一種鋅空電池空氣電極極片材料均化設備的制作方法
【專利摘要】一種鋅空電池空氣電極極片材料均化設備，其特征是所述設備，包括架體、橫向氣缸、框料倉、均化裝置、均化倉，所述架體上表面從進料方向到出料方向依次分為上料工位、均化工位、出料工位，所述框料倉用于在上料工位、均化工位、出料工位之間往復運動，所述橫向氣缸為往復氣缸，所述均化裝置為平面連桿機構，所述均化倉為長方體，通過均化倉支架固定在架體上，在架體內部，安裝用于驅動底托板上下運動的縱向氣缸及縱向氣缸活塞；所述底托板底部和均化倉底部安裝有用于將底托板與均化倉底板閂鎖的自動閂鎖裝置。
【專利說明】一種鋅空電池空氣電極極片材料均化設備
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種電池極片制造設備，尤其是涉及一種均化設備。
【背景技術】
[0002] 鋅空電池是利用空氣中的氧作為正極活性物質，鋅作為負極活性物質的一種金屬 空氣電池。與其他電池相比，鋅空電池有著比能量高、無污染、放電電壓平穩等獨特的優勢。
[0003] 鋅空電池的正極為空氣電極，空氣電極的結構一般分為催化層、集流體、擴散層， 催化層與擴散層均采用一定聚合物與碳材料制備而成，催化層中將催化劑負載在碳材料 表面，空氣中的氧在催化層與負載在碳材料上的催化劑發生電化學反應。中國專利申請 CN102324527A公開了一種極片材料，采用了聚乙二醇、聚四氟乙烯等高分子材料作為催化 層致孔劑和骨架。
[0004] 目前鋅空電池極片的制造多采用熱壓成型法或干嵌法。熱壓法是將電極材料直接 鋪在固定的模具中，中間敷以銅網作為電池極片的集流體，充分利用材料之間的物理性能 和外部粘結劑，沖壓成型。采用熱壓法成型時，極片成型后其微觀結構為絮狀的石墨膏體， 材料之間并無很大的粘性。當石墨膏體經普通軋制成型后不能形成相對穩定的物理結構， 造成極片內部均勻性差，極片內阻大，電子流通性差，且采用模具加熱，消耗能源多，不利于 連續生產。
[0005] 干嵌法則是采用極片材料干燥成為粉狀后直接拋灑在放置了集流體的無紡布材 料上，并軋制成型，這種方法可以連續成型，但同樣得到的極片材料內部均勻性不好，造成 電子流通性差。
[0006] 在研究中我們發現在軋制極片前對其進行碾壓揉搓為主的均化處理后，其有助于 其材料內部均勻性與導電性能的提高，但是由于極片材料的特殊性質，目前只能采用手工 方式進行，因此提供一種適用于均化處理工序的自動生成設備成為現有技術中需要解決的 問題。 實用新型內容
[0007] 針對現有技術的不足，為解決上述技術問題，本實用新型提供一種鋅空電池空氣 電極極片材料均化設備，能夠代替人工對極片材料進行均化操作。
[0008] 本實用新型提供的均化設備包括架體、橫向氣缸、框料倉、均化裝置和均化倉。
[0009] 所述架體上表面從進料方向到出料方向依次分為上料工位、均化工位、出料工位， 架體上表面固定有框料倉導向槽，所述框料倉導向槽由前后側板與端側板在架體表面圍 成，截面為矩形，所述架體上表面在均化工位具有開口 1.2。
[0010] 所述框料倉導向槽位于上料工位與出料工位部分的前后側板內側面安裝有滑軌 以便于框料倉進出均化工位。
