一种缩短混料时长的浆料混料方法及装置与流程

本发明涉及超级电容器储能技术领域，具体为一种缩短混料时长的浆料混料方法及装置。

背景技术：

超级电容器是一种新型的介于传统电容器和二次电池之间的储能装置。超级电容器高效、环保和成本相对低廉的优势，使其成为储能领域的焦点。超级电容器在新能源、轨道交通、通讯、工程机械、电力、军事及航天等众多领域均具有广阔的应用前景。

电极片是超级电容器的核心组成部分，电极片质量的好坏直接决定了其所组成的超级电容器单体的性能(容量、内阻和循环寿命等)发挥。而决定电极片质量好坏的关键步骤之一就是混料过程；

目前，虽然国内的一些企业能够掌握一定的混料技术，但主要是单线性混料过程，不仅混料耗时较长，还存在浆料分散性、稳定性较差的问题，尤其是经过较长时间保存的浆料，更容易出现团聚，沉淀等现象，即使进行再分散操作也很难完全恢复如初的效果，这就会导致制作出的电极片可能出现厚度不均、强度重复性差等问题，从而在实际生产过程中不可避免的造成较多浪费，为此，我们提出一种缩短混料时长的浆料混料方法及装置用于解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种缩短混料时长的浆料混料方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种缩短混料时长的浆料混料方法，分别将活性材料、导电剂、粘贴剂与溶剂进行单独搅拌、分散，然后再混合在一起，得到最终的浆料，包括如下步骤：

s1、将活性材料和溶剂通过预处理机构按一定的重量比例(活性材料：溶剂＝1:0.2～2)在大型搅拌机中先进行低速搅拌分散将活性材料粉体充分润湿，再进行高速搅拌分散；

s2、将导电剂和溶剂通过预处理机构按一定的重量比例(导电剂：溶剂＝1:2～6)在第一小型搅拌机中先进行低速搅拌分散将导电剂粉体充分润湿，再进行高速搅拌分散；

s3、将粘贴剂和溶剂通过预处理机构按一定的重量比例(粘贴剂：溶剂＝1:2～6)在第二小型搅拌机中进行充分混合，使粘贴剂粉体得到充分润湿；

s4、将s1、s2和s3所得在大型搅拌机中进行搅拌最终混合得到浆料。

进一步的，s1中所述活性材料包含至少一种选自活性炭、介孔碳、植物型硬炭、软炭、炭气凝胶、碳纳米管、导电高分子、石墨烯、人造石墨、天然石墨、中间相炭微球、tio2、钛酸锂、钴酸锂、锰酸锂、以及limpo4(其中m为v，cr，mn，fe，co和ni等)中的一种或多种；

s1中所述活性材料和溶剂混合过程中，低速搅拌和分散时，大型搅拌机的搅拌速度在5r/min～10r/min，分散速度在50r/min～300r/min，低速搅拌和分散时间在10min～20min，保持常压；高速搅拌和分散时，大型搅拌机的搅拌速度在10r/min～30r/min，分散速度在500r/min～1500r/min，高速搅拌和分散时间在100min～120min，真空度-0.050mpa～-0.090mpa，整个过程中温度控制在10℃～35℃之间，得到的活性材料中间浆料的细度5μm～25μm，粘度1000mpa·s～30000mpa·s。

进一步的，s2中所述导电剂是导电炭黑、乙炔炭黑、碳纳米纤维、碳纤维、焦炭、高比表面积炭、石墨中的一种或多种；

s2中所述导电剂和溶剂混合过程中，低速搅拌和分散时，第一小型搅拌机的搅拌速度在5r/min～10r/min，分散速度在50r/min～500r/min，低速搅拌和分散时间在10min～20min，保持常压；高速搅拌和分散时，第一小型搅拌机的搅拌速度在10r/min～30r/min，分散速度在1000r/min～2500r/min，高速搅拌和分散时间在100min～120min，真空度-0.050mpa～-0.090mpa，整个过程中温度控制在10℃～35℃之间，得到的导电剂中间浆料细度5μm～25μm，粘度1000mpa·s～20000mpa·s。

进一步的，s3中所述粘贴剂是一种柔性聚合物，为聚四氟乙烯树脂、聚偏二氟乙烯树脂、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、硬酯酸、丁苯橡胶、丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶中的一种或多种；

s3中所述溶剂是碳氢化合物、丙酮、乙酸、异丙醇、丙烯腈、乙醇、甲醇、乙烯酯、石脑油、n-甲基吡咯烷酮中的一种或多种；

s3中所述粘贴剂和溶剂混合过程中，低速搅拌和分散时，第二小型搅拌机的搅拌速度在5r/min～10r/min，分散速度在50r/min～500r/min，低速搅拌和分散时间在10min～20min，保持常压；高速搅拌和分散时，第二小型搅拌机的搅拌速度在10r/min～30r/min，分散速度在1000r/min～2500r/min，高速搅拌和分散时间在100min～120min，真空度-0.050mpa～-0.090mpa，整个过程中温度控制在10℃～35℃之间，得到的粘贴剂中间浆料细度5μm～15μm，粘度100mpa·s～2000mpa·s。

