CN103263960B - 一种浆料研磨分散装置及其方法 - Google Patents

Abstract

<b>本发明公开了一种浆料研磨分散装置，包括研磨缸和研磨篮，所述研磨篮包括由多层耐磨环构成的环形框体和设在所述环形框体外侧周向延伸的回旋刀，所述回旋刀与水平面呈一定夹角，所述研磨缸内还设有一滤网，且所述滤网设在所述研磨篮的上方或下方。本发明还公开了浆料研磨分散装置研磨浆料的两种方法，及包括浆料研磨分散装置在内的浆料研磨混合设备及其研磨方法。本发明的研磨分散方法能够有效的改善浆料物性，使浆料密度提高、更加均匀、光滑细腻，有效提高生产效率，可以直接处理过粗的、流动性差的、粘度大的浆料。</b>

Description

一种浆料研磨分散装置及其方法

技术领域

本发明涉及机械技术领域，具体涉及一种研磨分散装置，特别涉及一种浆料研磨分散装置及其方法。

背景技术

浆料的制备是锂电池生产过程中十分重要的步骤。浆料制备效果将直接影响极片的涂布效果，进而影响后续电池的生产工艺和质量性能。

浆料的分散效果是由多方面因素决定的，包括：活性材料本身的性质、材料配比、设备以及制备工艺等。当前制备浆料的设备和方法一般有以下几种典型方式：

1）浆料只是在搅拌分散装置中完成制备，所使用的搅拌分散装置中装有搅拌头和分散头。但这种装置的分散效率较低，为了达到浆料的细度要求，往往需要较长的制备时间；同时浆料在搅拌过程中易混入气体，形成气泡，搅拌后需要抽真空保压进行消泡；且制备的浆料均匀性不佳，在粘度方面变化较大，过程控制较难。

2）浆料只是在搅拌分散装置中完成制备，所使用的搅拌分散装置中装有搅拌头和研磨篮。虽然这种装置的研磨篮对浆料的分散效率有了一定的提高，但由于研磨篮的大小及运行轨迹受限，在有限的时间内无法保证搅拌容器中浆料全部得到研磨，造成浆料不均匀，过程控制较难。

3）浆料在类似于上述的混合分散系统中完成制备，系统由搅拌分散装置、研磨分散装置以及循环系统构成，所使用的研磨分散装置，如砂磨机、胶体磨、纳米磨等，这些研磨分散装置的特点是对进入研磨容器内的浆料全部进行研磨，但其对浆料的细度有严格要求，过粗的、流动性差的、粘度大的浆料均会造成研磨容器的堵塞，影响生产连续进行。因此，使用这种系统进行浆料制备时，浆料必须在搅拌分散装置中经过长时间的搅拌分散，然后才能进入研磨分散装置中进行研磨分散，使得研磨分散装置的利用率明显降低，整个系统的成本较高、工作效率很低。此外，高粘度的浆料也无法使用这种混合分散系统。

综上所述，当前使用的浆料制备方法存在生产效率低、浆料不均匀、过程控制难以及设备对不同浆料适应性不强的问题。本发明由此而来。

发明内容

本发明所要解决的第一方面的技术问题在于克服上述现有技术存在的问题，提供一种浆料研磨分散装置。

本发明所要解决的第二方面的问题，在于提供一种上述的研磨分散装置的研磨分散浆料方法。

本发明所要解决的第三方面的问题，在于提供一种包括上述浆料研磨分散装置的浆料研磨混合设备。

本发明所要解决的第四方面的问题，在于提供一种上述的浆料研磨混合设备的混合分散浆料的方法。

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面技术方案为：一种浆料研磨分散装置，包括研磨缸和研磨篮，电动机通过一主轴带动设于研磨缸内的研磨篮高速旋转，其特征在于：

所述研磨篮包括由多层耐磨环构成的环形框体、框体内的研磨介质、分别设于所述环形框体上下方的上带孔法兰和下带孔法兰，和设在所述环形框体外侧周向延伸的回旋刀，所述回旋刀与水平面呈一定夹角；

