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CN113559735A - 超分散混合机 - Google Patents

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CN113559735A
CN113559735A CN202110405928.8A CN202110405928A CN113559735A CN 113559735 A CN113559735 A CN 113559735A CN 202110405928 A CN202110405928 A CN 202110405928A CN 113559735 A CN113559735 A CN 113559735A
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drum
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李齐烈
梁至鈗
朴太淳
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Yunxing F & C Co ltd
SK On Co Ltd
Original Assignee
Yunxing F & C Co ltd
SK Innovation Co Ltd
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Abstract

本公开提供了一种超分散混合机。该超分散混合机通过以下的方式在短时间内搅拌用于生产高质量的二次电池电极用浆料的混合材料：设置低速叶片和高速叶片，用于搅拌腔室中的混合材料，以便容易且有效地分散二次电池用浆料的成分，在制备通过多次执行混合过程产生的二次电池用浆料的过程期间，二次电池用浆料的成分被供应到混合机；并且设置具有多个搅拌特性的叶片部件，以使混合材料在高速叶片上实现各种搅拌特性，以在混合材料在腔室的高剪切分散器中循环时增加混合材料的分散性，并且同时提高在腔室中的混合材料的搅拌开始时所供应溶液的温度。

Description

超分散混合机
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年4月29日向韩国知识产权局提交的、申请号为10-2020-0051937的韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
以下公开内容涉及一种超分散混合机(ultra-dispersion mixer)，并且更特别地，涉及一种用于在一个混合机装置中实现各种搅拌特性以容易且有效地分散二次电池用浆料的成分的超分散混合机，在制备通过多次执行混合过程产生的二次电池用浆料的过程期间，二次电池用浆料的成分被供应到混合机中。
背景技术
通过将正极或负极中包括的粉末、用于将粉末固定到电极板的粘合剂(以下称为粘结剂)、用于提高粉末之间的导电性的导电剂等混合来配置二次电池用浆料。当制备二次电池用浆料时，可以将粉末、粘结剂粉末、导电剂粉末和粘结剂溶液一次放入并搅拌，但在这种情况下，由于各单位成分的聚集、静电吸引等原因，很难在混合机中搅拌这些成分，并且难以生产具有高可销性的二次电池用浆料。因此，一般而言，二次电池用浆料是通过使粘结剂粉末在特定的溶剂中融化而预先制备溶液，向所制备的粘结剂溶液中添加正极材料、负极材料粉末等，然后搅拌所得材料而制备的。在此，当制备粘结剂溶液时，不同的粘结剂溶液分别用于正极和负极。通常，就制备二次电池用浆料的时间和成本而言，在单个混合装置中依次进行混合以制备粘结剂溶液并随后进行混合以制备二次电池用浆料是容易的。如公开号为10-1737756的韩国专利公开(“电池电极用浆料混合机”，2017年5月13日)中所公开的，使用用于制备二次电池用浆料的常规混合机装置，以利用通过将高速搅拌体和低速搅拌体置于混合机中来改善混合材料的分散性的方法来制备二次电池用浆料。