一種鋰離子電池配料設備的製作方法

2023-06-13 04:25:46

專利名稱：一種鋰離子電池配料設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及電池製造技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池配料設備。
背景技術：
鋰離子電池配料由四種主要物料A、 B、 C、 D組成，現有的鋰離子電 池配料設備包括制膠罐、攪拌機，制膠罐與攪拌機之間通過管道連通。 下面通過列表的形式說明A、 B、 C、 D代表的物料名稱、狀態、密度。
負極
代號物料狀態密度 g/ml
A石墨粉末0.8
B導電劑粉末0.19
CCMC粉末0.4
D去離子水液體1
正極
代號物料狀態密度 g/ml
A鈷酸鋰粉末0.8
B導電劑粉末0.19
CPVDF粉末0.4
DNMP液體1
現有鋰離子電池配料工藝流程參考圖1， A物料、B物料為粉料，A 物料、B物料都是在經人工過篩後、直接由人工稱量後倒入攪拌機；C物 料為粉料、D物料為溶劑，兩者由人工稱量後，倒入制膠罐，從制膠罐出 來的混合膠體進入攪拌機進行攪拌混合，物料攪拌達到使用要求後即可出 料。在攪拌過程中，主要通過人工直接向攪拌機加入少量D物料對攪拌物 料進行黏度調節。現有的技術中的鋰離子電池配料設備及配料方法存在以下不足之處-
1、 由於A物料、B物料的比重不一樣，直接將兩者倒入攪拌機與C 物料、D物料的混合膠體攪拌，會導致A物料、B物料混合不均勻；
2、 所有的計量、加料都是由人工實現，效率的，誤差高；
3、 由於A物料、B物料都是粉料，由人工直接倒入攪拌機會產生粉 塵外溢引起環境汙染和爆炸的可能性。

發明內容
本發明所要解決的技術問題之一是提供一種可以使A物料、B物料混 合得更均勻的鋰離子電池配料設備。
本發明所述鋰離子電池配料設備包括制膠罐、攪拌機，制膠罐的出口 連通攪拌機的入口，其特徵在於，還包括A物料、B物料混合機，A物料、 B物料混合機的出口連通攪拌機的入口 。
所述鋰離子電池配料設備包括兩組真空輸入裝置，兩組真空輸入裝置 的輸入端分別與A物料、B物料桶連通，兩組真空輸入裝置的輸出端連通 A物料、B物料混合機。通過真空真空輸入裝置輸入A物料、B物料，可 以避免粉塵外溢引起環境汙染和爆炸。
所述真空輸入裝置包括真空上料機、接受罐、真空輸送管道，真空上 料機包括真空泵和氣體過濾裝置，真空上料機的入口通過真空輸送管道與 A物料桶或B物料桶連通，真空上料機的出口與接受罐的入口連通，接受 罐的出口連通A物料、B物料混合機。這樣設計可以使空氣通過真空上料 機內氣體過濾裝置分離出，而物料受重力作用掉入接受罐。
所述接受罐和A物料、B物料混合機之間連接A物料振動篩或B物 料振動篩，混合機裝有電子稱重模塊、電子稱重模塊信號連接控制中心， 控制中心信號控制連接振動篩。這樣控制中心可以通過實現對混合機的重 量的檢測，調節振動電動篩頻率大小來控制物料加入的速度。
所述B物料振動篩和A物料、B物料混合機之間還連接有B料計量 罐，B料計量罐信號連接控制中心，控制中心信號控制連接B料計量罐的 放料閥門。由於A、 B稱料的重量配比相差大，所以對B物料另增加了一套計量罐，以便實現對B物料的精確計量。
所述A物料、B物料混合機為雙螺旋錐體混合機，雙螺旋錐體混合機 罐體夾套內設有導熱油加熱器。雙螺旋錐體混合機可以將比重不一樣的混 合物料攪拌得更均勻，導熱油加熱器可以對加入混合機內的物料進行加熱 烘乾。