所述研磨缸内还设有一滤网，且所述滤网设在所述研磨篮的上方或下方。

研磨篮包括耐磨环、垫片、上带孔法兰、下带孔法兰；垫片夹在耐磨环，如陶瓷环或耐磨金属环之间，多层耐磨环构成一个环形框体，上下带孔法兰和多层环通过螺栓固定构成一个腔体，研磨介质（如陶瓷小球）放置于腔体中；环之间的间隙小于研磨介质的最小尺寸，便于浆料流出。且滤网网孔的大小根据研磨介质的大小而定，保证滤网能够阻挡最小尺寸的研磨介质。

进一步的，当预设研磨篮的回旋刀运转对浆料具有向下作用力时，滤网设在所述研磨篮之上，上进出口之下，为水平结构；

当预设研磨篮的回旋刀运转对浆料具有向上作用力时，滤网设在所述研磨篮之下、下进出口之上，为水平结构。

进一步的，所述周向延伸的回旋刀与水平面夹角为30°-60°。优选为45°，研磨篮旋转时，45°回旋刀驱使浆料向下运动的效果最好。夹角的目的是在研磨篮旋转时，回旋刀对浆料有向下或向上的作用力；研磨篮上的回旋刀外沿离缸壁的距离大于1mm、小于100mm。

本发明所要解决的第二方面的问题，提供一种浆料研磨分散装置的研磨分散浆料方法，其特征在于，循环泵将浆料从下方或上方泵入研磨缸中，在研磨篮旋转时，浆料受研磨篮圆周上回旋刀的作用，回旋刀对浆料产生与进料方向反向的作用力，叠加循环泵对进入研磨缸的浆料的作用力，驱使浆料从研磨篮的一面的带孔法兰进入研磨篮中进行精细研磨，然后浆料再从研磨篮耐磨环之间的缝隙或另一面的带孔法兰处被挤出，最后通过滤网，再从进出口流回搅拌分散装置中。

进一步的，循环泵将浆料从下方泵入研磨缸中，在研磨篮旋转时，浆料受研磨篮圆周上回旋刀的作用，回旋刀对浆料产生向下的作用力，叠加循环泵对进入研磨缸的浆料向上的作用力，驱使浆料从研磨篮下部的带孔法兰进入研磨篮中进行精细研磨，然后浆料再从研磨篮耐磨环之间的缝隙或上部的带孔法兰处被挤出，最后通过滤网，从上进出口经由浆料输出管流回搅拌分散装置中。

进一步的，循环泵将浆料从上方泵入研磨缸中，在研磨篮旋转时，浆料受研磨篮圆周上回旋刀的作用，回旋刀对浆料产生向上的作用力，叠加循环泵对进入研磨缸的浆料向下的作用力，驱使浆料从研磨篮上部的带孔法兰进入研磨篮中进行精细研磨，然后浆料再从研磨篮耐磨环之间的缝隙或下部的带孔法兰处被挤出，最后通过滤网，从下进出口经由浆料输出管流回搅拌分散装置中。

本发明所要解决的第三方面的问题，提供了一种浆料研磨混合设备，其特征在于，包括搅拌分散装置，浆料研磨分散装置和连接在所述搅拌分散装置、浆料研磨分散装置之间的使浆料循环往复的循环系统。

进一步的，所述搅拌分散装置的物料输出管连接到浆料研磨分散装置的浆料流入口，所述浆料研磨分散装置的浆料输出管连接到搅拌分散装置的浆料流入口。

搅拌分散装置包括各类搅拌机,如：真空搅拌机、行星式分散搅拌机、刮壁式搅拌机等，其功能是将粉料和分散剂（如水、酒精等液体）进行混合和分散，形成可连续流动的浆料。搅拌分散装置转速可调，依据电动机输出功率=扭矩*角速度的关系，根据浆料粘度，控制电动机转速，保证扭矩*角速度不大于电动机输出功率。循环系统包含循环泵以及连接管道，其功能是为浆料的流动提供动力和通道，控制浆料的流速和流量。

