电池浆料制备装置和相关的控制方法与流程

本申请涉及电池浆料领域，具体而言，涉及电池浆料制备装置和相关的控制方法。

背景技术：

1、在锂电池制造工艺中，电池浆料的合浆工艺作为其中最重要的一环，其对锂电池的品质影响巨大。理想的电池浆料是分散均匀且稳定性高的悬浮液，其由电极活性材料、导电剂、粘结剂和溶剂均匀搅拌而成，属于典型的高粘稠固液相悬浮液；由于在匀浆过程中，各个极性不相同的物质相互混合，必然会有颗粒的团聚，这就势必会影响浆料的涂覆质量，造成颗粒划痕等缺陷极片，严重影响电极生产过程中的生产效率和极片的合格率。

2、目前，电极浆料的制备工艺分为湿法混料和干法混料两种。在湿法混料工艺中，一般都选择双行星真空搅拌机作为主流的锂离子电池浆料的搅拌设备。使用行星搅拌机制备浆料过程一般分为按照配比称量原料(电极材料、导电剂、粘结剂、溶剂等)并且转移入搅拌桶中，最后打开仪器按一定转速搅拌获得。该传统制浆设备无法对电池浆料的粘度进行实时调整，单次只能获得一种粘度的电池浆料，无法得到最优粘度的电池浆料。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供电池浆料制备装置和相关的控制方法，能够实现自动化调整电池浆料的粘度，根据需求实时调整电池浆料粘度以输出不同粘度的电池浆料，优化生产工艺，降低材料成本和工时成本。

2、第一方面，本发明提供电池浆料制备装置，包括粉料储存单元、称量单元、预混合单元、混合单元、浆料储存单元、浓缩单元、稀释单元和溶剂储存单元；粉料储存单元、称量单元、预混合单元、混合单元依次连通；溶剂储存单元出料端与预混合单元进料端、稀释单元进料端连通；混合单元出料端被配置为适于与浆料储存单元进料端、浓缩单元进料端、稀释单元进料端择一连通，且混合单元出料端设有第一在线粘度计；浓缩单元出料端、稀释单元出料端分别适于与浆料储存单元进料端连通。

3、在可选的实施方式中，浓缩单元包括若干个彼此串联的浓缩罐；位于两端的两浓缩罐分别与混合单元和浆料储存单元连通。

4、在可选的实施方式中，电池浆料制备装置还包括冷却单元；冷却单元进料端分别与各浓缩罐连通；冷却单元出料端与溶剂储存单元进料端连通；每一浓缩罐均设有加热器以使溶剂蒸发。

5、在可选的实施方式中，稀释单元出料端还被配置为适于与其进料端连通；稀释单元出料端设有第二在线粘度计；当检测粘度值在第三设定值和第四设定值之间时，稀释单元出料端与浆料储存单元进料端连通；当检测粘度值大于第四设定值时，稀释单元出料端与其进料端连通。

6、在可选的实施方式中，粉料储存单元包括若干个粉料储存罐；各粉料储存罐与称量单元数量相同且一一对应；每一称量单元包括两组天平和称量罐；各称量罐置于对应天平之上；两称量罐之一与对应的粉料储存罐连通，两称量罐另一与预混合单元连通。

7、在可选的实施方式中，电池浆料制备装置还包括设有第一齿轮的驱动单元；混合单元包括机架、壳体、搅拌部、第一齿条和螺母；螺母与壳体止转连接；第一齿条环设于壳体外壁并与第一齿轮啮合；搅拌部固接于壳体内壁；壳体相对机架绕第一轴转动并设有的第一在线粘度计；壳体进料端与预混合单元出料端连通，壳体出料端被配置为适于与浆料储存单元进料端、浓缩单元进料端、稀释单元进料端择一连通。

8、在可选的实施方式中，混合单元还包括彼此啮合的第二齿轮和第二齿条；第二齿条环设于壳体外壁并与第一齿条间隔布设；第二齿轮相对机架绕平行于第一轴的第二轴转动。

9、第二方面，本发明提供电池浆料制备装置的控制方法，包括(a)接收粉料配比信号，控制粉料自粉料储存单元输入至称量单元，并按照配比进行称量，称量完成后，将粉料输入至预混合单元；(b)接收溶剂配比信号，控制溶剂储存单元向预混合单元输入溶剂；(c)接收第一在线粘度计检测信号，对比第一设定值和第二设定值，若检测粘度值在第一设定值和第二设定值之间时，控制混合单元与浆料储存单元连通；若检测粘度值小于第一设定值时，控制混合单元与浓缩单元连通；若检测粘度值大于第二设定值时，控制混合单元与稀释单元连通。

