本實(shí)用新型屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池漿料的制備裝置。

背景技術(shù)：

鋰電池是綠色的高能充電電池，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，它的性能不斷提升，在便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車、能源儲(chǔ)備、國(guó)防工業(yè)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。制漿工序是鋰電池生產(chǎn)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(fù)極活性物質(zhì)混合，經(jīng)高速攪拌均勻后，制成漿狀的正負(fù)極物質(zhì)。均勻的漿料保證了正負(fù)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(wěn)定，漿料內(nèi)部無自聚成團(tuán)現(xiàn)象。

目前使用的制漿機(jī)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(chǎn)品質(zhì)量。現(xiàn)有工藝不能連續(xù)制漿，并且分散效果受分散時(shí)間約束，導(dǎo)致其生產(chǎn)效率低，使得分散效果與生產(chǎn)效率相互制約，即要得到分散良好的漿料必須犧牲生產(chǎn)效率，而要提高生產(chǎn)效率則必須犧牲分散效果作為代價(jià)，同時(shí)批次與批次間漿料一致性不能保證，導(dǎo)致電池一致性不能保證，影響動(dòng)力鋰電池制備后續(xù)配組。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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

本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

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

所述的干粉混合分散設(shè)備上裝有微孔排氣裝置。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述的緩存罐A和緩存罐B的容積均為二級(jí)分散設(shè)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(jí)分散設(shè)備的轉(zhuǎn)速控制為100~1500轉(zhuǎn)/分鐘，二級(jí)分散設(shè)備的分散速度為1000~4000轉(zhuǎn)/分鐘，三級(jí)分散設(shè)備的分散速度為2500~7000轉(zhuǎn)/分鐘；緩存罐A和緩沖罐B的攪拌速度均為20~500轉(zhuǎn)/分鐘。

所述二級(jí)分散設(shè)備和三級(jí)分散設(shè)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(yù)混：活性物質(zhì)、導(dǎo)電物質(zhì)和粘結(jié)劑同時(shí)經(jīng)粉料計(jì)量輸送裝置輸送到干粉混合分散設(shè)備預(yù)混。

（2）漿料一級(jí)分散：預(yù)混后的粉料與溶劑同時(shí)輸送到一級(jí)分散設(shè)備內(nèi)，控制轉(zhuǎn)速為100~1500轉(zhuǎn)/分鐘，漿料分散后進(jìn)入緩存罐A內(nèi)，緩存罐A攪拌速度為20~500轉(zhuǎn)/分鐘；

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

（4）漿料三級(jí)分散：二級(jí)分散后的漿料經(jīng)過緩存罐B后進(jìn)入三級(jí)分散設(shè)備內(nèi)，分散速度為2500~7000轉(zhuǎn)/分鐘，在分散過程中的漿料溫度控制在20~60℃，對(duì)三級(jí)分散后的漿料粘度進(jìn)行在線檢測(cè)，粘度控制在3000~7000mPa·S；

（5）漿料真空消泡：三級(jí)分散后的漿料進(jìn)入真空消泡儲(chǔ)存罐內(nèi)進(jìn)行邊抽真空，邊低速攪拌，攪拌速度為10~100轉(zhuǎn)/分鐘。

漿料混合的均勻程度通過β射線密度檢測(cè)儀實(shí)時(shí)監(jiān)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(shí)用新型的有益成果：

1.采用該裝置生產(chǎn)效率高，制備的漿料分散均勻，可以實(shí)現(xiàn)200L~600L/h的生產(chǎn)效率大大提高的產(chǎn)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(huán)境中完成，大大降低了車間粉塵，同時(shí)對(duì)于油性漿料體系，降低了環(huán)境水分對(duì)漿料的影響。

3.漿料經(jīng)過三次分散，且轉(zhuǎn)速不同，使分散更均勻，在一級(jí)分散設(shè)備和二級(jí)分散設(shè)備之間、二級(jí)分散設(shè)備和三級(jí)分散設(shè)備之間設(shè)有緩沖罐，可以增加粘結(jié)劑溶解于溶劑的時(shí)間，對(duì)每個(gè)分散設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)整時(shí)，不影響其他分散設(shè)備的運(yùn)行，有利于漿料生產(chǎn)的連續(xù)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(xù)式制漿系統(tǒng)流程圖；1粉料儲(chǔ)存罐，100活性物質(zhì)粉料儲(chǔ)存罐，101導(dǎo)電物質(zhì)粉料儲(chǔ)存罐，102粘結(jié)劑粉料儲(chǔ)存罐，103粉料計(jì)量輸送裝置；2干粉混合分散設(shè)備，200微孔排放裝置；3溶劑儲(chǔ)存罐，300液體計(jì)量輸送裝置；4一級(jí)分散設(shè)備；5緩存罐A；6二級(jí)分散設(shè)備；7緩存罐B；8三級(jí)分散設(shè)備；9真空消泡儲(chǔ)存罐；10溫度檢測(cè)裝置；11在線粘度檢測(cè)儀；12β射線密度檢測(cè)儀；13漿料攪拌裝置；

圖2漿料分散效果SEM圖。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)，下面通過具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步的闡述。

