用于粉碎鋰離子負極材料的氣流磨的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于粉碎鋰離子負極材料的氣流磨，要解決的技術問題是使加工成型后的負極材料形貌有所提高，提高產品的利用率。為解決上述問題,本實用新型采用以下技術方案實現：一種用于粉碎鋰離子電池負極材料的氣流磨機，所述氣流磨機包括依次連接的進料系統、球磨系統和排料系統。與現有技術相比，將氣流磨研磨倉內旋轉磨盤的外設置多個梯形柱體，當置于旋轉磨盤中的鋰離子電池負極材料在旋轉磨盤高速旋轉下被甩出并與柱體碰撞后，就會形成圓滑表面積的顆粒，如此循環，即可將該負極材料加工成形貌好、粒度大小適宜且產率高的高品質人造負極材料。
【專利說明】用于粉碎鋰離子負極材料的氣流磨
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種研磨設備，特別是一種用于粉碎鋰離子負極材料的設備。
【背景技術】
[0002]隨著信息時代人們對多功能便攜式電子設備需求的日益增長，以及電動車的快速發展，研發高比能量、高倍率、高安全性、長壽命、低成本的新型鋰電池電極材料已經成為目前國際上重要的前沿研究領域。日本Sony公司1991年將鋰離子電池商品化以來，鋰離子電池以其能量密度高、工作電壓高、負載特性好、充電速度快、安全無污染等優點廣泛應用于移動電話、微型相機、掌上電腦和筆記本電腦等領域。在鋰離子電池中，負極材料的形狀近視豌豆形、粒度區間分布及顆粒大小是影響電池能量、倍率、安全性、長壽命的重要因素之一。由于人造石墨具有無序排序、高比容量、價格低和優良循環性等優點，因而人們常將其應用于鋰離子電池負極材料的制作中，但對所用生產加工設備的要求卻很高，即其不僅要解決粒度區間窄、球形差的問題，而且還能解決運行成本高、產率低的問題。
[0003]現有技術中，用于鋰離子電池負極材料的加工設備主要分兩類，一種是棍壓磨或沖擊磨，價格昂貴(每臺價格為40-50萬元)，其不僅能耗高，而且還不能解決粒度區間窄、球形度差和生產成本高的問題，其產率僅在50-55%。另一種是日本產的氣流粉碎機，其利用高速旋轉對物料粉體進行加工，其雖廣泛應用于糧食加工和制藥行業，但其用于鋰離子電池負極材料的加工，其表現為能耗高、設備投資大、回報率底、產率低(產率在50-55%之間)、粒度區間分布寬和形貌不好等缺點，因而其只適用于低端的人造負極材料加工。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種用于粉碎鋰離子負極材料的氣流磨，要解決的技術問題是使加工成型后的負極材料形貌有所提高，提高產品的利用率。
[0005]為解決上述問題，本實用新型采用以下技術方案實現:一種用于粉碎鋰離子電池負極材料的氣流磨，所述氣流磨機包括依次連接的進料系統、球磨系統和排料系統，所述進料系統包括供料倉、設置在供料倉下端與進料電機連接的電動螺旋推進器；
[0006]所述球磨系統包括圓筒狀的研磨倉，研磨倉內設有上腔、中腔以及下腔，中腔與電動螺旋推進器的前端聯通，在中腔與下腔之間設有旋轉磨盤，旋轉磨盤經轉軸與研磨電機連接，所述中腔的內壁上、位于旋轉磨盤的下方設有沿中腔的內壁圍繞一周的圓環，在中腔的內壁上、位于旋轉磨盤的外周壁外設有沿中腔的內壁圍繞一周的柱體，所述柱體的軸線與旋轉磨盤的軸線方向相同，在旋轉磨盤的上端設有一周階梯狀的凸緣；所述下腔的腔壁上設有進氣孔；
[0007]所述排料系統包括設置在研磨倉上端的排料電機、設置在中腔的上端內與排料電機連接的排料轉子，在上腔內設有與中腔連接的負壓輸送管道，在負壓輸送管道的前端設有產品料排料器。
[0008]本實用新型所述的氣流磨機還包括控制柜，所述控制柜分別連接控制進料電機、排料電機、研磨電機。
[0009]本實用新型所述的產品料排料器與負壓輸送管道之間還設有除塵系統，所述除塵系統包括下端為漏斗狀結構的濾筒，濾筒的中部經供料通道與負壓輸送管道連接，濾筒的下端與產品料排料器連接，在濾筒的上端設有經負壓吸風連接管道與負壓羅茨風機連接，所述濾筒上設有反吹閥，所述控制柜連接控制負壓羅茨風機。