[0011] 所述框料倉用于在上料工位、均化工位、出料工位之間往復運動，框料倉為頂面、 底面均敞開的長方體結構，由四塊側板通過角鋼焊接在一起，角鋼的直邊向上伸出與側板 底邊焊接在一起，另一邊向內側伸出形成底托架，用于安放底托板。框料倉側板高度為底板 長度的40-50%，在緊貼框料倉導向槽的框料倉側板上具有和滑軌匹配的滾輪，在垂直于框 料倉運動方向的側板外側安裝有耳座，用于連接橫向氣缸，所述底托板放置在框料倉中底 托架上；
[0012] 所述橫向氣缸為往復氣缸，橫向氣缸的橫向活塞桿頂端安裝于耳座上，用于推拉 框料倉。
[0013] 所述均化裝置為改進的平面連桿機構，所述連桿為板狀，由底側板、頂側板、頂板 構成，各板狀連桿均為矩形，其中底側板與頂側板各為兩塊，兩塊底側板的底邊與安裝在均 化倉的底板上的鉸支座相鉸接，底側板的頂邊分別與兩塊頂側板的底邊相接，兩塊頂側板 的頂邊用頂板相接，各板狀連桿之間采用銷軸結構連接。在頂板中央開孔，孔外側固定安裝 有導向套筒，孔中安裝驅動臂，其中各板狀連桿寬度為框料倉底托板寬度的90-95%，每塊 底側板長度均為框料倉側板高度的90-95%，每塊頂側板的長度均為框料倉底托板長度的 50-60 %，頂板與兩塊頂側板連接在一起后的總長度為均化倉長度的95-100 %。
[0014] 所述驅動臂為堅直安裝的圓柱體，上端固定在位于架體上方的驅動機構上，并由 驅動機構驅動其做垂直方向往復運動，均化倉及均化工位的開口的中心在驅動臂軸線及其 延長線上，驅動臂下端伸入平面六連桿機構內部的部分安裝有均化頭，所述均化頭為立放 的扁柱狀體，扁柱狀體的底面為上等腰梯形、矩形與下等腰梯形從上到下依次復合成的八 邊形，其中下等腰梯形為倒梯形，將上等腰梯形的下底與矩形上長邊復合，下等腰梯形的 上底與矩形下長邊復合即得，所述上等腰梯形的下底與下等腰梯形的上底、及矩形上下長 邊等長；所述上等腰梯形的上底為頂板長度的35-45%，上等腰梯形的腰長為頂側板長度 的40-50%，截面的總高度為平面連桿機構最高高度的50-70%，上等腰梯形、矩形與下等 腰梯形的高度之比為2?3 :0. 8?1. 2 :0. 6?1，下等腰梯形的下底長度為其上底長度的 70-80%，當安裝完成時，所述均化頭以下等腰梯形所在側面正對架體上表面且其上下底面 均與均化倉前后側板平行，均化頭厚度（即扁柱狀體的高度）與平面連桿機構的寬度相等。
[0015] 所述均化倉為長方體，通過均化倉支架固定在架體上，在均化倉的底板上固定鉸 支座，并通過鉸支座與均化裝置的底側板底邊鉸接。所述均化倉與框料倉等寬，均化倉高度 商于均化裝置的最商商度，
[0016] 均化倉的底板上開有恰好能容納底托板伸入的矩形開口，所述鉸支座位于矩形開 口兩側。
[0017] 在架體內部，安裝用于驅動底托板上下運動的縱向氣缸及縱向氣缸活塞。
[0018] 所述底托板底部和均化倉底部安裝有用于將底托板與均化倉的底板閂鎖的自動 閂鎖裝置。
[0019] 本實用新型提供的鋅空電池空氣電極極片材料均化設備，為了對極片材料進行均 化操作，采用了改進的平面連桿機構作為均化裝置，所述平面連桿機構，將底側板直接與均 化倉的底板相連，使得底托板可以直接將極片材料托入均化倉內部，此外還優化了均化頭 的外形，采用底面為上等腰梯形、矩形與下等腰梯形從上到下依次復合成的八邊形的扁柱 狀體，通過下等腰梯形與上等腰梯形的設計，能夠減輕整個均化頭的體積，尤其是采用下等 腰梯形，又能夠使極片材料在受下底擠壓時能夠被擠入腰部與底側板之間，使其同時受到 擠壓與揉搓作用，且下等腰梯形的腰部與底側板之間具有較大空間，使均化裝置具有較大 的處理能力。