[发明专利]电池浆料连续自动上料工艺及装置

说明书

技术领域

本发明属于水系动力电池技术领域，具体涉及一种电池浆料连续自动上料工艺及装置。

背景技术

随着城市化进程的加快，以电气化为特征的智慧城市建设日新月异。水系动力电池因具有合理的能量密度和适当的功率密度、工作温度范围宽、循环寿命长、环保可回收、高安全性等优点，在特种装备、启动电源、电动汽车、混合车、直流电源、储能电站、轻轨、高铁、动车等方面具有广阔的应用前景。

现有水系动力电池及其电容型镍氢动力电池的极片制备方法为湿法拉浆，即以电池材料为主要活性材料，以HPMC、CMC等为辅助增稠剂，以SBR、PTFE、PVDF等为粘结剂，以镍粉、炭黑、亚氧化钛、金属氧化物等为导电剂和添加剂，通过真空搅拌机搅拌为一定粘度的浆料，以泡沫镍、钢带或铜网为集流体，通过手工添加浆料到拉浆槽或全自动输送浆料到拉浆槽，前者存在操作强度大，浆料因水分挥发快而容易沉淀，造成浆料粘度波动大，影响拉浆速度慢的同时，极片差异大；后者(专利CN 102357446 A)尽管实现了自动加料，但因为浆料粘度大、颗粒形貌不规则，输送困难，输送泵故障率高，浆料损耗率也高，此外，长时间连续加料后，因水分含量偏失，浆料粘度还是会缓慢上升，造成后续拉浆速度降低，极片差异性也变大。两者控制方式都会对电池性能造成很大的负面影响。

为了解决上述问题，有些电池企业对浆料上浆场地进行全方位密封，采用空气主动循环模式，意图通过环境温度、湿度控制来稳定浆料粘度，由于拉浆机为立式炉，高度达12m，宽度6m，长度40m，拉浆过程本身需要300KW功率进行加热产生大量热空气，这么大的空间内进行温度、湿度控制，能源消耗非常高，整体装置体积庞大，维护费用也高，所以从价格和维护角度来看，该系统很难得以大范围应用，目前国内外没有一家使用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种电池浆料连续自动上料工艺，实现浆料由软管自动流入拉浆槽，特别适用于水系动力电池浆料，解决了出料管道易堵塞、清洗难、更换难的历史性技术难题；本发明还提供一种电池浆料连续自动上料装置。

本发明所述的电池浆料连续自动上料工艺，向添加有浆料的搅拌罐通湿度为80％-100％的压缩空气，维持搅拌罐内的气压不低于外界气压，搅拌浆料，打开出口阀，搅拌罐的位置高于拉浆槽的位置，浆料由软管自动流入拉浆槽。

本发明所述的浆料为水系动力电池浆料。现在业内由搅拌罐内的浆料进入拉浆槽用的管道都是硬管道，主要是金属材质，采用真空泵输送，有的还加装除铁器和隔膜泵进行过滤，管道需要特殊药剂进行清洗，一旦堵塞，只能通过高压水枪冲刷，冲刷后需要用酒精清洗干净。而水系动力电池浆料比重比锂电浆料高三倍左右，粘度高十倍左右，颗粒硬度高七倍左右，浆料还具有磁性，无法使用除铁器，也无法使用隔膜泵过滤，因为浆料颗粒很大，输送泵在输送过程中因为冲刷，内壁腐蚀严重，给浆料带来新杂质，同时输送过程中一旦因为调节参数停顿，而浆料就堵塞在管道内，需要花费很长时清理间，甚至需要更换新的输送泵，造成浆料的大量浪费。

本发明采用搅拌罐的位置高于拉浆槽的位置，且维持搅拌罐内的气压不低于外界气压，浆料在重力作用下由软管自动流入拉浆槽，软管上不设置输送泵，软管可以为塑料材质，如果出现堵塞情况，通过较小的外力压缩软管，比如可以通过手工挤压挤出浆料，从而疏通软管，效果非常实用，彻底解决了堵塞、更换的历史性技术难题。

由于水系动力电池浆料采用纯水作为润湿剂，本身含有水，不怕与空气中的水分接触，也不怕空气中的氧气，因此可以与空气直接接触，但在空气干燥的环境下，浆料直接接触空气，浆料的空气挥发速度大于空气流入速度，浆料会变稠，进而粘度增大。为了解决采用软管存在的流通不畅问题，本发明经过大量研究发现，采用向搅拌罐内通入湿度为80％-100％的压缩空气，与浆料挥发的水分处于动态平衡关系，有利于保持浆料水含量稳定，进而稳定浆料粘度，实现浆料由软管自动流入拉浆槽。压缩空气的湿度如果高了容易出现水滴，打破浆料水分挥发速度，降低固含量和浆料黏度，影响极片品质；压缩空气的湿度如果低了，浆料固含量升高，浆料粘度也增大，也会影响极片品质。

本发明中浆料在重力作用下由软管自动流入拉浆槽中，在浆料自动流出过程中，密封的搅拌罐内若没有空气补充，会变成负压，造成浆料逐渐回吸。因此，维持搅拌罐内的气压不低于外界气压，为了使浆料更好地由软管自动流入拉浆槽，搅拌罐内的气压优选相对于外界气压高0.1～10Pa。