0200攝氏度烘烤2小時(shí)，溶劑NMP使用干燥分子篩脫水。稱(chēng)取錳酸鋰30千克，SP900克，S0390克，PVDF970克，NMP19千克。首先將NMP和PVDF加入料桶，開(kāi)動(dòng)圖1所示的攪拌機(jī)，分散漿轉(zhuǎn)速設(shè)定為800轉(zhuǎn)/分，攪拌60分鐘以得到均勻的膠液。然后將錳酸鋰、SP、SO分別分為3份，每30分鐘各加入一份，維持分散漿轉(zhuǎn)速設(shè)定為800轉(zhuǎn)/分。待所有粉料完全被膠液所潤(rùn)濕之后，將分散漿轉(zhuǎn)速設(shè)定為2900轉(zhuǎn)/分進(jìn)行高速攪拌，持續(xù)高速攪拌240分鐘。攪拌過(guò)程中打開(kāi)超聲換能器，球形漿料攪拌桶壁上共均布安裝13個(gè)超聲換能器，每只功率120瓦，總超聲功率1560瓦。攪拌完成后取300毫升漿料，使用NDJ-1型黏度計(jì)在4號(hào)轉(zhuǎn)子30轉(zhuǎn)每分的條件下測(cè)量黏度，根據(jù)黏度測(cè)量結(jié)果調(diào)整酌加NMP并使用和前一步相同的攪拌參數(shù)進(jìn)行攪拌以達(dá)到目標(biāo)粘度在5500厘泊左右。然后將正極漿料從料桶中取出過(guò)120目篩。將過(guò)篩的漿料轉(zhuǎn)入下一道涂布工序進(jìn)行涂布。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種漿料攪拌裝置，尤其是用于鋰離子電池的正負(fù)及電極漿料攪拌裝置，包括盛放漿料的料桶、和由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)可調(diào)速的攪拌槳，攪拌槳通過(guò)攪拌軸和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與原動(dòng)機(jī)相連，其特征是:采用球形的漿料攪拌桶，所述漿料攪拌桶桶壁上均勻安裝多個(gè)超聲換能器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種漿料攪拌裝置，其特征是:在所述的攪拌槳上均勻布置2個(gè)以上的超聲換能器，攪拌槳上的超聲換能器和攪拌槳一起旋轉(zhuǎn)，所述攪拌槳上的超聲換能器通過(guò)電刷滑環(huán)和超聲驅(qū)動(dòng)電源相連。
【專(zhuān)利摘要】攪拌均漿是鋰離子二次電池制造中的一個(gè)關(guān)鍵工序，目的是使?jié){料達(dá)到盡可能的均質(zhì)化。目前公知的技術(shù)采用電機(jī)帶動(dòng)一個(gè)攪拌槳攪拌漿料，這種攪拌方式產(chǎn)生的攪拌強(qiáng)度在料桶中的不同位置不夠均勻，尤其是當(dāng)漿料粘度較高時(shí)，漿料附著于桶壁上和桶邊角處曲率大的地方，此外，在固體物料剛加入料桶后，固體物料傾向于浮在已潤(rùn)濕漿料的表面，或附著在桶壁上,生產(chǎn)中解決方法是人工撥下附著在桶壁上漿料或固體物料，否則要延長(zhǎng)攪拌時(shí)間。本發(fā)明采用球形漿料攪拌桶，攪拌槳位于球心處旋轉(zhuǎn)，在球形料桶的四周均布超聲換能器，使各超聲換能器同時(shí)同相位發(fā)出超聲波，在球形料桶集合幾何中心位置超聲疊加振幅增大，在漿料攪拌桶中心產(chǎn)生強(qiáng)烈的空化混合作用。同時(shí)，附著于漿料攪拌桶上的超聲換能器使桶壁產(chǎn)生高頻機(jī)械振動(dòng)，這種振動(dòng)在金屬桶壁和漿料之間的界面處會(huì)由于密度和彈性模量的躍變而產(chǎn)生強(qiáng)烈的作用力，能夠使附著于漿料攪拌桶桶壁上的粘性漿料或固體粉料剝離。綜合效果是固體粉料易于潤(rùn)濕，已潤(rùn)濕的漿料易于均質(zhì)化。
【IPC分類(lèi)】B01F13-10
【公開(kāi)號(hào)】CN104587877
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310528257
【發(fā)明人】谷濤, 沈紹典
【申請(qǐng)人】無(wú)錫華臻新能源科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2013年10月31日