CN115364735A - 一种无桨搅拌系统及负极浆料无桨搅拌方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无桨搅拌系统及负极浆料无桨搅拌方法，包括罐体，罐体外侧设有加热夹套，罐体内设有挡料滤网，罐体内部在挡料滤网的下方设有混合了水溶剂的浆料，罐体在挡料滤网的上方通过管道串联设有真空泵和冷凝罐，罐体上端设有下料管道，本发明的好处是通过真空泵实现罐体内的抽真空，气压降低时，水体的沸点也相应降低，在加热夹套加热时，浆料内的水体沸腾产生气泡，通过浆料剧烈沸腾产生的大量气泡生成、合并、破灭过程释放的机械能对浆料进行分散，完成负极浆料的无桨搅拌；因为搅拌通过水体沸腾产生的气泡实现，没有高速剪切，能够防止搅拌材料遭到破坏，也不会因为剪切而产生额外的热量，方便控制搅拌环境的温度。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池制备技术领域，尤其是一种无桨搅拌系统及负极浆料无桨搅拌方法。
背景技术
当前，为了响应国家号召，减少碳排放，纯电动新能源汽车逐渐普及，进入千家万户。动力电池作为新能源汽车的重要组成部分，随着新能源车爆发式增长，动力电池产能规模呈指数式增长。动力电池生产中第一个工序是搅拌。例如，中国专利文献中，专利号为CN202022436591.0于2021年7月23日授权公告的《锂电池负极浆料搅拌装置》专利，该申请公开了一种电池负极浆料搅拌装置，属于锂电池领域，其包括支架，支架上设置有搅拌缸，支架上还设置有搅拌机构，搅拌机构包括转轴和驱动电机，转轴的左侧自上往下依次固定设置有若干第一搅拌片，转轴的右侧对应第一搅拌片设置有若干第二搅拌片，第一搅拌片的左端固定设置有第一弹性片，第一弹性片向上延伸出第一搅拌片，第一弹性片的前端向前延伸至与搅拌缸的侧壁相抵，且第一弹性片的前端朝右产生弹性形变，第二搅拌片的右端固定设置有第二弹性片，第二弹性片向上延伸出第二搅拌片，第二弹性片的后端向后延伸至与搅拌缸的侧壁相抵，且第二弹性板的后端朝左产生弹性形变。
现有技术中，双行星搅拌机是搅拌工序应用最多的设备。双行星搅拌机主要部件是麻花桨、分散轴（轴上安装分散盘）、行星齿轮箱、搅拌罐、液压升降系统等机构，其他配套设备包括冷却水、粉料系统、真空系统。搅拌时，电机带动行星齿轮箱，行星齿轮带动麻花桨进行自转与公转。麻花桨带动浆料形成稳定的流场。电机带动分散轴高速带动，分散盘高速转运产生剪切力，对浆料团聚颗粒进行分散。现有技术的不足之处在于：双行星搅拌搅拌时，电机将电能转换成机械能，机械能通过麻花桨、分散盘转化为浆料动能、热量，热量导致浆料升温，系统需要通过冷却水对浆料降温，此外过程搅拌、分散电机、冷却水、真空系统消耗大量电量，能够高；搅拌过程高速剪切，存在搅拌破坏材料的可能。
发明内容
基于现有技术的上述不足，本发明提供了一种无桨搅拌系统及负极浆料无桨搅拌方法，搅拌过程能耗低，过程无高速剪切，搅拌材料不会受到破坏；能够利用工厂涂布蒸汽产生的废热水实现搅拌，进一步减少能量损耗。
为实现上述发明目的，本发明提出以下技术方案。
一种无桨搅拌系统，其特征是，包括罐体，罐体外侧设有加热夹套，罐体内设有挡料滤网，罐体内部在挡料滤网的下方设有混合了水溶剂的浆料，罐体在挡料滤网的上方通过管道串联设有真空泵和冷凝罐，罐体上端设有下料管道。
本申请通过真空泵实现罐体内的抽真空，气压降低时，水体的沸点也相应降低，负极浆料采用的水作为溶剂时，当搅拌罐体内部气压小于0.005~0.01MPa时，浆料沸点为32.9~45.8℃，当真空度与温度达到对应区间时，浆料剧裂沸腾、翻滚实现浆料混合与分散，在加热夹套加热时，浆料内的水体沸腾产生气泡，通过浆料剧烈沸腾产生的大量气泡生成、合并、破灭过程释放的机械能对浆料进行分散，完成负极浆料的无桨搅拌；因为搅拌通过水体沸腾产生的气泡实现，没有高速剪切，能够防止搅拌材料遭到破坏，也不会因为剪切而产生额外的热量，方便控制搅拌环境的温度；冷凝罐体用于真空泵抽取的带溶剂的气体，经过冷却冷凝形成溶剂进行重复利用。
