一种锂离子电池碳基负极电极的生产设备及工艺的制作方法

专利2025-10-06  10


本发明涉及负极电极材料制备,更具体地说,它涉及一种锂离子电池碳基负极电极的生产设备及工艺。


背景技术:

1、石墨负极材料造粒反应釜是一种锂离子电池石墨负极关键工序的造粒设备,通过对容器的结构设计与参数配置,实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能,因此反应釜是锂离子电池碳基负极材料制备过程中不可或缺。

2、现有大多数反应釜通过单轴竖直的方式对负极电极原料搅拌,这种方式导致搅拌轴的外围留有一段空白搅拌区域,因而搅拌均匀度不高,导致搅拌周期长,需要花费更多地时间才能将碳基负极电极原料混合均匀,生产效率低。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种高了搅拌结构与碳基负极电极原料之间的接触面积,不存在搅拌死角的问题,保障了对碳基负极电极原料的混合效果的锂离子电池碳基负极电极的生产设备及工艺。

2、为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:

3、一种锂离子电池碳基负极电极的生产设备,包括搅拌罐体,搅拌罐体的顶壁上转动连接有旋转轴,搅拌罐体的上表面设置有驱动旋转轴旋转的低速电机,旋转轴的外表面固定连接有多个呈圆周阵列设置的搅拌杆,所述旋转轴上设置有稳流机构,稳流机构包括第一齿轮,第一齿轮套设在旋转轴上端的外表面上,搅拌罐体的顶壁转动连接有与第一齿轮啮合连接的第二齿轮,第二齿轮远离第一齿轮的一侧啮合连接有内齿环,内齿环的下表面设置有多个呈圆周阵列设置的第一转杆,第一转杆的下端设置有第二转杆,第一转杆与第二转杆之间设置有活动机构,第二转杆朝向旋转轴的外表面上设置有多个上下平行的连接杆,连接杆的另一端设置有对负极电极原料搅拌的外置搅拌板。

4、本发明进一步设置为:所述搅拌罐体的上表面设置有用于检测搅拌罐体内部压力值的压力检测仪,搅拌罐体上设置有安装壳体,安装壳体的上表面设置有尾气排放口、观察口以及投料口,搅拌罐体内设有用于对原料加热的加热组件。

5、本发明进一步设置为:所述内齿环的外表面套设有限制环,搅拌罐体靠近限制环的内壁上开设有环形滑槽,限制环延伸进环形滑槽内,并在环形滑槽内滑动。

6、本发明进一步设置为:所述活动机构包括套设杆,套设杆设置在第一转杆朝向第二转杆的一侧表面上,第二转杆内开设有活动腔,套设杆的另一端滑动贯穿进活动腔内,第一转杆与第二转杆之间设置有活动套设在套设杆外表面上的复位弹簧。

7、本发明进一步设置为:所述第二转杆的下端为半球状,搅拌罐体的底壁上设置有支撑环,支撑环与内齿环处于同一轴心线,第二转杆的下端与支撑环的上表面接触,并滑动,支撑环的上表面设置有多个呈圆周阵列设置的弧形凸块,第二转杆的下端在支撑环滑动时与弧形凸块的外表面接触。

8、本发明进一步设置为:所述连接杆靠近第二转杆的一端设置有控制外置搅拌板上下摆动的摆动机构,摆动机构包括摆动球,摆动球设置在连接杆靠近第二转杆的一端上,第二转杆靠近摆动球的外表面上开设有与摆动球适配的球形槽,球形槽与活动腔内部连通,摆动球在球形槽内转动,并且一端通过球形槽延伸至活动腔内,摆动球位于活动腔内的一端外表面设置有控制杆。

9、本发明进一步设置为:所述套设杆靠近控制杆的外表面上设置有口型块,控制杆朝向口型块的外表面上设置有推动滑杆,推动滑杆的一端延伸进口型块的凹槽内,并在口型块凹槽内滑动。