所述A物料、B物料混合機與攪拌機之間連接有粉體除鐵器。這樣 可以將A物料、B物料混合物中的鐵質除去。
所述制膠罐與攪拌機之間連接有混合膠體輸送隔膜泵、混合膠體計量 罐，混合膠體計量罐信號連接控制中心，控制中心信號控制連接混合膠體 計量罐的放料閥門。這樣可以自動對混合膠體的加入速度進行控制。
所述鋰離子電池配料設備還包括D物料儲料罐、D物料計量罐，D物 料儲料罐、D物料計量罐之間連接D物料輸送隔膜泵，D物料計量罐連通 制膠罐，D物料計量罐信號連接控制中心，控制中心信號控制連接D物料 計量罐的放料閥門。這樣可以自動對D物料的加入速度進行控制。
所述鋰離子電池配料設備還包括D物料調節計量罐，D物料調節計量 罐連接在D物料輸送隔膜泵和攪拌機之間，D物料調節計量罐信號連接控 制中心，控制中心信號控制連接D物料調節計量罐的放料閥門。這樣可以 實現自動加入少量D物料來對攪拌物料進行黏度調節。
所述鋰離子電池配料設備還包括C物料計量罐、C物料振動加料器， C物料計量罐經由C物料振動加料器連通到攪拌機，C物料計量罐信號連 接控制中心，控制中心信號控制連接C物料振動加料器。這樣可以通過調 節C物料振動加料器頻率大小來控制物料加入的速度。
所述D物料計量罐、D物料調節計量罐、混合膠體計量罐的閥門由大 小放料閥組成。這樣可以實現對放料的精確控制，先通過打開大放料閥放 料，當注入物料達到設定值時，再關閉大放料閥，打開小放料閥。
所述攪拌機上設有氮氣輸入口。這樣可以確保物料不與空氣接觸，發 生化學反應。
所述控制中心包括計算機、觸控螢幕、測量儀器儀表、報警器，計算機 分別與觸控螢幕、測量儀器儀表、報警器信號連接。這樣可以對整個配料裝置實現運行狀態自動檢測、故障處理、自動控制等。
本發明由於增設了 A物料、B物料混合機，所以可以在A物料、B物 料倒入攪拌機前先在混合機內將兩者混合攪拌，從混合機內出來的A物料、 B物料的混合物，再進入攪拌機與C物料、D物料的混合膠體攪拌，這樣 可以使鋰離子電池的A物料、B物料混合更均勻，從而提高鋰離子電池的 產品質量。


圖l是現有技術中的工藝流程圖。 圖2是本發明實施例的工藝流程圖。 圖3是本發明實施例的結構框圖。 圖4是本發明實施例的電氣控制結構框圖。
圖中1、物料桶，2、真空輸送管道，3、 A物料真空上料機，4、 A物 料接受罐，5、 A物料篩料機，6、雙螺旋混合機，7、 B物料真空上料機， 8、 B物料接受罐，9、 B物料篩料機，10、 B物料計量罐，11、導熱油加熱 器，12、粉體除鐵器，13、高速攪拌機，14、 D物料調節計量罐，15、混合 膠體計量罐，16、 C物料計量罐，17、振動加料器，18、 D物料計量罐， 19、制膠罐，20、混合膠體輸送隔膜泵，21、 D物料儲罐。
具體實施例方式
下面結合附圖和較佳的實施例對本發明作進一步說明。
如圖3所示，本實施例中的鋰離子電池配料設備包括物料桶l、真
空輸送管道2、 A物料真空上料機3、 A物料接受罐4、 A物料篩料機5、 雙螺旋混合機6 (雙螺旋混合機市場上有售)、B物料真空上料機7、 B物 料接受罐8、 B物料篩料機9、 B物料計量罐IO、導熱油加熱器ll、粉體 除鐵器12、高速攪拌機13、 D物料調節計量罐14、混合膠體計量罐15、 C物料計量罐16、振動加料器17、 D物料計量罐18、制膠罐19、混合膠 體輸送隔膜泵20、 D物料儲罐21。
