高速分散设备、浆料、电池极片以及锂离子电池制造技术

本发明专利技术属浆料制备以及电池制备技术领域，尤其是涉及一种高速分散设备、一种浆料、电池极片、锂离子电池。其中高速分散设备包括同轴设置的分散桶和分散轮，分散轮位于分散桶内；分散桶包括具有螺旋轨道的侧壁，并且螺旋轨道位于侧壁的内表面；分散轮包括筒体以及开孔，筒体的筒体壁的外表面具有多个齿状结构的凸起，开孔采用平截头体结构，并将其设置于筒体壁上。这种设计可以有效提高设备对浆料的分散能力。利用该设备制备的浆料的内部物质的分散将更为均匀，活性物质之间的团聚现象将明显减轻。利用上述浆料制备的电池极片的阻抗更小，利用上述浆料或电池极片制备的锂离子电池的电性能得到明显改善。

【技术实现步骤摘要】
高速分散设备、浆料、电池极片以及锂离子电池
本专利技术属浆料制备以及电池制备
，尤其是涉及一种高速分散设备、一种浆料、电池极片以及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池因其具有电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、自放电率低、无记忆效应、较宽的工作温度以及一定程度的快速充放电能力等优势在现代社会得到了广泛的应用。现有的锂离子电池工业化生产工艺流程通常为：制浆、涂布、装配以及化成。其中，制浆工艺的优劣直接影响正负极材料性能的发挥，进而决定了成品电池的性能与质量。衡量制浆工艺好坏的标准是正负极浆料分散的程度，获得各种配比的原料分散均匀且各物质无显著团聚的正负极浆料是理想的情况。通常情况下，进行了更好的分散的浆料，意味着其内部组分分散的更均匀，内部组分团聚现象的减轻，直接带来的结果便是导电物质在制得的浆料中分布的更加均一、活性物质可被电解液充分的浸润，从而使得电池极片阻抗分布的更加均匀，同时还可以使极片阻抗下降，实现制得电池内阻的下降，倍率放电性能提升。另外因浆料分散均匀，各电池间性能差异与容量差异将会进一步缩小，从而使得后期进行电池配组的难度下降，制程一致性得到明显的提升。传统上，正负极浆料采用“行星—分散”式制浆设备进行生产，并且在采用“行星—分散”式制浆设备进行生产的同时，引入了高速分散设备以期实现对正负极浆料的进一步分散。其中，“行星—分散”式制浆设备为锂离子电池制浆生产的传统设备，其优点在于行星式搅拌桨在粉料与制浆溶剂预混合的方面效果优秀，并可通过改善设备能力(如配合自动投料系统等)，实现单锅一次获得超过300升的浆料，同时可以减少环境水分及粉尘对于浆料性质的影响。然而其设备的基本结构仅仅采用为数不多的分散盘，且分散盘的直径受匀浆锅内径及分散盘与搅拌桨的空间分布限制，因此制约了其对于浆料的分散性能，因而其仅仅适用于实现浆料的预混合。现有的高速分散设备通常采用同轴的圆柱形离心桶结构，其利用了浆料中的颗粒与分散轮中微孔产生的剪切作用以及液流之间的流速差异而产生的剪切作用，同时配合浆料中粒子之间的相对运动产生的摩擦作用以及浆料粒子与容器壁之间的撞击作用从而实现了对已经进行过预混合的浆料的进一步分散。在实际使用中，上述“行星—分散”制浆设备具有以下方面的不足：首先，“行星—分散”制浆设备因其结构的制约，分散能力很差，对于微米级别材料的团聚体的分散能力很有限。在纳米活性物质及纤维状导电剂使用比例逐渐提高的今天，其对于浆料的分散质量很难保证，从而导致活性物质性能发挥不良，导电材料导电效果发挥不佳的现象。其次，如果单纯采用“行星—分散”式制浆设备进行匀浆操作，通常单锅产出分散性能较好的普通浆料需要耗时8-9小时，若是用于分散对分散性能要求更高的纳米材料或纤维材料，其耗时更是要延长至16小时甚至更长的时间。并且由于传统的“行星—分散”设备用电功率较大，更长的匀浆时间带来的不仅仅是生产周期的延长，更是能耗的提高；另外为保证设备的运行，更长的运行时间意味着需要投入更多的劳动力进行设备的看管，这同样带来了成本的提高。更多的劳动力的引入带来的另一个问题便是人员操作的随意性导致的制程控制不到位，会对浆料质量的稳定性产生严重的影响，同样也会影响成品电池的一致性。此外，为弥补因制浆时间的延长而导致的较低的制浆效率，通常需要多台设备同时作业以保证对于浆料的供应，设备台套的增多，意味着设备占地面积的增大、管线铺设的复杂，从而提高了厂房的建设成本、维修费用以及相应的除尘除湿设备运行费用。现阶段的高速分散设备在一定程度上弥补了单纯的“行星—分散”设备在进行浆料生产过程中的上述问题，然而其在实际使用中依旧存在如下的问题：首先，浆料的分散程度直接受浆料在分散设备中停留时间的限制，然而因现有分散桶内结构的设计原因，浆料在经过分散轮直接与分散桶内壁碰撞后，便可能从出料口流出，浆料在分散桶内停留的时间普遍较短，因此其分散程度因受到停留时间限制而相对较差。