[0010]本實用新型所述的供料倉的供料口上與電動螺旋推進器之間設有與控制柜連接進料控制閥。
[0011]本實用新型所述的供料通道上設有與控制柜連接的流量控制閥。
[0012]本實用新型所述的負壓羅茨風機上設有消音器。
[0013]本實用新型所述的產品料排料器與濾筒之間以及產品料排料器的下端排料口上分別設有上排料閥、下排料閥，所述上排料閥和下排料閥分別與控制柜連接。
[0014]本實用新型所述的柱體的橫截面為梯形。
[0015]本實用新型所述的柱體設有20-40根。
[0016]本實用新型所述的轉軸外套接有轉軸座，所述轉軸座上設有與轉軸座的內孔連通的第一孔、第二孔，在研磨倉外設有與經管道與第一孔、第二孔連接的循環冷卻系統，所述循環冷卻系統與控制柜連接。
[0017]本實用新型與現有技術相比，將氣流磨研磨倉內旋轉磨盤的外設置多個梯形柱體，當置于旋轉磨盤中的鋰離子電池負極材料在旋轉磨盤高速旋轉下被甩出并與柱體碰撞后，就會形成圓滑表面積的顆粒，如此循環，即可將該負極材料加工成形貌好、粒度大小適宜且廣率聞的聞品質人造負極材料。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的連接結構示意圖。
[0019]圖2是本實用新型的俯視圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0021]如圖1所示，本實用新型的用于粉碎鋰離子電池負極材料的氣流磨機由進料系統、研磨系統、排料系統、除塵系統四部分組成，其中:
[0022]進料系統設有漏斗狀的供料倉26，在供料倉26的下端設有經供料通道2與電動螺旋推進器5密封連接，所述供料通道2與電動螺旋推進器5之間設有密封連接的進料控制閥3，電動螺旋推進器5它是由一個管狀的外殼51和螺旋狀的葉片52組成，在外殼51的左側上端殼壁上設有一個與進料電磁閥3連接的孔53，葉片52與外殼51同軸，在外殼51的左側設有進料電機4，進料電機4的輸出軸與葉片52連接；
[0023]研磨系統包括一個圓筒狀的研磨倉12，它是由三部分組成，分別為上腔9、中腔11和下腔16組成，三者之間密封連接，研磨倉12固定在機架17，如圖2所示，在機架17的一側上端設有輸出軸朝下的研磨電機32，另一側設有循環冷卻系統28 ;下腔16的中部設有同軸社會之的旋轉座23，旋轉座23的下端固定在下腔16內，旋轉座23內設有供轉軸22穿過的內孔，轉軸22 (優選瑞典SKF軸承)的上端和下端分別伸出于旋轉座23外，在旋轉座23的上下兩端、轉軸22外分別設有軸承21，在伸出旋轉做23下端外的這部分轉軸22上以及研磨電機32的輸出軸上分別設有皮帶輪，皮帶輪之間套有傳動帶；研磨電機32的轉速為3000-4000轉/分；在中腔11的下端內設有旋轉磨盤19，旋轉磨盤19與轉軸22同軸且連接；所述中腔11的內壁上、位于旋轉磨盤19的下方設有沿中腔11的內壁圍繞一周的圓環8，圓環8的上端面為錐面，圓環8的上端面與旋轉磨盤19之間設有縫隙；在中腔11的內壁上、位于旋轉磨盤19的外周壁外設有沿中腔11的內壁圍繞一周的20-40根柱體14，柱體14的橫截面為梯形，柱體14的下端與圓環8連接，在柱體14的上端、中腔11的內壁上設有與柱體14位置相對應的凸起18，所述柱體14的軸線與旋轉磨盤19的軸線方向相同，在旋轉磨盤19的上端設有一周階梯狀的凸緣20 ；
[0024]在下腔16的腔壁上設有進氣孔13 ；
[0025]所述旋轉磨盤19的外周與柱體14之間設有20-25mm的間距；柱體14的寬度為12-18mm ；
[0026]轉軸22外套接有轉軸座23，所述轉軸座23上設有與轉軸座23的內孔連通的第一孔24、第二孔25，第一孔24、第二孔25經管道與循環冷卻系統28，，確保轉軸22在高速旋轉下其工作溫度保持在規定的范圍內，循環冷卻系統28采用冷卻水循環系統，工作溫度降至50度內，確保4000轉/分的連續運行下，轉軸的溫度不超過55度；
[0027]所述排料系統包括設在上腔9上端、研磨倉12的上端的排料電機27，排料電機27的輸出軸經上腔9伸入到中腔11內，在中腔11上端內設有與排料電機27輸出軸連接的排料轉子10,排料轉子10在排料電機27的帶動下旋轉,可將粒徑較大表的負極材料顆粒吸入，并通過設置在上腔9內的負壓輸送管道7排送至除塵系統中；
