【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及离子电池，具体地说是一种干法静电喷涂离子电池电极的制备系统及方法。
技术介绍
1、随着科技和社会发展，电力能源供应问题日益突出，因此对储能设备的需求也日益增加，而二次离子电池作为一种比较好的能量储存器件，其已经在人类生产生活的各个领域得到广泛应用，并且二次离子电池的生产成本已经直接关乎到电力能源的存储、使用与开发。
2、然而现有技术中的二次离子电池普遍采用毒性有机溶剂如n-甲基吡咯烷酮(nmp)对电极材料，包括活性材料、粘结剂、导电剂进行均匀分散，然后再通过狭缝挤压或刮涂等工艺使得电极材料与集流体金属箔材复合制成极片。上述过程中需要经过加热等工序将存在于电极材料中的nmp蒸发出来，并经过复杂工艺回收利用，该过程需要耗费大量能源与工序成本以用于蒸发nmp并防止nmp逃逸进入大气对环境造成污染，同时采用该方法很难有效制备厚电极以提高生产电池的能量密度，并且在蒸发过程中由于不同成分之间的密度不同会形成电极分层，也无法支持最新全固态电池的制备。
3、干法制备电极工艺是利用机械混合技术将活性材料、粘结剂、导电物质粘结在一起，并通过辊压成型工艺形成具有一定机械强度、性能优异的电极片，干法制备工艺克服了溶剂带来的上述问题，其具有便于工业生产、安全无毒、操作简单等优点，因此倍受青睐，但现在流行的发源于美国maxwell公司的干法制备工艺被其工艺设计原理—原纤维化法所局限，其需要最低粘结剂—聚四氟乙烯（ptfe）含量，需要在电极材料膜与集流体之间添加导电胶层提供覆膜粘接效用，这会导致能量密度损耗，同时引入辅助
4、另一种通过粉末喷涂进行干法制备电极的方法可以有效克服原纤维化法的上述缺点并可以拓展至隔膜制备与固态电解质的制备中，但该方法由于电极各组分之间静电响应、材料形貌与机械混合程度的不同、所得电极的材料均一性与内部结构有很复杂的联动而难以获得目标厚度的电极片。因此，研发制备成分均一，厚度一致，生产稳定快速的电极片成为粉末喷涂法目前研究重点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种干法静电喷涂离子电池电极的制备系统及方法，其将粘结剂、导电剂和电极活性材料通过机械熔合搅拌器搅拌以使粘结剂和导电剂包覆在电极活性材料表面并获得球状的喷涂颗粒，然后再通过静电喷涂方法将上述颗粒均匀喷洒至料箔上保证成分均匀，并通过压装减薄和压装定型处理保证厚度一致。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
3、一种干法静电喷涂离子电池电极的制备系统，包括机械熔合搅拌器、流化粉料罐、负压控制室和收放卷机构，其中粘结剂、导电剂和电极活性材料先投入所述机械熔合搅拌器中搅拌形成喷涂颗粒，然后制备好的喷涂颗粒装入所述流化粉料罐中，所述负压控制室内设有第一喷枪、第二喷枪和静电喷涂室，其中所述流化粉料罐通过供粉管路与第一喷枪的入料端和第二喷枪的入料端连接，第一喷枪的第一粉体喷口和第二喷枪的第二粉体喷口设于所述静电喷涂室中，所述静电喷涂室内设有高压静电电极和接地托盘，并且所述高压静电电极设于第一喷枪和第二喷枪之间，所述收放卷机构包括放料辊组件、压辊组件和收料辊组件，待喷涂的料箔由所述放料辊组件引出后先穿过所述负压控制室和静电喷涂室，再穿过压辊组件，最后收于收料辊组件上，其中所述静电喷涂室内的第一粉体喷口、高压静电电极、第二粉体喷口设于所述料箔上侧，接地托盘设于所述料箔下侧；
4、所述收放卷机构的压辊组件包括减薄压辊组件和输出定型压辊组件，其中所述减薄压辊组件输入侧上方设有第一粉体测厚装置，所述减薄压辊组件输出侧上方设有第二粉体测厚装置；
5、所述收放卷机构的放料辊组件包括放料辊、第一导向辊、第一张力辊和第二导向辊，料箔卷置于所述放料辊上，并且料箔引出后依次绕过所述第一导向辊、第一张力辊和第二导向辊后输入所述负压控制室中，所述收放卷机构的收料辊组件包括第三导向辊、第二张力辊、第四导向辊和收料辊，料箔由两个输出定型压辊组件之间输出后依次绕过所述第三导向辊、第二张力辊和第四导向辊后卷置于所述收料辊上。
