一種鋰離子電池漿料的制備裝置的制作方法

本實用新型屬于電池技術領域，具體涉及一種鋰離子電池漿料的制備裝置。

背景技術：

鋰電池是綠色的高能充電電池，隨著技術的不斷進步，它的性能不斷提升，在便攜式電子設備、電動汽車、能源儲備、國防工業等方面具有廣闊的應用前景。制漿工序是鋰電池生產過程中的重要流程，所謂制漿，就是用專門的溶劑和粘接劑分別與粉末狀的正負極活性物質混合，經高速攪拌均勻后，制成漿狀的正負極物質。均勻的漿料保證了正負極在基材上分布的均勻性，從而提高了電芯的一致性、安全性。制漿工藝，要求漿料粘度保持穩定，漿料內部無自聚成團現象。

目前使用的制漿機采用間歇式混料制漿，存在工藝繁瑣、效率低及一致性差，影響著整體電池產品質量。現有工藝不能連續制漿，并且分散效果受分散時間約束，導致其生產效率低，使得分散效果與生產效率相互制約，即要得到分散良好的漿料必須犧牲生產效率，而要提高生產效率則必須犧牲分散效果作為代價，同時批次與批次間漿料一致性不能保證，導致電池一致性不能保證，影響動力鋰電池制備后續配組。

技術實現要素：

為解決上述問題，本實用新型提供一種鋰離子電池漿料的制備裝置，該裝置生產效率高，制備的漿料分散均勻。

本實用新型通過以下技術方案實現的：

一種鋰離子電池漿料的制備裝置，包括粉料儲存罐、干粉混合分散設備、溶劑儲存罐、一級分散設備、緩存罐A、二級分散設備、緩存罐B、三級分散設備、真空消泡儲存罐，所述的粉料儲存罐包括活性物質粉料儲存罐、導電物質粉料儲存罐和粘結劑粉料儲存罐，分別通過粉料計量輸送裝置與干粉混合分散設備管路相連；溶劑儲存罐和干粉混合分散設備分別與一級分散設備相連，溶劑儲存罐與一級分散設備之間設有液體計量輸送裝置；一級分散設備、緩存罐A、二級分散設備、緩存罐B、三級分散設備和真空消泡儲存罐依次管路連接；二級分散設備與三級分散設備均設有溫度檢測裝置；二級分散設備出口與緩存罐之間設有β射線密度檢測儀及在線粘度檢測儀，三級分散設備與真空消泡儲存罐之間設有β射線密度檢測儀及在線粘度檢測儀。

所述的干粉混合分散設備上裝有微孔排氣裝置。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述的緩存罐A和緩存罐B的容積均為二級分散設備容積的3~6倍，且緩存罐均具有漿料攪拌裝置。

所述的一級分散設備的轉速控制為100~1500轉/分鐘，二級分散設備的分散速度為1000~4000轉/分鐘，三級分散設備的分散速度為2500~7000轉/分鐘；緩存罐A和緩沖罐B的攪拌速度均為20~500轉/分鐘。

所述二級分散設備和三級分散設備中漿料的溫度為20-60℃。

利用上述所述的裝置制備鋰離子電池漿料的方法，包括以下步驟：

（1）粉料稱重預混：活性物質、導電物質和粘結劑同時經粉料計量輸送裝置輸送到干粉混合分散設備預混。

（2）漿料一級分散：預混后的粉料與溶劑同時輸送到一級分散設備內，控制轉速為100~1500轉/分鐘，漿料分散后進入緩存罐A內，緩存罐A攪拌速度為20~500轉/分鐘；

（3）漿料二級分散：一級分散后的漿料經過緩存罐A后進入二級分散設備內，分散速度為1000~4000轉/分鐘，在分散過程中的漿料溫度控制為20~60℃，對二級分散后的漿料密度和粘度進行在線檢測，粘度控制在10000~25000mPa·S，二級分散后的漿料進入緩存罐B內，緩存罐B攪拌速度為20~500轉/分鐘；

（4）漿料三級分散：二級分散后的漿料經過緩存罐B后進入三級分散設備內，分散速度為2500~7000轉/分鐘，在分散過程中的漿料溫度控制在20~60℃，對三級分散后的漿料粘度進行在線檢測，粘度控制在3000~7000mPa·S；

（5）漿料真空消泡：三級分散后的漿料進入真空消泡儲存罐內進行邊抽真空，邊低速攪拌，攪拌速度為10~100轉/分鐘。

漿料混合的均勻程度通過β射線密度檢測儀實時監控漿料的密度，控制漿料密度范圍2.21~2.23 g/cm³，范圍差在±0.5%。

本實用新型的有益成果：

1.采用該裝置生產效率高，制備的漿料分散均勻，可以實現200L~600L/h的生產效率大大提高的產能，漿料粘度一致性控制較好，同批次漿料基本控制在±700mPa·S。