此外，虽然其利用了浆料中的颗粒与分散轮中微孔产生的剪切作用以及液流之间的流速差异而产生的剪切作用，同时配合浆料中粒子之间的相对运动产生的摩擦作用以及浆料粒子与容器壁之间的撞击作用实现了对已经进行过预混合的浆料的进一步分散，然而，其分散轮对于浆料的剪切作用依旧较弱，设备分散能力因受剪切作用的制约也受到限制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何在保证分散过程中低成本和高效率的同时，进一步提高对浆料的分散作用。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高速分散设备，包括同轴设置的分散桶和分散轮，所述分散轮位于所述分散桶内；所述分散桶包括具有螺旋轨道的侧壁，并且所述螺旋轨道位于所述侧壁的内表面；所述分散轮包括筒体以及开孔，所述筒体的筒体壁的外表面具有多个齿状结构的凸起，所述开孔设置于所述筒体壁上；并且所述分散轮的旋转方向与所述螺旋轨道的旋转方向相反。优选地，所述开孔为平截头体结构。优选地，所述平截头体结构的开孔的面积较大的底面设置于所述筒体壁的内表面，所述平截头体结构的开孔的面积较小的底面设置于所述筒体壁的外表面。优选地，所述开孔贯穿所述筒体壁。优选地，所述齿状结构的凸起平行于所述筒体的轴向方向，或与所述筒体的轴向方向呈一定夹角。优选地，所述多个齿状结构的凸起平行间隔排列。优选地，所述齿状结构的凸起在所述筒体的轴向方向上投影小于或等于所述筒体的高度；所述筒体的与所述筒体的轴向方向平行或成一定夹角的一条状外表面上设置有一个或多个所述齿状结构的凸起。本专利技术还公开了一种浆料,所述浆料利用权利要求上述设备进行分散后得到。本专利技术还公开了一种电池极片，所述电池极片利用上述浆料制备形成。本专利技术还公开了一种锂离子电池，所述锂离子电池利用上述浆料或上述电池极片制备形成。本专利技术提供的上述技术方案具有以下有益效果：首先，本专利技术提供的高速分散设备，其分散桶侧壁内侧设置有螺旋轨道，工作过程中待分散物质在进入本专利技术公开的高速分散设备后，其在受到分散轮给予的剪切作用力而被离心甩出分散轮，撞击分散桶内壁时，并不会直接从设置于分散桶上的出料口(出料口位于分散桶上，且其位于分散桶上端位置)中流出，而会因受到设置于分散桶侧壁内表面上的螺旋轨道的作用力，而被强制滞留于分散桶中，直到整个分散桶内待分散物质从分散桶底部向上逐渐填充最终充满整个分散桶后，才会有物料(即浆料)从设置于分散桶上的出料口中流出。进一步地，设置分散轮的旋转方向与分散桶中螺旋轨道的旋转方向相反，可以更有效的延长浆料在分散桶内的滞留时间，从而实现对待分散物质更好的分散作用，并且可以获得更少团聚的浆料。其次，本专利技术提供的高速分散设备，其分散轮筒体的外表面采用齿状外观。在高速分散过程中，待分散物料会受到强烈的剪切作用，相比现有高速分散设备其齿状外观与进入本专利技术公开的高速分散设备的待分散物料间的剪切作用力更强，因而分散轮对于进入本专利技术公开的高速分散设备的待分散物料的分散能力也就越强，抑制待分散物料团聚现象的能力也就越明显，从而可以获得相对现有设备更好的分散效果。进一步地，分散轮上设置的平截头体结构的开孔，使得通过开孔的浆料在通过开孔的过程中有一明显的加速过程，经过加速的浆料会与分散轮上的开孔产生更加强烈的剪切作用，从而进一步提高了本专利技术公开的设备对于浆料的分散能力。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速分散设备，其特征在于，包括同轴设置的分散桶和分散轮，所述分散轮位于所述分散桶内；所述分散桶包括具有螺旋轨道的侧壁，并且所述螺旋轨道位于所述侧壁的内表面；所述分散轮包括筒体以及开孔，所述筒体的筒体壁的外表面具有多个齿状结构的凸起，所述开孔设置于所述筒体壁上；并且所述分散轮的旋转方向与所述螺旋轨道的旋转方向相反。

【技术特征摘要】
1.一种高速分散设备，其特征在于，包括同轴设置的分散桶和分散轮，所述分散轮位于所述分散桶内；所述分散桶包括具有螺旋轨道的侧壁，并且所述螺旋轨道位于所述侧壁的内表面；所述分散轮包括筒体以及开孔，所述筒体的筒体壁的外表面具有多个齿状结构的凸起，所述开孔设置于所述筒体壁上；并且所述分散轮的旋转方向与所述螺旋轨道的旋转方向相反；所述开孔为平截头体结构；所述平截头体结构的开孔的面积较大的底面设置于所述筒体壁的内表面，所述平截头体结构的开孔的面积较小的底面设置于所述筒体壁的外表面。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述开孔贯穿所述筒体壁。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述齿状结构的凸起平行于...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡景博，田秀君，张亮，郭佳，曹启飞，戴华斌，肖静，
申请(专利权)人：大连比克动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21