10、一种锂离子电池碳基负极电极的生产工艺,包括以下具体操作步骤:s1、预处理工序,将石墨原料(针状焦或石油焦)与粘结剂混合,进行气流磨粉(破碎),根据产品的不同,将石墨原料与粘合剂(可石墨化)按不同比例混合,混合比例为4:1,物料通过真空上料机转入料斗,然后由料斗放入空气流磨中进行气流磨粉,将5~10mm粒径的原辅料磨至5-10微米;

11、s2、热解工序,将上述s1所得到的原料投入搅拌罐体内中,搅拌罐体内的加热组件启动,使得搅拌罐体内温度为200-300摄氏度,并向搅拌罐体内输送惰性气体,使得原料在惰性气体氛围和一定压力下,按照一定的温度曲线进行电加热,低速电机启动,带动了搅拌杆对原料进行搅拌,搅拌时间为1-3h,通过观察口观察原料搅拌状态,而后继续加热至400-500℃,搅拌得到粒径在10-20mm的物料,降温出料;

12、s3、球磨筛分工序,将上述s2所得到的物料输送至球磨机进行机械球磨,将10-20mm物料磨制成6-10微米粒径的物料,并筛分;

13、s4、石墨化工序,将上述s3所得到的原料投入至石墨化炉内,进行石墨化处理,同时可在原料中混合催化剂用于加快原料的石墨化速率;

14、s5、上述s4中石墨化后的物料再次通过真空输送到球磨机,进行物理混合、球磨,使用270目的分子筛进行筛分,得到碳基负极电极材料,碳基负极电极材料进行检验、计量、包装入库。

15、本发明的优点是:

16、其一、本发明通过外置搅拌板与搅拌杆的旋转方向相反,使得搅拌罐体内的碳基负极电极原料被交叉搅拌,进一步提高了搅拌结构与碳基负极电极原料之间的接触面积,不存在搅拌死角的问题,保障了对碳基负极电极原料的混合效果,同时该搅拌方式的剪切能力强,制备的碳基负极电极材料晶粒组织细小、圆整、球化,较大地提高了碳基负极电极材料质量和性能。

17、其二、本发明通过设置有活动机构,这样使得外置搅拌板在旋转时,活动机构可带动外置搅拌板进行上下位移,进一步增加了对碳基负极电极原料的搅拌范围,保障了对碳基负极电极原料的混合搅拌效果。

18、其三、本发明通过将第二转杆的下端为半球状,这样增加了第二转杆与支撑环接触面的光滑程度,减少了第二转杆在支撑环上表面滑动时所产生的摩擦力,尽量避免了第二转杆与支撑环之间摩擦力过大出现机械卡死的问题,保障了第二转杆滑动时的流畅性。

19、其四、本发明通过设置摆动机构,使得外置搅拌板在上下来回位移时,外置搅拌板在摆动机构的带动下来回摆动,增加了对碳基负极电极原料的搅拌范围,进一步增加了外置搅拌板对搅拌罐体内的碳基负极电极原料搅拌混合效果。



技术特征:

1.一种锂离子电池碳基负极电极的生产设备,包括搅拌罐体(1),搅拌罐体(1)的顶壁上转动连接有旋转轴(4),搅拌罐体(1)的上表面设置有驱动旋转轴(4)旋转的低速电机(5),旋转轴(4)的外表面固定连接有多个呈圆周阵列设置的搅拌杆(6),其特征在于:所述旋转轴(4)上设置有稳流机构(7),稳流机构(7)包括第一齿轮(701),第一齿轮(701)套设在旋转轴(4)上端的外表面上,搅拌罐体(1)的顶壁转动连接有与第一齿轮(701)啮合连接的第二齿轮(702),第二齿轮(702)远离第一齿轮(701)的一侧啮合连接有内齿环(703),内齿环(703)的下表面设置有多个呈圆周阵列设置的第一转杆(704),第一转杆(704)的下端设置有第二转杆(705),第一转杆(704)与第二转杆(705)之间设置有活动机构(8),第二转杆(705)朝向旋转轴(4)的外表面上设置有多个上下平行的连接杆(706),连接杆(706)的另一端设置有对负极电极原料搅拌的外置搅拌板(707)。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池碳基负极电极的生产设备,其特征在于:所述搅拌罐体(1)的上表面设置有用于检测搅拌罐体(1)内部压力值的压力检测仪(2),搅拌罐体(1)上设置有安装壳体(3),安装壳体(3)的上表面设置有尾气排放口、观察口以及投料口,搅拌罐体(1)内设有用于对原料加热的加热组件。