6、所述机械熔合搅拌器包括机械熔合搅拌筒、搅拌头和搅拌冷却套筒，其中所述机械熔合搅拌筒与搅拌头的旋转方向相反，并且导电剂和电极活性材料先投入机械熔合搅拌筒中并搅拌至设定时间，然后所述搅拌冷却套筒套装于所述机械熔合搅拌筒上，然后所述机械熔合搅拌筒继续旋转至室温状态，然后再向机械熔合搅拌筒内投入粘结剂，然后机械熔合搅拌筒继续旋转至设定时间。
7、筒壁刮刀插入所述机械熔合搅拌筒中并与所述机械熔合搅拌筒的筒壁紧贴。
8、流化粉料罐上设有气动振子和流化气管路。
9、所述高压静电电极一侧设有多个第一喷枪，另一侧设有多个第二喷枪，并且各个第一喷枪和各个第二喷枪交错设置。
10、所述负压控制室和静电喷涂室一侧均设有料箔入口，另一侧均设有料箔出口。
11、所述静电喷涂室位于接地托盘下方的腔体内设有粉尘回收槽，所述静电喷涂室输出侧室壁与所述负压控制室输出侧室壁之间设有粉尘回收管道。
12、一种根据所述的干法静电喷涂离子电池电极的制备系统的制备方法，包括如下步骤：
13、步骤一：按设定的重量比分别称取粘结剂、导电剂和电极活性材料，然后放入真空烘箱中以设定温度烘干设定时间，烘干结束后材料放入密封容器内待用；
14、步骤二：利用机械熔合搅拌器制备喷涂颗粒，具体为：
15、将导电剂和电极活性材料先投入机械熔合搅拌筒中，先用搅拌铲手动搅拌至材料无明显分层，然后分别以设定转速启动机械熔合搅拌筒和搅拌头转动，搅拌设定时间后，机械熔合搅拌筒和搅拌头停止转动，将搅拌冷却套筒套装在机械熔合搅拌筒上，然后机械熔合搅拌筒以设定转速转动至室温状态，再向机械熔合搅拌筒内投入粘结剂，并且先用搅拌铲手动搅拌至材料无明显分层，再以设定转速启动机械熔合搅拌筒转动，搅拌设定时间后，将获得的喷涂颗粒保存至密封容器中备用；
16、步骤三：将步骤二中获得的喷涂颗粒装载至流化粉料罐中，然后启动收放卷机构中的放料辊组件，并使料箔放卷速度保持在设定速度，流化粉料罐内的喷涂颗粒经供粉管路中进入第一喷枪和第二喷枪中，同时高压静电电极通电以与接地托盘之间形成静电环境，第一喷枪和第二喷枪将喷涂颗粒在静电场中喷涂在进入静电喷涂室的料箔上，载有喷涂颗粒的料箔进入压辊组件中进行粉体减薄和热压定型处理。
17、本专利技术的优点与积极效果为：
18、1、本专利技术先将粘结剂、导电剂和电极活性材料通过机械熔合搅拌器搅拌以使粘结剂和导电剂包覆在电极活性材料表面并获得球状的喷涂颗粒，这样后续喷涂时可实现均匀喷涂和静电力吸附响应。
19、2、本专利技术通过静电喷涂方法将喷涂颗粒均匀喷洒至料箔上，并且静电喷涂室内部形成静电喷涂环境，而静电喷涂室外侧的负压控制室形成负压环境，除了可以保证静电喷涂作业外，还可以避免多余的粉尘溢出影响周围环境，其中静电喷涂室位于接地托盘下方的腔体内设有粉尘回收槽，静本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种干法静电喷涂离子电池电极的制备系统，其特征在于：包括机械熔合搅拌器（1）、流化粉料罐（206）、负压控制室（302）和收放卷机构，其中粘结剂、导电剂和电极活性材料先投入所述机械熔合搅拌器（1）中搅拌形成喷涂颗粒，然后制备好的喷涂颗粒装入所述流化粉料罐（206）中，所述负压控制室（302）内设有第一喷枪（501）、第二喷枪（503）和静电喷涂室（301），其中所述流化粉料罐（206）通过供粉管路（207）与第一喷枪（501）的入料端和第二喷枪（503）的入料端连接，第一喷枪（501）的第一粉体喷口（5011）和第二喷枪（503）的第二粉体喷口（5031）设于所述静电喷涂室（301）中，所述静电喷涂室（301）内设有高压静电电极（502）和接地托盘（504），并且所述高压静电电极（502）设于第一喷枪（501）和第二喷枪（503）之间，所述收放卷机构包括放料辊组件、压辊组件和收料辊组件，待喷涂的料箔由所述放料辊组件引出后先穿过所述负压控制室（302）和静电喷涂室（301），再穿过压辊组件，最后收于收料辊组件上，其中所述静电喷涂室（301）内的第一粉体喷口（5011）、高压静电