[0028]除塵系統包括下端為漏斗狀的濾筒61，濾筒61的中部經供料通道53與負壓輸送管道7連接，在供料通道53上設有流量控制閥31 ;濾筒61的下端與產品料排料器63連接，在濾筒61的上端設有經負壓吸風連接管道67與負壓羅茨風機68連接，所述濾筒61上設有反吹閥66，在負壓羅茨風機68上設有消音器1，在產品料排料器63與濾筒61之間以及產品料排料器63的下端排料口上分別設有不同時工作的上排料閥64、下排料閥65，所述負壓羅茨風機采用臺灣生產的雙轉子旋轉風機；
[0029]本實用新型中還可以設有控制柜進行全自動控制，所述控制柜采用三菱電機株式會社生產的FX-3U系列可編程控制器(PLC)，進料電機4、進料控制閥3、排料電機27、研磨電機28、流量控制閥31、負壓羅茨風機68、上排料閥64和下排料閥65均與控制柜連接。
[0030]本實用新型在運行平穩后，粒徑在設定值范圍內的已加工好的負極材料，在離心力的作用下被拋入負壓輸送管道7中，通過負壓羅茨風機被吸入濾筒61內，進行排出收集。
[0031]所述除塵系統的工作原理為:濾筒61主要是把產品料與空氣分開，通過設置在濾筒61頂部的反吹閥66，對濾筒61定期進行正壓反吹操作，清理濾筒61上部的物料；物料通過濾筒61下部的產品料排料器63出料包裝。在產品料排料器63上的兩個排料控制閥，該排料閥不同時打開的狀態，這樣可使氣流磨機內的負壓狀態保持穩定均勻。
[0032]本實用新型中的各種輸送連接管道之間或連接管道與設備間均采用高強度橡膠密封，不會產生漏氣及物料外泄。流量控制閥31受控制柜控制開啟或關閉，由此確保球研磨倉內的物料流量處于穩定狀態，從而保證所述負極材料的粒度處于一個較窄范圍內。
[0033]本實用新型的研磨系統的內部通過45KW電機帶動旋轉磨盤，在80米每秒的線速度下，使物料與柱體14做沖擊，剪切，相互碰撞，摩擦等作用，使得物料的容貌很圓，如同蠶豆形狀。機架17起支撐研磨倉作用，機架17下部設有防震墊減少高速旋轉時的共震。
[0034]本實用新型的供料倉26，供料倉26的下端錐度小于60度，并可帶有攪拌裝置使得物料顆粒均勻的通過電動螺旋推進器5進入研磨倉12內。
[0035]本實用新型的工藝流程如下:
[0036]當啟動負壓羅茨風機68后，反吹閥66根據控制柜設定的時間，每間隔15 — 20秒對濾筒61表面的物料進行清理，從而保證過濾筒61有足夠的過風量。消音器I去除高速旋轉的負壓羅茨風機68產生的噪音。上、下排料閥64、65對濾筒61內的物料定期排除，上、下排料閥64、65采用氣動控制閥延時控制。當上排料閥64打開時，下排料閥65必須關閉，物料通過自身的重量聚集在產品料排料器63內，運行時間一般控制在30-50秒為佳。上排料閥64關閉延時2秒后，打開下排料閥65，運行10-15秒(約排完產品料排料器63中的物料后)關閉下排料閥65，延時2秒再打開上排料閥64，如此循環運行，使得負流量穩定，物料通過雙板控制閥能自由排除即可。
[0037]在供料通道53上設有流量控制閥31，還可以設有采樣傳感器，采用該傳感器對供料通道53的物料流量進行數據采集并經控制柜進行處理后，對流量控制閥31進行控制，當流量低于設定值時，控制柜控制流量控制閥31打開設定的角度。
[0038]將流量控制閥31設定在一定開度下，啟動排料電機27并帶動排料轉子10運行，一般根據不同的粒徑區間來設置排料電機10的速度，通常設定在轉速2000-3000轉/分為宜。啟動研磨電機32通過V型七條三角傳動帶帶動旋轉磨盤19做高速旋轉,一般設定在轉速3000-4000轉/分即可，再啟動進料控制閥3、進料電機4，進料電機4帶動電動螺旋推進器5為研磨倉供料，在旋轉磨盤19的高速旋轉并與柱體14做沖擊，剪切，碰撞，融合等作用力，去掉輪角部分，使物料表面光滑近似豌豆形狀，球形度好，在設定的負壓風速下，研磨倉內被加工的負極材料根據自身的重量分別處于不同的位置:合格的負極材料產品(即粒經在設定值范圍內的產品)被排料轉子吸走收集，不合格的(即粒徑大于設定值范圍的產品)物料繼續在研磨倉內做沖擊，剪切，相互碰撞，摩擦處理。合格要求指標的產品(即粒徑設定值范圍的產品)通過排料轉子10排入濾筒61中，經過加工成型后的負極材料形貌有所提聞，使得利用率有所提聞。