本发明所要解决的第四方面的问题，提供一种上述的浆料研磨混合设备的混合分散浆料的方法，其包括如下步骤：

1）首先将粉料和分散剂加入搅拌分散装置中进行初步混合，形成可连续流动的浆料；

2）在保持搅拌分散装置连续运行的同时，通过循环系统将上述浆料输送至研磨分散装置中对浆料进行精细研磨；

3）浆料经精细研磨后再流回搅拌分散装置中继续搅拌分散；

4）循环系统保证浆料以一定的流量在搅拌分散装置和研磨分散装置之间循环，直至浆料参数的密度、粘度、粒径分布达到检测标准。

进一步的，步骤（2）中浆料进出研磨分散装置的研磨的方式有两种：

方式A，滤网安装在研磨篮之上、上进出口之下，研磨篮的旋转方向使回旋刀对浆料有向下的作用力，浆料从研磨分散装置的下方或底部进入，经过研磨篮研磨的浆料，通过过滤网过滤后，从研磨分散装置的上进出口流出；

方式B，滤网安装在研磨篮之下、下进出口之上，研磨篮的旋转方向使回旋刀对浆料有向上的作用力，浆料从研磨分散装置的上方或顶部进入，经过研磨篮的研磨的浆料，通过滤网过滤后，从研磨分散装置的下进出口流出。

所述的循环系统上设有循环泵，驱动浆料在搅拌分散装置和研磨分散装置之间循环，使得浆料在不断的循环流动中混合、研磨，直至达到检测标准的分散效果。

在上述浆料混合分散方法中，浆料在研磨分散装置中被精细研磨，当浆料颗粒度较小时，浆料较为容易的进入研磨篮中进行研磨分散；当浆料颗粒度较大时，由于研磨篮的高速旋转，离心作用将较大的颗粒甩向缸壁，研磨篮圆周上的回旋刀将大颗粒进行切割分散，逐渐减小大颗粒的粒径，直至其能进入研磨篮；这样研磨分散装置就能保证进入研磨缸的浆料都能进入研磨篮中进行研磨分散。

浆料在搅拌过程中容易渗入气体，形成气泡；当浆料进入研磨分散装置时，研磨篮中的磨介将浆料中的气泡打散。当浆料从研磨分散装置的下部进入研磨篮时，浆料经研磨后，气泡被打散，气泡随着浆料向上运动，消散于浆料上方的空气中。

本发明所述的混合分散方法能够有效的改善浆料物性，使浆料密度提高、更加均匀、光滑细腻，有效提高生产效率，可以直接处理过粗的、流动性差的、粘度大的浆料。

相比于现有技术中的解决方案，本发明优点：

1、本发明采用由搅拌分散装置、研磨分散装置以及循环系统组成的混合分散设备来对浆料进行处理，能够快速的将浆料进行分散，有效缩短浆料制备时间，提高生产效率。

2、本发明制备浆料的过程中，研磨分散装置能够很好的将浆料中的气泡打散，气泡随着浆料向上运动消散于空气中，无需对浆料进行抽真空消气泡。与传统方法相比，本方法制备的浆料密度明显提高，而且更加均匀、光滑细腻。

3、本发明对不同颗粒度的浆料的适应性较好；所述的研磨分散装置中有研磨篮，当浆料颗粒度较小时，浆料较为容易的进入研磨栏中进行研磨分散；当浆料颗粒度较大时，研磨篮的回旋刀将大颗粒打散，直至其能够进入研磨篮中，不会造成研磨分散装置的堵塞。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明浆料进出研磨分散装置A方式（下进上出）的系统结构示意图；

图2为本发明浆料进出研磨分散装置B方式（上进下出）的系统结构示意图；

图3为本发明研磨分散装置的内部结构示意图；

图4为本发明研磨篮的结构示意图。

其中：1为搅拌分散装置；2为浆料研磨分散装置；3为循环系统；4为电动机；5为滤网；6为研磨缸；7为研磨篮；8为主轴；9为上进出口；10为上带孔法兰；11为回旋刀；12为研磨介质；13为陶瓷环或耐磨金属环；14为垫片；15为下带孔法兰，16为环形框体，17为下进出口。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

如图3-图4所示，一种浆料研磨分散装置，包括研磨缸6和研磨篮7，电动机4通过一主轴8带动设于研磨缸6内的研磨篮7高速旋转，所述研磨篮7包括耐磨环、垫片14、上带孔法兰10、下带孔法兰15、回旋刀11；所述多层耐磨环，可以是陶瓷环或耐磨金属环，其构成环形框体16，垫片夹在陶瓷环或耐磨金属环之间，环形框体16上下方设有上带孔法兰10和下带孔法兰15，上下带孔法兰和环形框体16通过螺栓固定构成一个腔体，研磨介质12，如陶瓷小球放置于腔体中，环之间的间隙小于研磨介质的最小尺寸，便于浆料流出；设在环形框体16外侧周向延伸的回旋刀11，回旋刀11与水平面呈一定夹角；研磨缸内还设有一滤网5，且该滤网5设在所述研磨篮7的上方或下方。