然而，如上所述，在制备二次电池用浆料的过程中，混合机在制备粘结剂溶液时，需要使粘结剂粉末在溶液中快速融化的搅拌特性，并且在通过将极性粉末混合在制备的粘结剂溶液中来制备二次电池用浆料时，需要将不溶于具有高粘度的粘结剂溶液中的正极粉末或负极粉末均匀地分散的搅拌特性，但是所引用的参考文献中公开的特征存在不满足适合于制备二次电池用浆料的过程的所有搅拌特性的问题。另外，由于最近对电动车辆的电池组的需求不断增加，因此还存在二次电池浆料的生产跟不上需求的问题，导致电池生产的中断。因此，为了制备二次电池用浆料，需要一种超分散混合机，其通过在一个混合机中包含各种搅拌特性并且有效地混合二次电池用浆料中的成分来减少二次电池用浆料的制备时间，同时保持高质量。
【引用文献】
【专利文献】
1.KR 10-1737756B1(2017年5月13日)。
发明内容
本公开的实施例旨在提供一种超分散混合机，该超分散混合机通过根据在制备二次电池用浆料的过程期间输入的粉末和溶液在一个混合机中实现所需的搅拌特性，并且通过减少搅拌时间来增加二次电池用浆料的上料速率，来制备具有高分散性的二次电池用浆料。
在一个总体方面，一种超分散混合机包括：腔室，被配置为容纳其中的混合材料；叶片滚筒，形成为具有在其中形成的空间的圆筒，并且设置为在腔室内侧的上部旋转；低速叶片，其一端连接到叶片滚筒的下表面，另一端沿腔室的内壁延伸并且与叶片滚筒一起沿腔室的内壁旋转；以及至少一个高速叶片，其一端连接到叶片滚筒，另一端朝向腔室的内侧延伸并在叶片滚筒上旋转，其中高速叶片具有多个叶片部件，该多个叶片部件具有不同的搅拌特性并且布置在一个轴上。
此处，叶片部件可以包括：锯片，具有突出于圆形板外部的锯齿并且旋转；以及星形叶片，具有垂直延伸到圆形板外部的多个杆并且旋转。
此处，低速叶片可以包括：杆部分，沿腔室的内表面延伸；底部部分，沿腔室的底表面延伸；以及多个突出部，从杆部分朝腔室内侧突出并且彼此间隔开，其中叶片部件可以布置在彼此间隔开的多个突出部之间。
此处，超分散混合机可以进一步包括功率分配器，该功率分配器被插入安装以穿过腔室的上部和叶片滚筒的中央，并且被配置为将从多个动力源传输的一种或多种功率分配给叶片滚筒或高速叶片，其中功率分配器可以包括第一分配器和第二分配器，第一分配器被配置为将从多个动力源传输的功率中任意一种分配给叶片滚筒，第二分配器被形成为穿过第一分配器的中央的旋转轴并且被配置为将从多个动力源传输的功率中的剩余功率分配给高速叶片，并且低速叶片可以与叶片滚筒一起旋转，并且高速叶片可以在叶片滚筒上旋转。
此外，高速叶片可以以比低速叶片的转速更高的速度旋转。
此处，超分散混合机可以进一步包括打开和关闭装置，该打开和关闭装置设置在腔室的相对侧，并且被配置为在腔室设置在其上的支撑件上升高和降低腔室。
此处，超分散混合机可以进一步包括：粉末上料器，被配置为向腔室供应粉末；溶液上料器，被配置为向腔室供应溶液；以及热交换器，被配置为调整供应到溶液上料器的溶液的温度。
此处，超分散混合机可以进一步包括高剪切分散器，该高剪切分散器被配置为使用超分散混合机中包括的叶轮的旋转力向从腔室引入的混合材料提供高剪切分散力，其中在腔室的下部中形成的入口和出口可以连接到该高剪切分散器。
在这种情况下，入口和出口可以包括在其上形成的正时阀，在用户设定时间或更长时间内，在将混合材料在腔室内搅拌之后，正时阀被打开和关闭。
附图说明
图1是示出根据本公开的超分散混合机的示图。
图2是示出根据本公开的超分散混合机的高速叶片的示图。
图3A和图3B是示出根据本公开的超分散混合机的叶片部件的示图。
图4是示出根据本公开的超分散混合机的叶片滚筒的示图。
图5是示出根据本公开的实施例的超分散混合机的示图。
图6是示出根据本公开的另一实施例的超分散混合机的示图。
具体实施方式
在下文中，将通过参照附图解释本公开的示例性实施例来详细描述本公开。