2.從物料稱重到漿料制備完成，全部在封閉環境中完成，大大降低了車間粉塵，同時對于油性漿料體系，降低了環境水分對漿料的影響。

3.漿料經過三次分散，且轉速不同，使分散更均勻，在一級分散設備和二級分散設備之間、二級分散設備和三級分散設備之間設有緩沖罐，可以增加粘結劑溶解于溶劑的時間，對每個分散設備進行參數調整時，不影響其他分散設備的運行，有利于漿料生產的連續性及分散效果的一致性控制。

附圖說明

圖1 鋰離子電池漿料連續式制漿系統流程圖；1粉料儲存罐，100活性物質粉料儲存罐，101導電物質粉料儲存罐，102粘結劑粉料儲存罐，103粉料計量輸送裝置；2干粉混合分散設備，200微孔排放裝置；3溶劑儲存罐，300液體計量輸送裝置；4一級分散設備；5緩存罐A；6二級分散設備；7緩存罐B；8三級分散設備；9真空消泡儲存罐；10溫度檢測裝置；11在線粘度檢測儀；12β射線密度檢測儀；13漿料攪拌裝置；

圖2漿料分散效果SEM圖。

具體實施方式

為了更好地理解本實用新型的實質，下面通過具體實施例對本實用新型的技術方案進行進一步的闡述。

實施例1

以鎳鈷錳三元材料的漿料制備為例，活性物質為鎳鈷錳三元材料（95wt%），導電物質為導電炭黑（3wt%），粘結劑為PVDF（2wt%），溶劑為聚乙烯吡咯烷酮，漿料的固含量為68%。其制備過程如下：

如附圖1所示，粉料儲存罐1通過粉料計量輸送裝置103與干粉混合分散設備2相連接，干粉混合分散設備上裝有1個直徑為3寸的微孔排氣裝置200。干粉混合分散設備內部氣壓高時，氣體可通過微孔排氣裝置排出，不會使粉料噴出。粉料儲存罐包括活性物質粉料儲存罐100、導電物質粉料儲存罐101和粘結劑粉料儲存罐102。

溶劑儲存罐3通過液體計量輸送裝置300與一級分散設備4相連接，干粉混合分散設備2通過連接管道與一級分散設備4相連接。

一級分散設備4、緩存罐A、二級分散設備6、緩存罐B、三級分散設備8和真空消泡儲存罐9依次管路連接；一級分散設備、二級分散設備和三級分散設備的有效容積為200L，緩存罐的容積均為600L，且緩存罐均具有漿料攪拌裝置13。

真空消泡儲存罐也具有漿料攪拌裝置，對三級分散設備流入的漿料進行真空消泡且進行低速攪拌。

二級分散設備與三級分散設備均設有溫度檢測裝置10；二級分散設備漿料出口與緩存罐之間設有β射線密度檢測儀11及在線粘度檢測儀12，三級分散設備與真空消泡儲存罐之間設有β射線密度檢測儀11及在線粘度檢測儀12。漿料混合的均勻程度通過β射線密度檢測儀實時監控漿料的密度，并控制漿料密度范圍差在±0.5%，過控制漿料密度來間接體現漿料的均勻性。

利用以上所述裝置制備鋰離子電池漿料的方法為：

（1）粉料稱重預混：活性物質、導電物質、粘結劑三種物料經過粉料計量輸送裝置輸送到干粉混合分散設備預混，稱量精度控制在±0.01Kg。

（2）漿料一級分散：預混后的粉料與溶劑同時輸送到一級分散設備內，分散設備轉速控制在700轉/分鐘，漿料分散后進入緩存罐內，緩存罐攪拌速度為150轉/分鐘。

（3）漿料二級分散：一級分散后的漿料經過緩存罐后進入二級分散設備內，進行離心式高速分散，分散速度為3000轉/分鐘，在分散過程中的漿料溫度控制在50℃。對二級分散后的漿料密度和粘度進行在線檢測，密度誤差控制在±0.5%，檢測密度的結果為2.21~2.23g/cm³。粘度測試數據取樣間隔時間為5分鐘，粘度控制測試結果如表1所示，在16300~18104mPa·S范圍內。二級分散后的漿料進入緩存罐內，緩存罐攪拌速度為300轉/分鐘。

（4）漿料三級分散：二級分散后的漿料經過緩存罐后進入三級分散設備內，進行高速分散，分散速度為5000轉/分鐘。在分散過程中的漿料溫度控制在55℃。對三級分散后的漿料密度和漿料粘度進行在線檢測，密度誤差控制在±0.5%，檢測密度的結果為2.21~2.22g/cm³。粘度測試數據取樣間隔時間為5分鐘，粘度控制測試結果如表1所示，在4860~5205 mPa·S范圍內。三級分散后的漿料進入到真空消泡儲存罐內。

（5）漿料真空消泡：三級分散后的漿料進入真空消泡儲存罐內進行邊抽真空，邊低速攪拌，攪拌速度為80轉/分鐘。經過參數調整控制，漿料產能約320L/h。

對制備好的漿料進行涂覆，涂覆后的極片通過SEM掃描電鏡觀察微觀分散情況如圖2所示。可以看出漿料的分散均勻程度較好，達到預期效果。

表1 漿料經過二級及三級分散后粘度檢測結果