作为优选，真空泵与罐体之间的管道设有第一控制阀门，真空泵与冷凝罐之间的管道上设有第二控制阀门，冷凝罐与罐体之间的管道上设有第三控制阀门，下料管道上设有第四控制阀门，真空泵上设有真空泵排气口和搅拌过程排气口，搅拌过程排气口连通真空泵和冷凝罐之间的管道，第二控制阀门和冷凝罐之间的管道上设有旁通的液体物料下料口，液体物料下料口上设有第五控制阀门。通过各个控制阀门，保证罐体、真空泵和冷凝罐之间管道通断控制的可靠性，真空泵上设置真空泵排气口和搅拌过程排气口，两个排气口能够切换，使得真空泵一方面能够用于罐体抽真空，另一方面也能作为输送泵实现溶剂循环；通过液体物料下料口能够实现罐体内物料的直接补充，提高补充效率。
作为优选，加热夹套包括包覆在罐体外侧底部和下端外侧的套体，套体上设有进液口和出液口。进液口内可以通入工厂涂布蒸汽产生的废热水，利用工厂废热提供加热环境，减少能耗。
作为优选，罐体在浆料的下侧设有温度传感器。通过温度传感器检测浆料温度，保证无桨搅拌的可靠性。
作为优选，罐体底部形状为球面形，罐体底部外侧的中间位置设有带出料控制阀门的出料管；罐体底部外侧设有绕出料管圆周阵列设置的若干根立脚。出料管位于罐体底部的最低处，方便搅拌完成后排出，立脚增加罐体高度，方便排料。
作为优选，挡料滤网在罐体内升降设置。升降设置的挡料滤网能够抖下挡料滤网下侧随水蒸气一起蒸腾上去的浆料，防止挡料滤网的孔眼被堵住，保证挡料滤网的可靠性；也能保证罐体内浆料的完整性，减少浆料的流失损耗。
作为优选，挡料滤网包括安装框和位于边沿固定连接安装框的滤网层，安装框外周上设有内陷设置的若干个安装槽，安装槽内固定设有滑动球，罐体的内部上设有若干根连接套杆，连接套杆的外侧设有外侧开口的滑动槽，滑动槽的横截面形状为圆形，滑动球滑动设置在滑动槽内。滑动球和滑动槽为线接触，接触面积小，摩擦力小，提高挡料滤网升降的可靠性，连接套杆为独立于罐体的连接结构，保证罐体整体结构的稳定性，避免罐体在抽真空时出现容易变形的区域。
作为优选，安装框内设有若干段真空腔。浆料中水体沸腾时，产生蒸汽，水蒸气向上配合真空泵的吸力，会对挡料滤网形成向上的推动力，从而完成挡料滤网的升降，无需其他动力就能实现挡料滤网的升降，真空腔能够减小挡料滤网的密度，进一步保证挡料滤网升降的可靠性。
一种基于上述无桨搅拌系统的负极浆料无桨搅拌方法，其特征是，包括以下步骤：
A、将罐体抽真空，按比例下入粉体物料，然后从液体物料下料口喷入对应部分溶剂；过程控制粉料能够被充分浸润；溶剂中水体按正常需求的比例多加一定百分比；
B、下料完成后开启真空泵，当罐体内部真空度达到0.01MPa时，真空排气口切换至搅拌过程排气口；
C、加热夹套中通入热水，热水循环流动，将罐体内部浆料加热；罐体内部浆料受热后沸腾，产生大量的气泡；气泡在罐体底部产生，在上升过程气泡不断变大、破裂，对浆料进行搅拌混合；热水不断循环，控制浆料温度在32.9~45.8℃，保证浆料一直处理沸腾状态；
D、真空泵不断抽真空，抽取的水蒸汽抽至冷凝罐，冷凝罐中冷冻水不断循环降低冷凝罐内部温度；从罐体内部抽出的水蒸气被冷凝成液态水；
E、搅拌一定时间后，冷凝罐内部水份积聚，按重量比例排出混合时多加入的溶剂；
F、浆料搅拌完成后，开启冷凝罐下方连通罐体的管道上的控制阀，罐体内部形成微循环，一定时间后完成搅拌程序。
通过本申请能够实现负极浆料的无桨搅拌，无需更换搅拌桨，利于控制搅拌温度，能够利用工业废水废热，具有环保性能。
作为优选，步骤A中，溶剂中水体按正常需求的比例多加50%到120%。保证水体沸腾形成的气泡搅拌的效率。
本发明的有益效果是：完成负极浆料的无桨搅拌；因为搅拌通过水体沸腾产生的气泡实现，没有高速剪切，能够防止搅拌材料遭到破坏，也不会因为剪切而产生额外的热量，方便控制搅拌环境的温度；冷凝罐用于真空泵抽取的带溶剂的气体，经过冷却冷凝形成溶剂进行重复利用；能够利用工业废水废热，具有环保性能。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
图2是本发明罐体的详细外观示意图。
图3是本发明中挡料滤网和在罐体内的安装示意图。
图4是本发明中挡料滤网的结构示意图。