在開始均化操作時，均化頭向下運動，頂板、底側板、與頂側板共同先下運動對 極片材料產生擠壓揉搓作用，使其能夠均化成型，并在極片材料內初步形成纖維束。克服目 前只能采用手工操作完成該工序的缺陷。此外，在設備涉及時，在均化倉的底板和底托板之 間設置了自動閂鎖裝置，閂鎖后底托板可以承受均化裝置產生的壓力，使得整個設備的受 力機構更為合理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1為實施例1提供的均化設備總體示意圖；
[0021] 圖2為實施例1提供均化設備中均化裝置的結構示意圖。
[0022] 附圖標記說明：
[0023] 1、架體，1. 1、框料倉導向槽，1.2、開口，1.3、縱向氣缸活塞，1.4、縱向氣缸；
[0024] 2、橫向氣缸；2. 1，橫向活塞桿；
[0025] 3、框料倉，3. 1、底托板；
[0026] 4、均化裝置，4. 1、底側板，4. 2、頂側板，4. 3、頂板，4. 4、導向套筒，4. 5、驅動臂， 4. 6、均化頭；
[0027] 5、均化倉，5. 1、鉸支座，5. 2、均化倉支架。
【具體實施方式】：
[0028] 下面結合實施例附圖進一步敘述本實用新型。
[0029] 實施例1均化設備，所述均化設備總體示意圖如圖1所示，所述均化裝置的結構示 意圖如圖2所示
[0030] 本實用新型提供的均化設備包括架體1、橫向氣缸2、框料倉3、均化裝置4、均化倉 5 〇
[0031 ] 所述架體上表面從進料方向到出料方向依次分為上料工位、均化工位、出料工位， 架體上表面固定有框料倉導向槽1. 1，所述框料倉導向槽由前后側板與端側板在架體表面 圍成，截面為矩形，所述架體上表面在均化工位具有開口 1. 2。
[0032] 所述框料倉導向槽位于上料工位與出料工位部分的前后側板內側面安裝有滑軌 以便于框料倉進出均化工位。
[0033] 所述框料倉用于在上料工位、均化工位、出料工位之間往復運動，框料倉為頂面、 底面均敞開的長方體結構，由四塊側板通過角鋼焊接在一起，角鋼的直邊向上伸出與側板 底邊焊接在一起，另一邊向內側伸出形成底托架，用于安放底托板3. 1。框料倉側板高度為 底板長度的45 %，在緊貼框料倉導向槽的框料倉側板上具有和滑軌匹配的滾輪，在垂直于 框料倉運動方向的側板外側安裝有耳座，用于連接橫向氣缸。所述底托板3. 1放置在框料 倉中底托架上
[0034] 所述橫向氣缸2為往復氣缸，橫向氣缸的橫向活塞桿2. 1頂端安裝于耳座上，用于 推拉框料倉。
[0035] 所述均化裝置為改進的平面連桿機構，所述連桿為板狀，由底側板4. 1、頂側板 4. 2、頂板4. 3構成，各板狀連桿均為矩形，其中底側板與頂側板各為兩塊，兩塊底側板的底 邊與安裝在均化倉的底板上的鉸支座5. 1相鉸接，底側板的頂邊分別與兩塊頂側板的底邊 相接，兩塊頂側板的頂邊用頂板相接，各板狀連桿之間采用銷軸結構連接。在頂板中央開 孔，孔外側固定安裝有導向套筒4. 4,孔中安裝驅動臂4. 5,其中各板狀連桿寬度為框料倉 底托板寬度的92%，每塊底側板長度均為框料倉側板高度的92%，每塊頂側板的長度均 為框料倉底托板長度的55%，頂板與兩塊頂側板連接在一起后的總長度為均化倉長度的 92%。