10、在可选的实施方式中，电池浆料制备装置的控制方法还包括接收第二在线粘度计检测信号，对比第三设定值和第四设定值，若检测粘度值在第三设定值和第四设定值之间时，控制稀释单元与浆料储存单元连通；若检测粘度值大于第四设定值时，控制稀释单元出料端与其自身的进料端连通并控制溶剂储存单元向稀释单元输入溶剂。

11、在可选的实施方式中，电池浆料制备装置的控制方法还包括接收粉料配比信号，控制粉料储存单元向两称量罐之一连通并控制预混合单元与另一称量罐连通以使两称量罐交替向预混合单元输入粉料。

12、相比于现有技术，本申请的有益效果是：

13、(1)首先，本申请通过粉料储存单元、称量单元、预混合单元、混合单元依次连通的技术方案，实现电池浆料的生产；再者，本申请通过第一在线粘度计的检测，当检测粘度值在第一设定值与第二设定值之间时，混合单元与浆料储存单元连通；当检测粘度值小于第一设定值时，混合单元与浓缩单元连通；当检测粘度值大于第二设定值时，混合单元与稀释单元连通，实现电池浆料的一条主线、两条辅线生产；因此，本申请共具有三条生产线，从而实现在线控制电池浆料的粘度，完成电池浆料的自动制备，节约成本，提高电池浆料分散均匀性；且由于三条生产线互不干涉，可以根据不同的生产需求实时调整电池浆液的粘度，另外本申请还具有连续作业的优点。

14、(2)本申请将浓缩罐进行串联，使得浓缩工艺更为完善，浓缩后的电池浆料保持较好的分散性，避免电池浆料因粘度急剧增大而产生部分结块现象。

15、(3)本申请通过冷却单元的设置，对各浓缩罐因加热而呈气相的溶剂进行冷却回收，减少溶剂的浪费，降低材料成本。

16、(4)本申请中稀释单元出料端与其自身进料端、浆料储存单元进料端择一连通，使得粘度偏大的电池浆料可以重新进入稀释单元进行再次稀释，保证稀释单元输出的电池浆料满足生产需求。

17、(5)本申请称量罐与天平设置为两组，有利于对粉料进行连续配重输送，减少工时等待，提高生产效率。

18、(6)本申请的驱动单元用于驱动混合单元进行搅拌工作；壳体由第一齿轮带动转动，利用搅拌部对壳体内的浆料进行搅拌；螺母与壳体止转连接，保证壳体转动的可靠性，防止壳体因转速过高脱离机架而损坏。

19、(7)本申请通过第一齿轮带动壳体转动，间接带动第二齿轮转动，第一齿轮与第二齿轮间隔布设，进一步提高壳体的可靠性。

20、(8)本申请的粉料输入、溶剂输入以及电池浆料输出均为控制系统所控制，具有自动化生产的优势，生产出的电池浆料符合生产需求，提高良品率，节约成本。

21、(9)本申请稀释单元的电池浆料的输出为控制系统所控制，精确控制电池浆料的粘度。

22、(10)本申请控制两称量罐进行交替使用，提高自动化连续生产的效率，具有良好的生产效益。

技术特征：

1.电池浆料制备装置，其特征在于，包括粉料储存单元、称量单元、预混合单元、混合单元、浆料储存单元、浓缩单元、稀释单元和溶剂储存单元；所述粉料储存单元、称量单元、预混合单元、混合单元依次连通；所述溶剂储存单元出料端与所述预混合单元进料端、所述稀释单元进料端连通；所述混合单元出料端被配置为适于与所述浆料储存单元进料端、所述浓缩单元进料端、所述稀释单元进料端择一连通，且所述混合单元出料端设有第一在线粘度计；所述浓缩单元出料端、所述稀释单元出料端分别适于与浆料储存单元进料端连通。