图中：罐体1 出料控制阀门100 出料管101 立脚102 加热夹套11 套体111 进液口112 出液口113 挡料滤网12 安装框121 滤网层122 安装槽123 滑动球124 连接套杆125 滑动槽126 浆料2 温度传感器3 真空泵4 真空泵排气口401 搅拌过程排气口402 冷凝罐5 液体物料下料口501 下料管道6 第一控制阀门71 第二控制阀门72 第三控制阀门73 第四控制阀门74 第五控制阀门75。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1，
如图1到图4所示，一种无桨搅拌系统，包括罐体1，罐体1整体结构类圆柱形，罐体1底部形状为球面形，罐体1底部外侧的中间位置设有带出料控制阀门100的出料管101；除了本实施例应用的出料方式，还可以通过在罐体1侧面设有下料舱门来实现下料。罐体1底部外侧设有绕出料管101圆周阵列设置的三根立脚102。罐体1外侧设有加热夹套11，加热夹套11包括包覆在罐体1外侧底部和下端外侧的套体111，套体111上设有进液口112和出液口113。罐体1内设有挡料滤网12，罐体1内部在挡料滤网12的下方设有混合了水溶剂的浆料2，罐体1在浆料2的下侧设有温度传感器3。罐体1在挡料滤网12的上方通过管道串联设有真空泵4和冷凝罐5，罐体1上端设有下料管道6。真空泵4与罐体1之间的管道设有第一控制阀门71，真空泵4与冷凝罐5之间的管道上设有第二控制阀门72，冷凝罐5与罐体1之间的管道上设有第三控制阀门73，下料管道6上设有第四控制阀门74，真空泵4上设有真空泵排气口401和搅拌过程排气口402，搅拌过程排气口402连通真空泵4和冷凝罐5之间的管道，第二控制阀门72和冷凝罐5之间的管道上设有旁通的液体物料下料口501，液体物料下料口501上设有第五控制阀门75。挡料滤网12在罐体1内升降设置。挡料滤网12包括安装框121和位于边沿固定连接安装框121的滤网层122，安装框121外周上设有内陷设置的四个安装槽123，安装框121的形状为圆环形，四个安装槽123绕安装框121的轴线圆周阵列设置，安装槽123内固定设有滑动球124，滑动球124一侧设有圆柱段实现与安装框121的固定连接。罐体1的内部上设有四根连接套杆125，连接套杆125为独立于罐体1的连接结构，保证罐体1整体结构的稳定性，避免罐体1在抽真空时出现容易变形的区域。连接套杆125通过螺钉固定在罐体1内壁上。连接套杆125的外侧设有外侧开口的滑动槽126，连接套杆125的上下两端封闭滑动槽126的上下两端，连接套管上端设置挡块用于对应滑动槽126上端，挡块与连接套管通过螺钉固定，滑动球124安装到滑动槽126内后再装上挡块，提高挡料滤网12的安装效率。滑动槽126的横截面形状为圆形，滑动球124滑动设置在滑动槽126内。滑动球124和滑动槽126为线接触，接触面积小，摩擦力小，提高挡料滤网12升降的可靠性，安装框121内设有四段真空腔。真空腔对应在相邻滑动槽126之间的安装框121内。
实施例2，
一种基于上述无桨搅拌系统的负极浆料无桨搅拌方法，包括以下步骤：
A、将罐体1抽真空，按比例从下料管道6下入粉体物料，然后从液体物料下料口501喷入对应部分溶剂；过程中粉料能够被充分浸润；溶剂中水体按正常需求的比例多加一定百分比；本实施例中，溶剂中水体按正常需求的比例多加100%。
B、下料完成后开启真空泵4，当罐体1内部真空度达到0.01MPa时，真空排气口切换至搅拌过程排气口402；
C、加热夹套11中通入热水，热水循环流动，将罐体1内部浆料2加热；罐体1内部浆料2受热后沸腾，产生大量的气泡；气泡在罐体1底部产生，在上升过程气泡不断变大、破裂，对浆料2进行搅拌混合；热水不断循环，控制浆料2温度在32.9~45.8℃，保证浆料2一直处理沸腾状态；
D、真空泵4不断抽真空，抽取的水蒸汽抽至冷凝罐5，冷凝罐5中通过冷凝管实现冷冻水不断循环降低冷凝罐5内部温度；从罐体1内部抽出的水蒸气被冷凝成液态水；
E、搅拌一定时间后，冷凝罐5内部水份积聚，按重量比例排出混合时多加入的溶剂；
F、浆料2搅拌完成后，开启冷凝罐5下方连通罐体1的管道上的第三控制阀门73，罐体1内部形成微循环，一定时间后完成搅拌程序。