进一步的，s4中所述最终混合，大型搅拌机的搅拌速度在10r/min～30r/min，分散速度在500r/min～1500r/min，搅拌和分散时间在30min～60min，温度控制在10℃～35℃之间，真空度控制在-0.050mpa～-0.090mpa，细度5μm～25μm，粘度600mpa·s～10000mpa·s；

s4中最终混合的浆料中活性材料占浆料的80wt％～95wt％，导电剂占0wt％～10wt％，粘贴剂占5wt％～10wt％，所述浆料的固含量为20wt～60wt％。

一种缩短混料时长的浆料混料装置，包括大型搅拌机、第一小型搅拌机和第二小型搅拌机，所述大型搅拌机、第一小型搅拌机和第二小型搅拌机的顶端一侧均固定插设有预处理机构，所述大型搅拌机、第一小型搅拌机和第二小型搅拌机的顶部一侧固定连接有负风压机，所述大型搅拌机、第一小型搅拌机和第二小型搅拌机的外侧均固定安装有超声波分散装置。

进一步的，所述预处理机构包括储料框，所述储料框的内壁一侧固定安装有l型隔板，所述l型隔板的两侧和储料框的内壁之间分别固定安装有第一底框和第二底框，所述第一底框和第二底框的顶部分别转动卡设有第一控料辊和第二控料辊，所述第一控料辊的外侧开设有呈环形阵列分布的多组第一控料槽，所述第二控料辊的外侧开设有呈环形阵列分布的多组第二控料槽，所述第一控料辊和第二控料辊的一侧中部均固定安装有转动轴，所述转动轴转动安装在储料框上，所述l型隔板的顶端中部固定插设有进液管，所述储料框的底端一侧固定安装有和第一控料辊位置对应的振荡筛机构，所述储料框的底端中部固定插设有连接管，所述预处理机构均通过连接管固定插接在大型搅拌机、第一小型搅拌机和第二小型搅拌机的顶端一侧。

进一步的，两组所述转动轴远离第一控料辊的一侧穿过储料框并固定套设有从动链轮，两组所述从动链轮的外侧啮合连接有传动链条，所述储料框的一侧固定安装有缓速电机，所述缓速电机的输出端固定安装有驱动链轮，所述驱动链轮和传动链条啮合连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明，采用多线性混料的方法，将活性物质、导电剂、粘贴剂分别和溶剂以一定比例进行单独搅拌分散，并控制搅拌和分散速度以及搅拌分散过程中的温度和真空度，使得到的浆料的粘度和细度在合适的范围内，使得活性材料、导电剂、粘贴剂和溶剂得到更好的分散、融合，有利于降低浆料的团聚效应，且在低速搅拌分散润湿粉体过程中，要保持常压，防止将未及时润湿的部分粉体吸走，以及高速搅拌分散过程控制真空度，防止浆料中存在大量气泡，从而在一定程度上提高浆料的均一性和稳定性，和现有的单线性混料方法相比，多线性混料方法实现了经济学上所说的分工效应，缩短了整体的混料时间。因此，多线性混料方法有利于提高了电极的良品率和生产效率，对生产成本的控制和提高产品竞争力具有重大意义。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中预处理机构的结构连接示意图；

图3为本发明多线性混料方法的示意图；

图4为常用的单线性混料过程流程图；

图5为本发明多线性混料方法的流程图。

图中：1、大型搅拌机；2、第一小型搅拌机；3、第二小型搅拌机；4、预处理机构；5、负风压机；6、超声波分散装置；41、储料框；42、l型隔板；421、进液管；431、第一底框；432、第二底框；441、第一控料辊；4411、第一控料槽；442、第二控料辊；4421、第二控料槽；45、转动轴；451、从动链轮；452、传动链条；46、缓速电机；461、驱动链轮；47、振荡筛机构；48、连接管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种缩短混料时长的浆料混料方法，分别将活性材料、导电剂、粘贴剂与溶剂进行单独搅拌、分散，然后再混合在一起，得到最终的浆料，包括如下步骤：

s1、将活性材料和溶剂通过预处理机构4按一定的重量比例(活性材料：溶剂＝1:0.2～2)在大型搅拌机1中先进行低速搅拌分散将活性材料粉体充分润湿，再进行高速搅拌分散；

