高速分散设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型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。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 传统上，正负极浆料采用"行星一分散"式制浆设备进行生产，并且在采用"行星一 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，"行星一分散"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。
[0005] 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。
[0006] 在实际使用中，上述"行星一分散"制浆设备具有以下方面的不足：
[0007] 首先，"行星一分散"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。
[0008] 其次，如果单纯采用"行星一分散"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"行星一分散"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。
[0009] 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。
[0010] 现阶段的高速分散设备在一定程度上弥补了单纯的"行星一分散"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：
[0011] 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。
[0012] 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。 【实用新型内容】
[0013] 本实用新型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。
[0014] 为解决上述技术问题，本实用新型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；
[0015] 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；
[0016] 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。
[0017] 优选地，所述开孔为平截头体结构。
[0018] 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。
[0019] 优选地，所述开孔贯穿所述筒体壁。
[0020] 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。
[0021] 优选地，所述多个齿状结构的凸起平行间隔排列。
[0022] 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；
[0023] 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。
[0024] 本实用新型还公开了一种浆料，所述浆料利用权利要求上述设备进行分散后得 到。
[0025] 本实用新型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。
[0026] 本实用新型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。
[0027] 本实用新型提供的上述技术方案具有以下有益效果：
[0028] 首先，本实用新型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实用新型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。
[0029] 其次，本实用新型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