2.如权利要求1所述的电池浆料制备装置，其特征在于，所述浓缩单元包括若干个彼此串联的浓缩罐；位于两端的两所述浓缩罐分别与混合单元和浆料储存单元连通。

3.如权利要求2所述的电池浆料制备装置，其特征在于，还包括冷却单元；所述冷却单元进料端分别与各所述浓缩罐连通；所述冷却单元出料端与所述溶剂储存单元进料端连通；每一所述浓缩罐均设有加热器以使所述溶剂蒸发。

4.如权利要求1所述的电池浆料制备装置，其特征在于，所述稀释单元出料端还被配置为适于与其进料端连通；所述稀释单元出料端设有第二在线粘度计；当检测粘度值在第三设定值和第四设定值之间时，所述稀释单元出料端与所述浆料储存单元进料端连通；当检测粘度值大于第四设定值时，所述稀释单元出料端与其进料端连通。

5.如权利要求1所述的电池浆料制备装置，其特征在于，所述粉料储存单元包括若干个粉料储存罐；各所述粉料储存罐与称量单元数量相同且一一对应；每一所述称量单元包括两组天平和称量罐；各所述称量罐置于对应所述天平之上；两所述称量罐之一与对应的粉料储存罐连通，两所述称量罐另一与预混合单元连通。

6.如权利要求1所述的电池浆料制备装置，其特征在于，还包括设有第一齿轮的驱动单元；所述混合单元包括机架、壳体、搅拌部、第一齿条和螺母；所述螺母与所述壳体止转连接；所述第一齿条环设于所述壳体外壁并与所述第一齿轮啮合；所述搅拌部固接于所述壳体内壁；所述壳体相对所述机架绕第一轴转动并设有所述的第一在线粘度计；所述壳体进料端与所述预混合单元出料端连通，所述壳体出料端被配置为适于与所述浆料储存单元进料端、浓缩单元进料端、稀释单元进料端择一连通。

7.如权利要求6所述的电池浆料制备装置，其特征在于，所述混合单元还包括彼此啮合的第二齿轮和第二齿条；所述第二齿条环设于所述壳体外壁并与第一齿条间隔布设；所述第二齿轮相对所述机架绕平行于第一轴的第二轴转动。

8.电池浆料制备装置的控制方法，其特征在于，包括(a)接收粉料配比信号，控制粉料自粉料储存单元输入至称量单元，并按照配比进行称量，称量完成后，将粉料输入至预混合单元；(b)接收溶剂配比信号，控制溶剂储存单元向预混合单元输入溶剂；(c)接收第一在线粘度计检测信号，对比第一设定值和第二设定值，若检测粘度值在第一设定值和第二设定值之间时，控制混合单元与浆料储存单元连通；若检测粘度值小于第一设定值时，控制混合单元与浓缩单元连通；若检测粘度值大于第二设定值时，控制混合单元与稀释单元连通。

9.如权利要求8所述的电池浆料制备装置的控制方法，其特征在于，还包括接收第二在线粘度计检测信号，对比第三设定值和第四设定值，若检测粘度值在第三设定值和第四设定值之间时，控制稀释单元与浆料储存单元连通；若检测粘度值大于第四设定值时，控制稀释单元出料端与其自身的进料端连通并控制溶剂储存单元向稀释单元输入溶剂。

10.如权利要求8或9所述的电池浆料制备装置的控制方法，其特征在于，还包括接收粉料配比信号，控制粉料储存单元向两称量罐之一连通并控制预混合单元与另一称量罐连通以使两称量罐交替向预混合单元输入粉料。

技术总结
本申请提供电池浆料制备装置和相关的控制方法，涉及电池浆料领域；其中电池浆料自动制备装置，包括依次连接的粉料储存单元、称量单元、预混合单元、混合单元；还包括浆料储存单元、浓缩单元、稀释单元和溶剂储存单元；溶剂储存单元出料端与预混合单元进料端、稀释单元进料端连通；混合单元出料端被配置为适于与浆料储存单元、浓缩单元、稀释单元的进料端择一连通，且混合单元设有第一在线粘度计；浓缩单元、稀释单元的出料端分别适于与浆料储存单元进料端连通；电池浆料自动制备装置的控制方法，包括控制粉料输送；控制溶剂输送；控制浆料输送；本申请通过分流、分级浓缩和分级稀释，达到实时调整电池浆料粘度的效果。

技术研发人员：王万玺,高海阳,王万亭,郭妮,李委峰,付俊谱,蒋军路
受保护的技术使用者：宁夏宝丰昱能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13