2.根据权利要求1所述的干法静电喷涂离子电池电极的制备系统，其特征在于：所述机械熔合搅拌器（1）包括机械熔合搅拌筒（101）、搅拌头（102）和搅拌冷却套筒（104），其中所述机械熔合搅拌筒（101）与搅拌头（102）的旋转方向相反，并且导电剂和电极活性材料先投入机械熔合搅拌筒（101）中并搅拌至设定时间，然后所述搅拌冷却套筒（104）套装于所述机械熔合搅拌筒（101）上，然后所述机械熔合搅拌筒（101）继续旋转至室温状态，然后再向机械熔合搅拌筒（101）内投入粘结剂，然后机械熔合搅拌筒（101）继续旋转至设定时间。
3.根据权利要求2所述的干法静电喷涂离子电池电极的制备系统，其特征在于：筒壁刮刀（103）插入所述机械熔合搅拌筒（101）中并与所述机械熔合搅拌筒（101）的筒壁紧贴。
4.根据权利要求1所述的干法静电喷涂离子电池电极的制备系统，其特征在于：流化粉料罐（206）上设有气动振子（202）和流化气管路（204）。
5.根据权利要求1所述的干法静电喷涂离子电池电极的制备系统，其特征在于：所述高压静电电极（502）一侧设有多个第一喷枪（501），另一侧设有多个第二喷枪（503），并且各个第一喷枪（501）和各个第二喷枪（503）交错设置。
6.根据权利要求1所述的干法静电喷涂离子电池电极的制备系统，其特征在于：所述负压控制室（302）和静电喷涂室（301）一侧均设有料箔入口（303），另一侧均设有料箔出口（304）。
7.根据权利要求1所述的干法静电喷涂离子电池电极的制备系统，其特征在于：所述静电喷涂室（301）位于接地托盘（504）下方的腔体内设有粉尘回收槽（305），所述静电喷涂室（301）输出侧室壁与所述负压控制室（302）输出侧室壁之间设有粉尘回收管道（306）。
8.一种根据权利要求2所述的干法静电喷涂离子电池电极的制备系统的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种干法静电喷涂离子电池电极的制备系统，其特征在于：包括机械熔合搅拌器（1）、流化粉料罐（206）、负压控制室（302）和收放卷机构，其中粘结剂、导电剂和电极活性材料先投入所述机械熔合搅拌器（1）中搅拌形成喷涂颗粒，然后制备好的喷涂颗粒装入所述流化粉料罐（206）中，所述负压控制室（302）内设有第一喷枪（501）、第二喷枪（503）和静电喷涂室（301），其中所述流化粉料罐（206）通过供粉管路（207）与第一喷枪（501）的入料端和第二喷枪（503）的入料端连接，第一喷枪（501）的第一粉体喷口（5011）和第二喷枪（503）的第二粉体喷口（5031）设于所述静电喷涂室（301）中，所述静电喷涂室（301）内设有高压静电电极（502）和接地托盘（504），并且所述高压静电电极（502）设于第一喷枪（501）和第二喷枪（503）之间，所述收放卷机构包括放料辊组件、压辊组件和收料辊组件，待喷涂的料箔由所述放料辊组件引出后先穿过所述负压控制室（302）和静电喷涂室（301），再穿过压辊组件，最后收于收料辊组件上，其中所述静电喷涂室（301）内的第一粉体喷口（5011）、高压静电电极（502）、第二粉体喷口（5031）设于所述料箔上侧，接地托盘（504）设于所述料箔下侧；
2.根据权利要求1所述的干法静电喷涂离子电池电极的制备系统，其特征在于：所述机械熔合搅拌器（1）包括机械熔合搅拌筒（101）、搅拌头（102）和搅拌冷却套筒（104），其中所述机械熔合搅拌筒（101）与搅拌头（102）的旋转方向相反，并且导电剂和电极活性材料先投入机械熔合搅拌筒（101）...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠伟，张永光，杨奕，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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