附图仅示出了用于更清楚地理解本公开的特征的示例，因此，本公开的特征不应受到附图的限制。
如图1所示，根据本公开的超分散混合机1000可以包括腔室100、叶片滚筒200、低速叶片300、高速叶片400以及打开和关闭装置500。下面将详细描述这些组件。
腔室100可以具有在其中形成的空间，并且可以容纳混合材料，即用于制备二次电池浆料的粉末和粘结剂溶液。腔室100可以搅拌粉末和粘结剂溶液以形成二次电池的电极用浆料，并且在一些实施例中，完全搅拌的二次电池的电极用浆料可以通过打开和关闭装置500打开和关闭腔室100的上部或下部来排出，或者可以通过形成在腔室100上并连接到外部的排出器移出到外部。
叶片滚筒200可以设置在腔室100内侧的上部中，可以执行将从超分散混合机1000的外部传输的至少一种功率分配到低速叶片300和高速叶片400的功能，并且可以执行在腔室100内侧的上部旋转以操作连接到叶片滚筒200的低速叶片300的功能。
低速叶片300可以将聚集在腔室100的内壁上的混合材料搅拌到腔室100的中央。低速叶片300的一端可以连接到叶片滚筒200的至少一个区域，另一端沿腔室100的内壁延伸。因此，低速叶片300可以邻近腔室100的内壁设置，并且可以设置为在叶片滚筒200旋转的同时防止干扰腔室100。此外，低速叶片300可以随叶片滚筒200的旋转在腔室100内旋转，因此可以具有与设置在叶片滚筒200上的高速叶片400一起用于提高搅拌效率的形状以及用于防止干扰高速叶片400的形状和布置。将参照图2对低速叶片300的上述形状以及低速叶片300用于防止干扰高速叶片400的布置进行详细描述。
高速叶片400可以设置在叶片滚筒200上并且可以高速轴旋转，从而可以搅拌容纳在腔室100中的混合材料以向所容纳的混合材料的聚集颗粒提供分散力，并且使用具有不同搅拌特性且布置在高速叶片400的一个轴上的多个叶片部件来撕碎每个颗粒。下面将参照图2、图3A和图3B，对具有不同搅拌特性的叶片部件和高速叶片400的布置方法进行详细描述。
打开和关闭装置500可以设置在腔室100的相对侧，并且可以执行使腔室100旋转的功能以及在腔室100设置在其上的支撑件上升高和降低腔室100的功能。
如图2所示，用于分配从多个动力源10a、10b传输的一种或多种功率的功率分配器600可以插入安装以穿过腔室100的上部和叶片滚筒200的中央，以允许叶片滚筒200在根据本公开的超分散混合机1000的腔室100内旋转。在这种情况下，下面将详细描述设置在叶片滚筒200上的低速叶片300和高速叶片400。
低速叶片300的一端连接到叶片滚筒200的下表面，另一端沿腔室100的内壁延伸，并且低速叶片300可以与叶片滚筒200一起沿腔室100的内壁旋转。在这种情况下，低速叶片300可以包括杆部分310、底部部分320和突出部330。
杆部分310可以从叶片滚筒200沿腔室100的内壁延伸，并且可以将聚集在腔室100的内壁上的混合材料搅拌到腔室100的中央。
底部部分320可以从杆部分310的一端沿腔室100的底表面延伸，并且可以搅拌聚集在腔室的底表面上的混合材料。
如图2中所示，突出部330可以从杆部分310沿朝向腔室100内侧的方向突出，并且可以执行将朝向腔室100中的高速叶片400定向的混合材料均匀地传输到高速叶片400的功能。
高速叶片400可以布置在叶片滚筒200上的多个位置，在这种情况下，至少一个高速叶片可以布置在低速叶片300之前和之后。在这种情况下，高速叶片400可以布置在防止轴旋转期间布置在高速叶片400上的具有不同搅拌特性的多个叶片部件干扰低速叶片300的区域中。此外，布置在高速叶片400上的叶片部件可以设置在突出部330之间，并且可以通过叶片滚筒200的旋转而向高速叶片400均匀地供应混合材料。