實(shí)施例1

以鎳鈷錳三元材料的漿料制備為例，活性物質(zhì)為鎳鈷錳三元材料（95wt%），導(dǎo)電物質(zhì)為導(dǎo)電炭黑（3wt%），粘結(jié)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(chǔ)存罐1通過粉料計(jì)量輸送裝置103與干粉混合分散設(shè)備2相連接，干粉混合分散設(shè)備上裝有1個(gè)直徑為3寸的微孔排氣裝置200。干粉混合分散設(shè)備內(nèi)部氣壓高時(shí)，氣體可通過微孔排氣裝置排出，不會(huì)使粉料噴出。粉料儲(chǔ)存罐包括活性物質(zhì)粉料儲(chǔ)存罐100、導(dǎo)電物質(zhì)粉料儲(chǔ)存罐101和粘結(jié)劑粉料儲(chǔ)存罐102。

溶劑儲(chǔ)存罐3通過液體計(jì)量輸送裝置300與一級(jí)分散設(shè)備4相連接，干粉混合分散設(shè)備2通過連接管道與一級(jí)分散設(shè)備4相連接。

一級(jí)分散設(shè)備4、緩存罐A、二級(jí)分散設(shè)備6、緩存罐B、三級(jí)分散設(shè)備8和真空消泡儲(chǔ)存罐9依次管路連接；一級(jí)分散設(shè)備、二級(jí)分散設(shè)備和三級(jí)分散設(shè)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(chǔ)存罐也具有漿料攪拌裝置，對(duì)三級(jí)分散設(shè)備流入的漿料進(jìn)行真空消泡且進(jìn)行低速攪拌。

二級(jí)分散設(shè)備與三級(jí)分散設(shè)備均設(shè)有溫度檢測(cè)裝置10；二級(jí)分散設(shè)備漿料出口與緩存罐之間設(shè)有β射線密度檢測(cè)儀11及在線粘度檢測(cè)儀12，三級(jí)分散設(shè)備與真空消泡儲(chǔ)存罐之間設(shè)有β射線密度檢測(cè)儀11及在線粘度檢測(cè)儀12。漿料混合的均勻程度通過β射線密度檢測(cè)儀實(shí)時(shí)監(jiān)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(xiàn)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(yù)混：活性物質(zhì)、導(dǎo)電物質(zhì)、粘結(jié)劑三種物料經(jīng)過粉料計(jì)量輸送裝置輸送到干粉混合分散設(shè)備預(yù)混，稱量精度控制在±0.01Kg。

（2）漿料一級(jí)分散：預(yù)混后的粉料與溶劑同時(shí)輸送到一級(jí)分散設(shè)備內(nèi)，分散設(shè)備轉(zhuǎn)速控制在700轉(zhuǎn)/分鐘，漿料分散后進(jìn)入緩存罐內(nèi)，緩存罐攪拌速度為150轉(zhuǎn)/分鐘。

（3）漿料二級(jí)分散：一級(jí)分散后的漿料經(jīng)過緩存罐后進(jìn)入二級(jí)分散設(shè)備內(nèi)，進(jìn)行離心式高速分散，分散速度為3000轉(zhuǎn)/分鐘，在分散過程中的漿料溫度控制在50℃。對(duì)二級(jí)分散后的漿料密度和粘度進(jìn)行在線檢測(cè)，密度誤差控制在±0.5%，檢測(cè)密度的結(jié)果為2.21~2.23g/cm³。粘度測(cè)試數(shù)據(jù)取樣間隔時(shí)間為5分鐘，粘度控制測(cè)試結(jié)果如表1所示，在16300~18104mPa·S范圍內(nèi)。二級(jí)分散后的漿料進(jìn)入緩存罐內(nèi)，緩存罐攪拌速度為300轉(zhuǎn)/分鐘。

（4）漿料三級(jí)分散：二級(jí)分散后的漿料經(jīng)過緩存罐后進(jìn)入三級(jí)分散設(shè)備內(nèi)，進(jìn)行高速分散，分散速度為5000轉(zhuǎn)/分鐘。在分散過程中的漿料溫度控制在55℃。對(duì)三級(jí)分散后的漿料密度和漿料粘度進(jìn)行在線檢測(cè)，密度誤差控制在±0.5%，檢測(cè)密度的結(jié)果為2.21~2.22g/cm³。粘度測(cè)試數(shù)據(jù)取樣間隔時(shí)間為5分鐘，粘度控制測(cè)試結(jié)果如表1所示，在4860~5205 mPa·S范圍內(nèi)。三級(jí)分散后的漿料進(jìn)入到真空消泡儲(chǔ)存罐內(nèi)。

（5）漿料真空消泡：三級(jí)分散后的漿料進(jìn)入真空消泡儲(chǔ)存罐內(nèi)進(jìn)行邊抽真空，邊低速攪拌，攪拌速度為80轉(zhuǎn)/分鐘。經(jīng)過參數(shù)調(diào)整控制，漿料產(chǎn)能約320L/h。

對(duì)制備好的漿料進(jìn)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?？梢钥闯鰸{料的分散均勻程度較好，達(dá)到預(yù)期效果。

表1 漿料經(jīng)過二級(jí)及三級(jí)分散后粘度檢測(cè)結(jié)果