真空輸送管道2的輸入端為一個輸入埠，置於物料桶l內，物料桶1可以根據需要放置A物料或B物料;真空輸送管道2的輸出埠為兩個， 分別連通A物料真空上料機3 、 B物料真空上料機7。 A物料真空上料機 3 、 B物料真空上料機7都包括真空泵和氣體過濾裝置，A物料真空上料 機3的出口與A物料接受罐4的入口連通，B物料真空上料機7的出口與 B物料接受罐8的入口連通。A物料接受罐4的出口連接A物料篩料機5 的入口， B物料接受罐8的出口連接B物料篩料機9的入口， A物料篩料 機5的出口連接雙螺旋混合機6 (即A物料、B物料混合機)的入口， B 物料篩料機9的出口連接B物料計量罐10的入口 ， B物料計量罐10的出 口連接雙螺旋混合機6的入口 。 B物料計量罐10信號連接控制中心，控制 中心信號控制連接B料計量罐10的放料閥門。雙螺旋錐體混合機6有四 套固定支架，在各支架上分別安裝有電子稱重模塊，電子稱通過模擬量信 號傳送到控制中心對振動篩頻率進行控制，振動篩的作用不但對物料進行 過篩處理而且可以通過調節振動電動機頻率大小來控制物料加入的速度， 從而確保加入物料重量準確。雙螺旋錐體混合機10罐體夾套內設有導熱油 加熱器11。雙螺旋錐體混合機10經由粉體除鐵器12與高速攪拌機13連 通。
D物料儲罐21經由D物料輸送隔膜泵連通D物料計量罐18、 D物料 調節計量罐14， D物料調節計量罐14連通真空攪拌器13， D物料計量罐 18連通制膠罐19。 C物料計量罐16經由C物料振動加料器17連通制膠 罐19。制膠罐19經由混合膠體輸送隔膜泵20、混合膠體計量罐15連通真 空攪拌器13。 C物料計量罐16、 D物料計量罐18、 D物料調節計量罐14、 混合膠體計量罐15信號連接控制中心，控制中心信號控制連接所述計量罐 的放料閥門和C物料振動加料器17。所述D物料計量罐18、 D物料調節 計量罐14、混合膠體計量罐15的閥門由大小放料閥組成。所述高速攪拌 機上設有氮氣輸入口。所述D物料計量罐18、 D物料調節計量罐14、混 合膠體計量罐15 、 C物料計量罐16採用減重計量泵。
下面參考圖2、圖3簡述一下實施例中的鋰離子電池配料設備的運行 過程和運行原理。
混合——先將A、 B兩種不同的粉體物料放置在解包區，將物料桶l封蓋打開，人工將真空輸送管道2起始端插入物料桶內，啟動真空上料機 3、 7，此時在真空上料機內產生負壓，受負壓的影響物料與空氣混合物通 過管道進入真空上料機內，空氣通過真空上料機內精密氣體過濾裝置分離 出，物料受重力作用掉入接受罐4、 8內。分別打開A物料接受罐4和B 物料接受罐8出料閥，啟動振動篩5、 9， A物料通過100目篩網的振動 篩5後進入雙螺旋錐體混合機6內，控制中心可以根據電子稱重模塊的信 號調節振動電動機頻率大小來控制物料加入的速度，從而確保加入物料重 量準確。由於A、 B稱料的重量配比相差大，通常A物料加入重量為300Kg 以上，B物料加入重量為2Kg左右，由於量程相差大所產生的誤差也大， 因此在設計時分別使用兩套不同量程的電子稱量模塊來確保各自加入的重 量精度可控。B物料計量時另增加了一套計量罐IO，同樣的方法B物料通 過振動篩9進入B物料計量罐10精確計量後再加入到雙螺旋錐體混合機 內。雙螺旋錐體混合機罐體夾套內導熱油加熱器11能對加入機械內的物料 進行加熱烘乾，並能長時間進行抽真空攪拌運行。在出料前先注入氮氣物 料進行保護，再啟動雙螺旋混錐體出料閥，物料通過雙螺旋混錐體混合機 出料口輸出，進入粉體除鐵器12除鐵後再加入到高速攪拌機13。