如图3A和图3B中所示，叶片部件可以布置在根据本公开的超分散混合机1000的高速叶片400上，并且将参照图3A来描述叶片部件。如图3A中所示，高速叶片400可以与具有不同搅拌特性的锯片410和星形叶片420一起使用。因此，锯片410可以搅拌和撕碎在腔室100中混合的粉末和粘结剂溶液时形成的粉末聚集物，并且星形叶片420可以搅拌腔室100内部的全部混合材料以便防止腔室100内部的混合材料被固定。如图3B中所示，锯片410可具有形成在圆形板的端部上的锯片部分411，并且可以提供分散力以撕碎腔室100内的混合材料的颗粒或粉末聚集物。此外，星形叶片420可以具有形成在主体的端部处的杆421，并且可以提供分散力以混合在腔室100内流动的全部混合材料，该主体形成为圆形板或径向布置。不用说，锯片410和星形叶片420可以具有用于获得与图3A和图3B中所示的形状相同的效果的其它形状。
如图4中所示，根据本公开的超分散混合机1000可以通过插入安装到叶片滚筒200中的功率分配器600将从外部传输的多种功率分配给低速叶片300和高速叶片400。在下文中，将描述叶片滚筒200的详细形状和分配功率的方法。
功率分配器600可以插入安装以穿过腔室100的上部和叶片滚筒200的中央，并且可以将从外部传输的多种功率分配给叶片滚筒200或高速叶片400。详细地，功率分配器600可以包括第一分配器610和第二分配器620。第一分配器610可以形成有中空中央，并且可以将多种供应的功率中的任意一种分配给叶片滚筒。第二分配器620可以形成为穿过第一分配器610的中央的旋转轴，并且可以将所供应的功率中的另一种功率分配给一个或多个高速叶片400。
如图5中所示，根据本公开的超分散混合机1000可以包括高剪切分散器700。在下文中，将描述包括高剪切分散器700的超分散混合机1000的配置。
高剪切分散器700可以通过使用其中包括的叶轮的旋转力向混合材料提供高剪切分散力并且向混合材料的颗粒提供剪切力来搅拌从腔室100引入的混合材料，它们不分散在低速叶片300和高速叶片400中。因此，可以在腔室100的下部形成混合材料流经的入口和出口，因此在腔室100中搅拌的预定量混合材料可以在高剪切分散器700中搅拌，然后可以在腔室100中再次循环，从而快速生产高质量的二次电池用浆料。此外，在将粉末和溶液混合为混合材料的搅拌起始时，由于粉末聚集，可能难以操作高剪切分散器700，因此腔室100内的混合材料可以在操作高剪切分散器700的范围内实现分散，然后可以在腔室100和高剪切分散器700中循环，从而制备具有高分散性的二次电池用浆料。另外，正时阀可以设置在高剪切分散器700和腔室100所连接的入口和出口处，并且还可以控制混合材料的供应。
如图6中所示，根据本公开的超分散混合机1000可以包括调整向其供应的溶液的温度的热交换器800。在下文中，将描述包括热交换器800的超分散混合机1000的配置。
热交换器800可以执行控制供应到腔室100的溶液的温度的功能。详细地，包括供应到腔室100的粉末和溶液的混合材料可能在搅拌起始时由于具有高粘度和低温而聚集而不是被快速搅拌，因此可以操作热交换器800来提高溶液的温度，直到在腔室100内的搅拌连续执行预定时间并且混合材料保持在等于或大于预定温度的温度，以便于搅拌。
如图5和图6中所示，根据实施例，除了在其中搅拌混合材料的腔室100的组件之外，根据本公开的超分散混合机1000可以进一步包括高剪切分散器700和热交换器800，并且高质量的二次电池电极用浆料可以通过快速搅拌混合材料来制备，并且为此，阀V1、V2、V3和V4可以布置在连接到腔室100的高剪切分散器700和热交换器800的流动通道上，以控制上料速度。
超分散混合机1000可以进一步包括：粉末上料器，被配置为向腔室100供应粉末；溶液上料器30，被配置为向腔室100供应溶液；以及热交换器800，被配置为调整供应到溶液上料器30的溶液的温度。
由于如上配置的根据本公开的超分散混合机包括具有各种搅拌特性的多个搅拌装置，因此超分散混合机可以根据在制备二次电池用浆料的过程期间向混合机供应的材料的类型和混合材料的搅拌程度来改变混合机内部的搅拌环境，因此可以对混合材料进行搅拌以制备具有高分散性的二次电池用浆料，从而生产高质量的二次电池用浆料以减少制备成本和搅拌时间。