3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池碳基负极电极的生产设备,其特征在于:所述内齿环(703)的外表面套设有限制环(708),搅拌罐体(1)靠近限制环(708)的内壁上开设有环形滑槽(709),限制环(708)延伸进环形滑槽(709)内,并在环形滑槽(709)内滑动。

4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池碳基负极电极的生产设备,其特征在于:所述活动机构(8)包括套设杆(801),套设杆(801)设置在第一转杆(704)朝向第二转杆(705)的一侧表面上,第二转杆(705)内开设有活动腔(803),套设杆(801)的另一端滑动贯穿进活动腔(803)内,第一转杆(704)与第二转杆(705)之间设置有活动套设在套设杆(801)外表面上的复位弹簧(802)。

5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池碳基负极电极的生产设备,其特征在于:所述第二转杆(705)的下端为半球状,搅拌罐体(1)的底壁上设置有支撑环(804),支撑环(804)与内齿环(703)处于同一轴心线,第二转杆(705)的下端与支撑环(804)的上表面接触,并滑动,支撑环(804)的上表面设置有多个呈圆周阵列设置的弧形凸块(805),第二转杆(705)的下端在支撑环(804)滑动时与弧形凸块(805)的外表面接触。

6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池碳基负极电极的生产设备,其特征在于:所述连接杆(706)靠近第二转杆(705)的一端设置有控制外置搅拌板(707)上下摆动的摆动机构(9),摆动机构(9)包括摆动球(901),摆动球(901)设置在连接杆(706)靠近第二转杆(705)的一端上,第二转杆(705)靠近摆动球(901)的外表面上开设有与摆动球(901)适配的球形槽(902),球形槽(902)与活动腔(803)内部连通,摆动球(901)在球形槽(902)内转动,并且一端通过球形槽(902)延伸至活动腔(803)内,摆动球(901)位于活动腔(803)内的一端外表面设置有控制杆(903)。

7.根据权利要求7所述的一种锂离子电池碳基负极电极的生产设备,其特征在于:所述套设杆(801)靠近控制杆(903)的外表面上设置有口型块(904),控制杆(903)朝向口型块(904)的外表面上设置有推动滑杆(905),推动滑杆(905)的一端延伸进口型块(904)的凹槽内,并在口型块(904)凹槽内滑动。

8.一种锂离子电池碳基负极电极的生产工艺,基于上述权利要求7所述的一种锂离子电池碳基负极电极的生产设备,其特征在于:包括以下具体操作步骤:s1、预处理工序,将石墨原料(针状焦或石油焦)与粘结剂混合,进行气流磨粉(破碎),根据产品的不同,将石墨原料与粘合剂(可石墨化)按不同比例混合,混合比例为4:1,物料通过真空上料机转入料斗,然后由料斗放入空气流磨中进行气流磨粉,将5~10mm粒径的原辅料磨至5-10微米;


技术总结
本发明适用于负极电极材料制备技术领域,提供了一种锂离子电池碳基负极电极的生产设备,包括搅拌罐体,搅拌罐体的顶壁上转动连接有旋转轴,搅拌罐体的上表面设置有驱动旋转轴旋转的低速电机,旋转轴的外表面固定连接有多个呈圆周阵列设置的搅拌杆,所述旋转轴上设置有稳流机构,稳流机构包括第一齿轮,第一齿轮套设在旋转轴上端的外表面上,搅拌罐体的顶壁转动连接有与第一齿轮啮合连接的第二齿轮,第二齿轮远离第一齿轮的一侧啮合连接有内齿环,内齿环的下表面设置有多个呈圆周阵列设置的第一转杆,该装置高了搅拌结构与碳基负极电极原料之间的接触面积,不存在搅拌死角的问题,保障了对碳基负极电极原料的混合效果。

技术研发人员:尤瑞滨,孙东亚,方步思,卫坪,梅华荣,王义,史郁,何丽雯,黄海
受保护的技术使用者:福建中禾新材料有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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