制膠一手動操作將C物料加入到計量罐16內，系統採用減重計量法 進行計量，啟動計量罐16出料口閥門與振動加料器17，物料隨振動加料 器進入制膠罐內，通過計量罐16稱重模塊反饋信號對振動加料器17振幅 的調節來控制加入物料的速度；D物料是一種溶劑首先通過人工加入到儲 罐21內，再通過膈膜泵分別抽送到計量罐14、 16，各計量罐上裝有三支 電子稱重模塊，通過計量罐稱重模塊反饋信號控制放料閥的開關，採用大 小放料閥進行放料，由大放料閥控制注入物料設定值的90%，當注入物料 達到設定重量90%關閉大放料閥再啟動小放料閥，從而使物料加入精度得 到控制。系統通過自動控制按一定的比例、加入次數、加入先後順序將C、 D兩種物料加入到制膠罐19內。制膠罐19為一個全密閉攪拌容器罐，其 攪拌電機設有高低速動行裝置，攪拌葉片上加裝有高速分散切刀主要針對 高黏度膠狀體物體進行分散，並能在真空狀態下長時間攪拌不產生任何洩 漏，當生產需要對物料進行保護時可注入適當氮氣進入制膠罐內，確保物料不與空氣進行接觸。物料攪拌完後打開出料閥、啟動混合膠體輸送隔膜
泵20將膠體物料抽入到計量罐15內進行精確計量後進入到高速攪拌機13 內。
製漿一當A+C、 C+D混合物分別加入到攪拌機13內後，啟動攪拌機 進行高速攪拌，在運行中多次對攪拌物料進行黏度調節，主要通過計量罐 14向攪拌機內注入少量的溶劑。當攪拌物料達到使用要求後即可出料。
實施例中的鋰離子電池配料設備可以採用全自動電氣控制系統，參考 圖4。控制中心配有計算機，計算機應用祖態操作軟體WICC，計算機通過 現場總線PROFIBUS與PLC (可編程序控制器)，觸控螢幕、變頻器、電子秤、 溫度、壓力、液位傳感器等各儀器儀表連接進行採集數據與控制；通過PLC 連接電磁閥、電機等執行元件進行現場控制與管理。控制中心可以對生產 現場設備運行數據進行實時控制採集、實時和歷史數據處理、報警和安全 機制、生產流程自動控制以及列印輸出等。
實施例中的鋰離子電池配料設備具有以下優點
1、全自動化運行，高精度計量，改變了原有的手工配料操作煩瑣、 物料計量精度不可控的模式，能對所有運行數據作歷史記錄並設相應的報 警提示；
2、高可靠性，運行穩定、安全，輸送系統是在完全密閉的環境下作 業的，絕不會對物料的特性造成破壞，而且最大的好處是沒有汙染，即沒 有粉塵外溢引起環境汙染和爆炸的可能性。
3、 解決了粉體物料傳送難等行業性問題；
4、 運行操作間單，易於維護。'
上述實施例是對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具 體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說， 在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當 視為屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1、一種鋰離子電池配料設備，包括制膠罐、攪拌機，制膠罐的出口連通攪拌機的入口，其特徵在於，還包括A物料、B物料混合機，A物料、B物料混合機的出口連通攪拌機的入口。
2、 根據權利要求1所述鋰離子電池配料設備，其特徵在於所述鋰 離子電池配料設備包括兩組真空輸入裝置，兩組真空輸入裝置的輸入端分 別與A物料、B物料桶連通，兩組真空輸入裝置的輸出端連通A物料、B 物料混合機。
3、 根據權利要求2所述鋰離子電池配料設備，其特徵在於所述真 空輸入裝置包括真空上料機、接受罐、真空輸送管道，真空上料機包括真 空泵和氣體過濾裝置，真空上料機的入口通過真空輸送管道與A物料桶或 B物料桶連通，真空上料機的出口與接受罐的入口連通，接受罐的出口連 通A物料、B物料混合機。