本公开的示例性实施例可以进行各种改变并且以各种形式体现，其中示出了本公开的示例性实施例。然而，本公开的示例性实施例不应被解释为限于本文阐述的实施例，并且在本公开的精神和范围内的任意改变、等同方案或替代方案应被理解为落入本公开的范围内。
将理解的是，当一个元件被称为“连接到”或“联接到”另一元件时，该元件可以直接在另一元件上，直接连接到或联接到另一元件，或者可以存在中间元件。
除非另有定义，否则本文所使用的包括技术和科学术语的所有术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。
将进一步理解的是，诸如在常用词典中定义的那些术语应当被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于形式化的意义来解释，除非本文明确地如此定义。
本领域普通技术人员将理解的是，本公开不限于以上实施例，并且可以在不脱离如通过所附权利要求所定义的本公开的精神和范围的情况下，在形式和细节上进行各种改变。

Claims (9)

1.一种超分散混合机，包括：
腔室，被配置为容纳其中的混合材料；
叶片滚筒，形成为具有在其中形成的空间的圆筒，并且设置为在所述腔室的内侧的上部旋转；
低速叶片，其一端连接到所述叶片滚筒的下表面，并且另一端沿所述腔室的内壁延伸并与所述叶片滚筒一起沿所述腔室的内壁旋转；以及
至少一个高速叶片，其一端连接到所述叶片滚筒，并且另一端朝向所述腔室的内侧延伸并在所述叶片滚筒上旋转，
其中所述高速叶片具有多个叶片部件，所述多个叶片部件具有不同的搅拌特性并且布置在一个轴上。
2.根据权利要求1所述的超分散混合机，其中所述叶片部件包括：
锯片，具有突出于圆形板外部的锯齿并且旋转；以及
星形叶片，具有垂直延伸到圆形板外部的多个杆并且旋转。
3.根据权利要求1所述的超分散混合机，其中所述低速叶片包括：
杆部分，沿所述腔室的内表面延伸；
底部部分，沿所述腔室的底表面延伸；以及
多个突出部，从所述杆部分朝所述腔室的内侧突出并且彼此间隔开，
其中所述叶片部件布置在彼此间隔开的所述多个突出部之间。
4.根据权利要求1所述的超分散混合机，进一步包括：
功率分配器，被插入安装以穿过所述腔室的上部和所述叶片滚筒的中央，并且被配置为将从多个动力源传输的一种或多种功率分配给所述叶片滚筒或所述高速叶片，
其中所述功率分配器包括第一分配器和第二分配器，所述第一分配器被配置为将从所述多个动力源传输的功率中的任意一种分配给所述叶片滚筒，所述第二分配器形成为穿过所述第一分配器的中央的旋转轴，并且被配置为将从所述多个动力源传输的功率中的剩余功率分配给所述高速叶片，并且
其中所述低速叶片与所述叶片滚筒一起旋转，并且所述高速叶片在所述叶片滚筒上旋转。
5.根据权利要求3所述的超分散混合机，其中所述高速叶片以比所述低速叶片的转速更高的速度旋转。
6.根据权利要求1所述的超分散混合机，进一步包括：
打开和关闭装置，设置在所述腔室的相对侧以旋转所述腔室，并且在所述腔室设置在其上的支撑件上升高和降低所述腔室。
7.根据权利要求1所述的超分散混合机，进一步包括：
粉末上料器，被配置为向所述腔室供应粉末；
溶液上料器，被配置为向所述腔室供应溶液；以及
热交换器，被配置为调整供应到所述溶液上料器的溶液的温度。
8.根据权利要求1所述的超分散混合机，进一步包括：
高剪切分散器，被配置为使用所述超分散混合机中包括的叶轮的旋转力向从所述腔室引入的混合材料提供高剪切分散力，
其中在所述腔室的下部中形成的入口和出口连接到所述高剪切分散器。
9.根据权利要求8所述的超分散混合机，其中所述入口和所述出口包括在其上形成的正时阀，在用户设定时间或更长时间内，在将所述混合材料在所述腔室内搅拌之后，所述正时阀被打开和关闭。
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