[0039]本實用新型可使設備投入成本下降40左右，生產運行成本降低50%，產品的利用率可提升10%以上，產品質量穩定，設備運行可靠，維護保養費用低。
【權利要求】
1.一種用于粉碎鋰離子電池負極材料的氣流磨，所述氣流磨機包括依次連接的進料系統、球磨系統和排料系統，其特征在于:所述進料系統包括供料倉(26)、設置在供料倉(26)下端與進料電機(4)連接的電動螺旋推進器(5)； 所述球磨系統包括圓筒狀的研磨倉(12)，研磨倉(12)內設有上腔(9)、中腔(11)以及下腔(16)，中腔(11)與電動螺旋推進器(5)的前端聯通，在中腔(11)與下腔(16)之間設有旋轉磨盤(19)，旋轉磨盤(19)經轉軸(22)與研磨電機(32)連接，所述中腔(11)的內壁上、位于旋轉磨盤(19)的下方設有沿中腔(11)的內壁圍繞一周的圓環(8)，在中腔(11)的內壁上、位于旋轉磨盤(19)的外周壁外設有沿中腔(11)的內壁圍繞一周的柱體(14)，所述柱體(14)的軸線與旋轉磨盤(19)的軸線方向相同，在旋轉磨盤(19)的上端設有一周階梯狀的凸緣(20);所述下腔(16)的腔壁上設有進氣孔(13)； 所述排料系統包括設置在研磨倉(12)上端的排料電機(27)、設置在中腔(11)的上端內與排料電機(27)連接的排料轉子(10)，在上腔(9)內設有與中腔(11)連接的負壓輸送管道(7)，在負壓輸送管道(7)的前端設有產品料排料器(63)。
2.根據權利要求1所述的用于粉碎鋰離子電池負極材料的氣流磨，其特征在于:所述氣流磨機還包括控制柜，所述控制柜分別連接控制進料電機(4)、排料電機(27)、研磨電機(32)。
3.根據權利要求2所述的用于粉碎鋰離子電池負極材料的氣流磨，其特征在于:所述產品料排料器￠3)與負壓輸送管道(7)之間還設有除塵系統，所述除塵系統包括下端為漏斗狀結構的濾筒(61)，濾筒(61)的中部經供料通道(53)與負壓輸送管道(7)連接，濾筒(61)的下端與產品料排料器￠3)連接，在濾筒￠1)的上端設有經負壓吸風連接管道(67)與負壓羅茨風機￠8)連接，所述濾筒￠1)上設有反吹閥(66)，所述控制柜連接控制負壓羅茨風機(68)。
4.根據權利要求3所述的用于粉碎鋰離子電池負極材料的氣流磨，其特征在于:所述供料倉(26)的供料口上與電動螺旋推進器(5)之間設有與控制柜連接進料控制閥(3)。
5.根據權利要求4所述的用于粉碎鋰離子電池負極材料的氣流磨，其特征在于:所述供料通道(53)上設有與控制柜連接的流量控制閥(31)。
6.根據權利要求5所述的用于粉碎鋰離子電池負極材料的氣流磨，其特征在于:所述負壓羅茨風機(68)上設有消音器(I)。
7.根據權利要求6所述的用于粉碎鋰離子電池負極材料的氣流磨，其特征在于:所述產品料排料器出3)與濾筒￠1)之間以及產品料排料器￠3)的下端排料口上分別設有上排料閥(64)、下排料閥(65)，所述上排料閥(64)和下排料閥(65)分別與控制柜連接。
8.根據權利要求7所述的用于粉碎鋰離子電池負極材料的氣流磨，其特征在于:所述柱體(14)的橫截面為梯形。
9.根據權利要求8所述的用于粉碎鋰離子電池負極材料的氣流磨，其特征在于:所述柱體(14)設有20-40根。
10.根據權利要求9所述的用于粉碎鋰離子電池負極材料的氣流磨，其特征在于:所述轉軸(22)外套接有轉軸座(23)，所述轉軸座(23)上設有與轉軸座(23)的內孔連通的第一孔(24)、第二孔(25)，在研磨倉(12)外設有與經管道與第一孔(24)、第二孔(25)連接的循環冷卻系統(28)，所述循環冷卻系統(28)與控制柜連接。
【文檔編號】B02C19/00GK203935886SQ201420296565
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月5日 優先權日:2014年6月5日
【發明者】岳杰, 趙鳳霞 申請人:深圳市銘科科技開發有限公司