进一步的，s1中所述活性材料包含至少一种选自活性炭、介孔碳、植物型硬炭、软炭、炭气凝胶、碳纳米管、导电高分子、石墨烯、人造石墨、天然石墨、中间相炭微球、tio2、钛酸锂、钴酸锂、锰酸锂、以及limpo4(其中m为v，cr，mn，fe，co和ni等)中的一种或多种；

s1中所述活性材料和溶剂混合过程中，低速搅拌和分散时，大型搅拌机1的搅拌速度在5r/min～10r/min，分散速度在50r/min～300r/min，低速搅拌和分散时间在10min～20min，保持常压；高速搅拌和分散时，大型搅拌机1的搅拌速度在10r/min～30r/min，分散速度在500r/min～1500r/min，高速搅拌和分散时间在100min～120min，真空度-0.050mpa～-0.090mpa，整个过程中温度控制在10℃～35℃之间，得到的活性材料中间浆料的细度5μm～25μm，粘度1000mpa·s～30000mpa·s。

s2、将导电剂和溶剂通过预处理机构4按一定的重量比例(导电剂：溶剂＝1:2～6)在第一小型搅拌机2中先进行低速搅拌分散将导电剂粉体充分润湿，再进行高速搅拌分散；

进一步的，s2中所述导电剂是导电炭黑、乙炔炭黑、碳纳米纤维、碳纤维、焦炭、高比表面积炭、石墨中的一种或多种；

s2中所述导电剂和溶剂混合过程中，低速搅拌和分散时，第一小型搅拌机2的搅拌速度在5r/min～10r/min，分散速度在50r/min～500r/min，低速搅拌和分散时间在10min～20min，保持常压；高速搅拌和分散时，第一小型搅拌机2的搅拌速度在10r/min～30r/min，分散速度在1000r/min～2500r/min，高速搅拌和分散时间在100min～120min，真空度-0.050mpa～-0.090mpa，整个过程中温度控制在10℃～35℃之间，得到的导电剂中间浆料细度5μm～25μm，粘度1000mpa·s～20000mpa·s。

s3、将粘贴剂和溶剂通过预处理机构4按一定的重量比例(粘贴剂：溶剂＝1:2～6)在第二小型搅拌机3中进行充分混合，使粘贴剂粉体得到充分润湿；

进一步的，s3中所述粘贴剂是一种柔性聚合物，为聚四氟乙烯树脂、聚偏二氟乙烯树脂、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、硬酯酸、丁苯橡胶、丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶中的一种或多种；

s3中所述溶剂是碳氢化合物、丙酮、乙酸、异丙醇、丙烯腈、乙醇、甲醇、乙烯酯、石脑油、n-甲基吡咯烷酮中的一种或多种；

s3中所述粘贴剂和溶剂混合过程中，低速搅拌和分散时，第二小型搅拌机3的搅拌速度在5r/min～10r/min，分散速度在50r/min～500r/min，低速搅拌和分散时间在10min～20min，保持常压；高速搅拌和分散时，第二小型搅拌机3的搅拌速度在10r/min～30r/min，分散速度在1000r/min～2500r/min，高速搅拌和分散时间在100min～120min，真空度-0.050mpa～-0.090mpa，整个过程中温度控制在10℃～35℃之间，得到的粘贴剂中间浆料细度5μm～15μm，粘度100mpa·s～2000mpa·s。

s4、将s1、s2和s3所得在大型搅拌机1中进行搅拌最终混合得到浆料。

进一步的，s4中所述最终混合，大型搅拌机1的搅拌速度在10r/min～30r/min，分散速度在500r/min～1500r/min，搅拌和分散时间在30min～60min，温度控制在10℃～35℃之间，真空度控制在-0.050mpa～-0.090mpa，细度5μm～25μm，粘度600mpa·s～10000mpa·s；

s4中最终混合的浆料中活性材料占浆料的80wt％～95wt％，导电剂占0wt％～10wt％，粘贴剂占5wt％～10wt％，所述浆料的固含量为20wt～60wt％。

一种缩短混料时长的浆料混料装置，包括大型搅拌机1、第一小型搅拌机2和第二小型搅拌机3；其中，大型搅拌机1、第一小型搅拌机2和第二小型搅拌机3中均设有搅拌桨和分散桨；大型搅拌机1、第一小型搅拌机2和第二小型搅拌机3的顶端一侧均固定插设有预处理机构4，大型搅拌机1、第一小型搅拌机2和第二小型搅拌机3的顶部一侧固定连接有负风压机5，大型搅拌机1、第一小型搅拌机2和第二小型搅拌机3的外侧均固定安装有超声波分散装置6，通过设置超声波分散装置6，在大型搅拌机1、第一小型搅拌机2和第二小型搅拌机3进行各物料搅拌和混料的同时，利用超声波震荡，降低混料过程中的团聚效应，并且还可以使难以被分散的部分得到更好的分散。