4、 根據權利要求3所述鋰離子電池配料設備，其特徵在於所述接 受罐和A物料、B物料混合機之間連接A物料振動篩或B物料振動篩， 混合機裝有電子稱重模塊、電子稱重模塊信號連接控制中心，控制中心信 號控制連接振動篩。
5、 根據權利要求4所述鋰離子電池配料設備，其特徵在於所述B 物料振動篩和A物料、B物料混合機之間還連接有B料計量罐，B料計量 罐信號連接控制中心，控制中心信號控制連接B料計量罐的放料閥門。
6、 根據權利要求1所述鋰離子電池配料設備，其特徵在於所述A 物料、B物料混合機為雙螺旋錐體混合機，雙螺旋錐體混合機罐體夾套內設有導熱油加熱系統。
7、 根據權利要求1-6中任意權利要求所述鋰離子電池配料設備，其 特徵在於所述A物料、B物料混合機與攪拌機之間連接有粉體除鐵器。
8、 根據權利要求1所述鋰離子電池配料設備，其特徵在於所述制 膠罐與攪拌機之間連接有混合膠體輸送隔膜泵、混合膠體計量罐，混合膠 體計量罐信號連接控制中心，控制中心信號控制連接混合膠體計量罐的放 料閥門。
9、 根據權利要求8所述鋰離子電池配料設備，其特徵在於所述鋰離子電池配料設備還包括D物料儲料罐、D物料計量罐，D物料儲料罐、 D物料計量罐之間連接D物料輸送隔膜泵，D物料計量罐連通制膠罐，D 物料計量罐信號連接控制中心，控制中心信號控制連接D物料計量罐的放 料閥門。
10、 根據權利要求9所述鋰離子電池配料設備，其特徵在於所述鋰 離子電池配料設備還包括D物料調節計量罐，D物料調節計量罐連接在D 物料輸送隔膜泵和攪拌機之間，D物料調節計量罐信號連接控制中心，控 制中心信號控制連接D物料調節計量罐的放料閥門。
11、 根據權利要求10所述鋰離子電池配料設備，其特徵在於所述 鋰離子電池配料設備還包括C物料計量罐、C物料振動加料器，C物料計 量罐經由C物料振動加料器連通到攪拌機，C物料計量罐信號連接控制中 心，控制中心信號控制連接C物料振動加料器。
12、 根據權利要求IO所述鋰離子電池配料設備，其特徵在於所述D 物料計量罐、D物料調節計量罐、混合膠體計量罐的閥門由大小放料閥組 成。
13、 根據權利要求11所述鋰離子電池配料設備，其特徵在於C物 料計量罐、D物料計量罐、D物料調節計量罐、混合膠體計量罐採用減重 計量泵。
14、 根據權利要求11所述鋰離子電池配料設備，其特徵在於所述制膠罐上設有氮氣輸入口。
15、 根據權利要求4或5或8或9或10或11所述鋰離子電池配料設 備，其特徵在於所述控制中心包括計算機、觸控螢幕、測量儀器儀表、報 警器，計算機分別與觸控螢幕、測量儀器儀表、報警器信號連接。
全文摘要
本發明公開了一種鋰離子電池配料設備，包括制膠罐、攪拌機，制膠罐的出口連通攪拌機的入口，其特徵在於，還包括A物料、B物料混合機，A物料、B物料混合機的出口連通攪拌機的入口。本發明由於增設了A物料、B物料混合機，所以可以在A物料、B物料倒入攪拌機前先在混合機內將兩者混合攪拌，從混合機內出來的A物料、B物料的混合物，再進入攪拌機與C物料、D物料的混合膠體攪拌，這樣可以使鋰離子電池的A物料、B物料混合更均勻，從而提高鋰離子電池的產品質量。
文檔編號H01M10/38GK101436680SQ200710124469
公開日2009年5月20日 申請日期2007年11月13日 優先權日2007年11月13日
發明者員 武 申請人:深圳市比克電池有限公司