[0036] 所述驅動臂為堅直安裝的圓柱體，上端固定在位于架體上方的驅動機構上，并由 驅動機構驅動其做垂直方向往復運動，均化倉及均化工位的開口的中心在驅動臂軸線及其 延長線上，驅動臂下端伸入平面六連桿機構內部的部分安裝有均化頭4. 6,所述均化頭為 立放的扁柱狀體，扁柱狀體的底面為上等腰梯形、矩形與下等腰梯形從上到下依次復合成 的八邊形，其中下等腰梯形為倒梯形，將上等腰梯形的下底與矩形上長邊復合，下等腰梯形 的上底與矩形下長邊復合即得，所述上等腰梯形的下底與下等腰梯形的上底、及矩形上下 長邊等長；所述上等腰梯形的上底為頂板長度的40%，上等腰梯形的腰長為頂側板長度的 40-50%，截面的總高度為平面連桿機構最高高度的60%，上等腰梯形、矩形與下等腰梯形 的高度之比為2. 5 :1 :0. 8,下等腰梯形的下底長度為其上底長度的75%，當安裝完成時，所 述均化頭以下等腰梯形所在側面正對架體上表面且其上下底面均與均化倉前后側板平行， 均化頭厚度（即扁柱狀體的高度）與平面連桿機構的寬度相等。
[0037] 所述均化倉為長方體，通過均化倉支架5. 2固定在架體上，在均化倉的底板上固 定鉸支座，并通過鉸支座與均化裝置的底側板底邊鉸接。所述均化倉與框料倉等寬，均化倉 商度商于均化裝置的最商商度，
[0038] 均化倉的底板上開有恰好能容納底托板伸入的矩形開口，所述鉸支座位于矩形開 口兩側。
[0039] 在架體內部，安裝用于驅動底托板上下運動的縱向氣缸1. 4及縱向氣缸活塞1. 3。
[0040] 所述底托板底部和均化倉底部安裝有用于將底托板與均化倉的底板閂鎖的自動 閂鎖裝置。
[0041] 所述均化設備的操作方法如下：
[0042] 1)底托板位于最低點，均化裝置位于最高位置，框料倉位于上料工位，將極片材料 加入處于上料工位的框料倉中，橫向氣缸把框料倉直線拉動到均化工位的正下方，縱向氣 缸活塞向上運動推動底托板上升，使底托板伸入均化倉的底板上的矩形開口中，到位后自 動閂鎖裝置動作將底托板與均化倉的底板閂鎖；
[0043] 2)驅動臂向下伸出驅動均化裝置伸入框料倉中至最低位置，并進行垂直方向的往 復運動，將極片材料在各板狀連桿及均化頭的揉搓擠壓作用下，實現極片材料的均化；
[0044] 3)均化完成后，提升均化裝置，解鎖自動閂鎖裝置，通過縱向氣缸將底托板下降至 框料倉的底部的底托架上，然后驅動橫向氣缸，將框料倉拉至出料位置出料。
[0045] 極片生產實施例1
[0046] 采用實施例1提供的均化設備生產的鋅空電池空氣電極極片，其材料配方如中國 專利申請CN102324527A中實施例5中所述催化層配方。
[0047] 操作步驟如下：
[0048] 1)將原料按既定比例稱重配比混合后采用強制攪拌機進行攪拌均勻，攪拌均勻后 的極片材料為絮狀材料。
[0049] 2)將步驟1)得到的絮狀極片材料采用實施例1提供的均化設備及其操作方法進 行均化，均化后的極片材料為團塊狀。
[0050] 3)將步驟2)得到的極片材料采用壓延法壓制成片狀即可。
【權利要求】