本发明的一优选实施例中，如图1所示浆料研磨分散装置2，当预设研磨篮的回旋刀11运转对浆料具有向下作用力时，滤网5设在所述研磨篮7之上，上进出口9之下，为水平结构。

本发明的又一优选实施例中，如图2所示浆料研磨分散装置2，当预设研磨篮的回旋刀11运转对浆料具有向上作用力时，滤网5设在所述研磨篮7之下、下进出口17之上，为水平结构。

一种浆料研磨混合设备的混合分散浆料的方法一，其包括如下步骤：

1）首先将粉料和分散剂加入搅拌分散装置中进行初步混合，形成可连续流动的浆料；

2）在保持搅拌分散装置连续运行的同时，通过循环系统将上述浆料输送至研磨分散装置中对浆料进行精细研磨，

方式A，滤网安装在研磨篮之上、上进出口之下，在研磨缸充满浆料时能够使滤网浸在浆料中，避免滤网上的浆料干燥后堵塞滤网，影响浆料流动；研磨篮的旋转方向保证回旋刀对浆料有向下的作用力，浆料下进上出的方式有助于浆料中气泡的消散；

3）浆料经精细研磨后再流回搅拌分散装置中继续搅拌分散；

4）循环系统保证浆料以一定的流量在搅拌分散装置和研磨分散装置之间循环，直至浆料参数的密度、粘度、粒径分布达到检测标准。

一种浆料研磨混合设备的混合分散浆料的方法二，其包括如下步骤：

1）首先将粉料和分散剂加入搅拌分散装置中进行初步混合，形成可连续流动的浆料；

2）在保持搅拌分散装置连续运行的同时，通过循环系统将上述浆料输送至研磨分散装置中对浆料进行精细研磨，

方式B，滤网安装在研磨篮之下、下进出口之上；研磨篮的旋转方向保证回旋刀对浆料有向上的作用力，浆料上进下出的方式能够保证流出研磨装置的浆料都能得到过滤；

3）浆料经精细研磨后再流回搅拌分散装置中继续搅拌分散；

4）循环系统保证浆料以一定的流量在搅拌分散装置和研磨分散装置之间循环，直至浆料参数的密度、粘度、粒径分布达到检测标准。

具体实施实例一

一种浆料混合分散方法在电池正极浆料生产上的应用。将磷酸亚铁锂、纯水、水性胶、导电添加剂SuperP共262.46Kg加入搅拌分散装置中进行搅拌，运行30min；保持搅拌分散装置的运行，起动循环泵，将可连续流动的浆料泵入研磨分散装置中；然后起动研磨分散装置，保证浆料在系统中的循环流动，运行90min，对浆料进行检测。

同样的原料配比用传统设备和传统方法生产浆料：将磷酸亚铁锂、纯水、水性胶、导电添加剂SuperP共262.46Kg加入搅拌分散装置中进行搅拌分散，运行300min；抽真空消泡30min，然后对浆料进行检测。

对两种方法进行数据统计：

本方法与传统方法相比，明显缩短了浆料制备时间，能够快速的将浆料混合分散，提高了浆料密度，且无需进行抽真空除气泡。传统方法合浆后，浆料中明显存在气泡，必须对浆料进行抽真空除气泡，不仅延长了浆料制备时间，消泡效果也不佳，密度明显比本方法制备的浆料低。

从上述实施实例可以得出结论：利用本发明能够快速的将浆料进行分散，有效缩短浆料制备时间，提高生产效率；而且浆料光滑细腻，均匀性更好，浆料密度也明显提高；可以直接处理过粗的、流动性差的、粘度大的浆料。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种浆料研磨分散装置，包括研磨缸和研磨篮，电动机通过一主轴带动设于研磨缸内的研磨篮高速旋转，其特征在于，