本申请能够完成负极浆料2的无桨搅拌；搅拌通过水体沸腾产生的气泡实现，没有高速剪切，能够防止搅拌材料如搅拌桨的损坏更换，现有技术中搅拌桨损坏会直接影响到整罐浆料2的使用，造成严重的物料浪费，本申请可以避免这个问题，此外，通过无桨搅拌也不会因为剪切而产生额外的热量，方便控制搅拌环境的温度；冷凝罐5用于真空泵4抽取的带溶剂的气体，经过冷却冷凝形成溶剂进行重复利用；能够利用工业废水废热，具有环保性能。
Claims (10)
1.一种无桨搅拌系统，其特征是，包括罐体，罐体外侧设有加热夹套，罐体内设有挡料滤网，罐体内部在挡料滤网的下方设有混合了水溶剂的浆料，罐体在挡料滤网的上方通过管道串联设有真空泵和冷凝罐，罐体上端设有下料管道。
2.根据权利要求1所述的一种无桨搅拌系统，其特征是，所述真空泵与罐体之间的管道设有第一控制阀门，真空泵与冷凝罐之间的管道上设有第二控制阀门，冷凝罐与罐体之间的管道上设有第三控制阀门，下料管道上设有第四控制阀门，真空泵上设有真空泵排气口和搅拌过程排气口，搅拌过程排气口连通真空泵和冷凝罐之间的管道，第二控制阀门和冷凝罐之间的管道上设有旁通的液体物料下料口，液体物料下料口上设有第五控制阀门。
3.根据权利要求1所述的一种无桨搅拌系统，其特征是，所述加热夹套包括包覆在罐体外侧底部和下端外侧的套体，套体上设有进液口和出液口。
4.根据权利要求1所述的一种无桨搅拌系统，其特征是，所述罐体在浆料的下侧设有温度传感器。
5.根据权利要求1所述的一种无桨搅拌系统，其特征是，所述罐体底部形状为球面形，罐体底部外侧的中间位置设有带出料控制阀门的出料管；罐体底部外侧设有绕出料管圆周阵列设置的若干根立脚。
6.根据权利要求1所述的一种无桨搅拌系统，其特征是，所述挡料滤网在罐体内升降设置。
7.根据权利要求1所述的一种无桨搅拌系统，其特征是，所述挡料滤网包括安装框和位于边沿固定连接安装框的滤网层，安装框外周上设有内陷设置的若干个安装槽，安装槽内固定设有滑动球，罐体的内部上设有若干根连接套杆，连接套杆的外侧设有外侧开口的滑动槽，滑动槽的横截面形状为圆形，滑动球滑动设置在滑动槽内。
8.根据权利要求1所述的一种无桨搅拌系统，其特征是，所述安装框内设有若干段真空腔。
9.一种基于上述权利要求1到8任一项所述的无桨搅拌系统的负极浆料无桨搅拌方法，其特征是，包括以下步骤：
A、将罐体抽真空，按比例下入粉体物料，然后从液体物料下料口喷入对应部分溶剂；过程控制粉料能够被充分浸润；溶剂中水体按正常需求的比例多加一定百分比；
B、下料完成后开启真空泵，当罐体内部真空度达到0.01MPa时，真空排气口切换至搅拌过程排气口；
C、加热夹套中通入热水，热水循环流动，将罐体内部浆料加热；罐体内部浆料受热后沸腾，产生大量的气泡；气泡在罐体底部产生，在上升过程气泡不断变大、破裂，对浆料进行搅拌混合；热水不断循环，控制浆料温度在32.9~45.8℃，保证浆料一直处理沸腾状态；
D、真空泵不断抽真空，抽取的水蒸汽抽至冷凝罐，冷凝罐中冷冻水不断循环降低冷凝罐内部温度；从罐体内部抽出的水蒸气被冷凝成液态水；
E、搅拌一定时间后，冷凝罐内部水份积聚，按重量比例排出混合时多加入的溶剂；
F、浆料搅拌完成后，开启冷凝罐下方连通罐体的管道上的控制阀，罐体内部形成微循环，一定时间后完成搅拌程序。
10.根据权利要求9所述的一种负极浆料无桨搅拌方法，其特征是，所述步骤A中，溶剂中水体按正常需求的比例多加50%到120%。
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|---|---|---|---|
| CN202210699821.3A CN115364735A (zh) | 2022-06-20 | 2022-06-20 | 一种无桨搅拌系统及负极浆料无桨搅拌方法 |
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| CN115364735A true CN115364735A (zh) | 2022-11-22 |
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