1. 一種鋅空電池空氣電極極片材料均化設備，其特征是所述設備，包括架體、橫向氣 缸、框料倉、均化裝置和均化倉； 所述架體上表面從進料方向到出料方向依次分為上料工位、均化工位、出料工位，所述 框料倉導向槽由前后側板與端側板在架體表面圍成，截面為矩形，所述架體上表面在均化 工位具有開口； 所述框料倉導向槽位于上料工位與出料工位部分的前后側板內側面安裝有滑軌以便 于框料倉進出均化工位； 所述框料倉用于在上料工位、均化工位、出料工位之間往復運動，框料倉為頂面、底面 均敞開的長方體結構，由四塊側板通過角鋼焊接在一起，角鋼的直邊向上伸出與側板底邊 焊接在一起，另一邊向內側伸出形成底托架，用于安放底托板，框料倉側板高度為底板長度 的40-50%，在緊貼框料倉導向槽的框料倉側板上具有和滑軌匹配的滾輪，在垂直于框料倉 運動方向的側板外側安裝有耳座，用于連接橫向氣缸，所述底托板放置在框料倉中底托架 上； 所述橫向氣缸為往復氣缸，橫向氣缸的橫向活塞桿頂端安裝于耳座上，用于推拉框料 倉； 所述均化裝置為平面連桿機構，連桿為板狀，由底側板、頂側板、頂板構成，各板狀連桿 狀連桿均為矩形，其中底側板與頂側板各為兩塊，兩塊底側板的底邊與安裝在均化倉的底 板上的鉸支座相鉸接，底側板的頂邊分別與兩塊頂側板的底邊相接，兩塊頂側板的頂邊用 頂板相接，各板狀連桿之間采用銷軸結構連接，在頂板中央開孔，孔外側固定安裝有導向套 筒，孔中安裝驅動臂，其中各板狀連桿狀連桿的寬度為框料倉底托板寬度的90-95%，每塊 底側板長度均為框料倉側板高度的90-95%，每塊頂側板的長度均為框料倉底托板長度的 50-60%，頂板與兩塊頂側板連接在一起后的總長度為均化倉長度的95-100% ; 所述驅動臂為堅直安裝的圓柱體，上端固定在位于架體上方的驅動機構上，并由驅動 機構驅動其做垂直方向往復運動，均化倉及均化工位的開口的中心在驅動臂軸線及其延長 線上，驅動臂下端伸入平面連桿機構內部的部分安裝有均化頭，所述均化頭為立放的扁柱 狀體，扁柱狀體的底面為上等腰梯形、矩形與下等腰梯形從上到下依次復合成的八邊形，其 中下等腰梯形為倒梯形，將上等腰梯形的下底與矩形上長邊復合，下等腰梯形的上底與矩 形下長邊復合即得，所述上等腰梯形的下底與下等腰梯形的上底、及矩形上下長邊等長；所 述上等腰梯形的上底為頂板長度的35-45%，上等腰梯形的腰長為頂側板長度的40-50%，截 面的總高度為平面連桿機構最高高度的50-70%，上等腰梯形、矩形與下等腰梯形的高度之 比為2~3 :0. 8~1. 2 :0. 6~1，下等腰梯形的下底長度為其上底長度的70-80%，當安裝完成時， 所述均化頭以下等腰梯形所在側面正對架體上表面且其上下底面均與均化倉前后側板平 行，均化頭厚度與平面連桿機構的寬度相等； 所述均化倉為長方體，通過均化倉支架固定在架體上，在均化倉的底板上固定鉸支座， 并通過鉸支座與均化裝置的底側板底邊鉸接，所述均化倉與框料倉等寬，均化倉高度高于 均化裝置的最高高度，均化倉的底板上開有恰好能容納底托板伸入的矩形開口，所述鉸支 座位于矩形開口兩側； 在架體內部，安裝用于驅動底托板上下運動的縱向氣缸及縱向氣缸活塞； 所述底托板底部和均化倉底部安裝有用于將底托板與均化倉的底板閂鎖的自動閂鎖
【文檔編號】H01M4/88GK203839460SQ201420270093
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月26日 優先權日:2014年5月26日
【發明者】肖艷軍, 孟憲樂, 李夢寧 申請人:河北工業大學