所述研磨篮包括由多层耐磨环构成的环形框体、框体内的研磨介质、分别设于所述环形框体上下方的上带孔法兰和下带孔法兰，和设在所述环形框体外侧周向延伸的回旋刀，所述回旋刀与水平面呈一定夹角；

所述研磨缸内还设有一滤网，且所述滤网设在所述研磨篮的上方或下方。

2.根据权利要求1所述的浆料研磨分散装置，其特征在于，当预设研磨篮的回旋刀运转对浆料具有向下作用力时，滤网设在所述研磨篮之上，上进出口之下，为水平结构；

当预设研磨篮的回旋刀运转对浆料具有向上作用力时，滤网设在所述研磨篮之下，下进出口之上，为水平结构。

3.根据权利要求1或2所述的浆料研磨分散装置，其特征在于，所述周向延伸的回旋刀与水平面夹角为30°-60°。

4.一种浆料研磨分散装置的研磨分散浆料方法，其特征在于，循环泵将浆料从下方或上方泵入研磨缸中，在研磨篮旋转时，浆料受研磨篮圆周上回旋刀的作用，回旋刀对浆料产生与进料方向反向的作用力，叠加循环泵对进入研磨缸的浆料的作用力，驱使浆料从研磨篮的一面的带孔法兰进入研磨篮中进行精细研磨，然后浆料再从研磨篮耐磨环之间的缝隙或另一面的带孔法兰处被挤出，最后通过滤网，再从进出口流回搅拌分散装置中。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，循环泵将浆料从下方泵入研磨缸中，在研磨篮旋转时，浆料受研磨篮圆周上回旋刀的作用，回旋刀对浆料产生向下的作用力，叠加循环泵对进入研磨缸的浆料向上的作用力，驱使浆料从研磨篮下部的带孔法兰进入研磨篮中进行精细研磨，然后浆料再从研磨篮耐磨环之间的缝隙或上部的带孔法兰处被挤出，最后通过滤网，从上进出口经由浆料输出管流回搅拌分散装置中。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，循环泵将浆料从上方泵入研磨缸中，在研磨篮旋转时，浆料受研磨篮圆周上回旋刀的作用，回旋刀对浆料产生向上的作用力，叠加循环泵对进入研磨缸的浆料向下的作用力，驱使浆料从研磨篮上部的带孔法兰进入研磨篮中进行精细研磨，然后浆料再从研磨篮耐磨环之间的缝隙或下部的带孔法兰处被挤出，最后通过滤网，从下进出口经由浆料输出管流回搅拌分散装置中。

7.浆料研磨混合设备，其特征在于，包括搅拌分散装置，如权利要求1所述的浆料研磨分散装置和连接在所述搅拌分散装置、浆料研磨分散装置之间的使浆料循环往复的循环系统。

8.根据权利要求7所述的浆料研磨混合设备，其特征在于，所述搅拌分散装置的物料输出管连接到浆料研磨分散装置的浆料流入口，所述浆料研磨分散装置的浆料输出管连接到搅拌分散装置的浆料流入口。

9.一种权利要求7所述的浆料研磨混合设备的混合分散浆料的方法，其包括如下步骤：

1)首先将粉料和分散剂加入搅拌分散装置中进行初步混合，形成可连续流动的浆料；

2)在保持搅拌分散装置连续运行的同时，通过循环系统将上述浆料输送至研磨分散装置中对浆料进行精细研磨；

3)浆料经精细研磨后再流回搅拌分散装置中继续搅拌分散；

4)循环系统保证浆料以一定的流量在搅拌分散装置和研磨分散装置之间循环，直至浆料参数的密度、粘度、粒径分布达到检测标准。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(2)中浆料进出研磨分散装置的研磨的方式有两种：

方式A，滤网安装在研磨篮之上、上进出口之下，研磨篮的旋转方向使回旋刀对浆料有向下的作用力，浆料从研磨分散装置的下方或底部进入，经过研磨篮研磨的浆料，通过过滤网过滤后，从研磨分散装置的上进出口流出；

方式B，滤网安装在研磨篮之下、下进出口之上，研磨篮的旋转方向使回旋刀对浆料有向上的作用力，浆料从研磨分散装置的上方或顶部进入，经过研磨篮的研磨的浆料，通过滤网过滤后，从研磨分散装置的下进出口流出。