预处理机构4包括储料框41，储料框41的内壁一侧固定安装有l型隔板42，将储料框41分隔为两组进料空间，以便固体物料和液体物料的分隔输送，l型隔板42的两侧和储料框41的内壁之间分别固定安装有第一底框431和第二底框432，第一底框431和第二底框432的中部均开设有通槽，第一底框431和第二底框432的顶部分别转动卡设有第一控料辊441和第二控料辊442，第一控料辊441的外侧开设有呈环形阵列分布的多组第一控料槽4411，第二控料辊442的外侧开设有呈环形阵列分布的多组第二控料槽4421，其中，大型搅拌机1上的多组第一控料槽4411的总储物量和多组第二控料槽4421的总储物量比为1:0.2～2；第一小型搅拌机2上的多组第一控料槽4411的总储物量和多组第二控料槽4421的总储物量比为1:2～6；第二小型搅拌机3上的多组第一控料槽4411的总储物量和多组第二控料槽4421的总储物量比为1:2～6，便于对大型搅拌机1、第一小型搅拌机2和第二小型搅拌机3中各物料之间的精准控量输料；

第一控料辊441和第二控料辊442的一侧中部均固定安装有转动轴45，转动轴45转动安装在储料框41上，l型隔板42的顶端中部固定插设有进液管421，用于输入溶剂，储料框41的底端一侧固定安装有和第一控料辊441位置对应的振荡筛机构47，储料框41的底端中部固定插设有连接管48，预处理机构4均通过连接管48固定插接在大型搅拌机1、第一小型搅拌机2和第二小型搅拌机3的顶端一侧。

两组转动轴45远离第一控料辊441的一侧穿过储料框41并固定套设有从动链轮451，两组从动链轮451的外侧啮合连接有传动链条452，储料框41的一侧固定安装有缓速电机46，缓速电机46的输出端固定安装有驱动链轮461，驱动链轮461和传动链条452啮合连接，使用时，将活性物质、导电剂、粘贴剂分别放置于大型搅拌机1、第一小型搅拌机2和第二小型搅拌机3上的振荡筛机构47进行筛选，筛选后的物料进入对应的进料空间内，并将溶剂通过进液管421输入至对应的进料空间内，随后，通过启动缓速电机46，带动驱动链轮461进行缓慢转动，从而驱动传动链条452进行缓慢传动，进而同步驱动两侧的转动轴45带动对应的第一控料辊441和第二控料辊442进行缓慢转动，活性物质、导电剂、粘贴剂置于对应的第一控料槽4411中，溶剂置于对应的第二控料槽4421中，随着第一控料辊441和第二控料辊442的缓慢转动，多组第一控料槽4411中的活性物质、导电剂、粘贴剂以及溶剂分别通过通槽进入储料框41的底部，并通过连接管48进入对应的大型搅拌机1、第一小型搅拌机2和第二小型搅拌机3，其中，大型搅拌机1、第一小型搅拌机2和第二小型搅拌机3中的第一控料辊441和第二控料辊442同步转动一圈后，活性物质和溶剂输入比例为1:0.2～2，导电剂和和溶剂的输入比例为1:2～6，粘贴剂和溶剂的输入比例为1:2～6，从而实现活性物质、导电剂、粘贴剂以及溶剂的精准控量输料，便于后续浆料的加工。

工作原理：本发明为一种缩短混料时长的浆料混料方法及装置，使用时，采用多线性混料的方法，将活性物质、导电剂、粘贴剂分别和溶剂以一定比例进行单独搅拌分散，并控制搅拌和分散速度以及搅拌分散过程中的温度和真空度，使得到的浆料的粘度和细度在合适的范围内，使得活性材料、导电剂、粘贴剂和溶剂得到更好的分散、融合，有利于降低浆料的团聚效应，且在低速搅拌分散润湿粉体过程中，要保持常压，防止将未及时润湿的部分粉体吸走，以及高速搅拌分散过程控制真空度，防止浆料中存在大量气泡，从而在一定程度上提高浆料的均一性和稳定性，和现有的单线性混料方法相比，多线性混料方法实现了经济学上所说的分工效应，缩短了整体的混料时间。因此，多线性混料方法有利于提高了电极的良品率和生产效率，对生产成本的控制和提高产品竞争力具有重大意义。

管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。