用于干法电极膜的物料混合装置的制作方法

本发明涉及电池，具体地涉及用于干法电极膜的物料混合装置。

背景技术：

1、锂离子电池(俗称“锂电池”)是目前最常见的二次电池之一，它主要依靠锂离子在正负电极片上往返嵌入和脱嵌来实现重复充放电。锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、无记忆性等诸多优点，因此它在智能手机、便携式电脑、电动汽车、医疗器械、航空航天等众多领域都得到了广泛地应用。

2、根据封装方式的不同，可以将锂离子电池分为方形电池、圆柱电池和软包电池等类型。无论何种类型，锂离子电池都具有壳体、布置在壳体内的电芯和电解液等部件。其中，电芯是由正极片、负极片和布置在两者之间的隔膜构成的。正极片通过在正极集流体(例如铝箔等)上涂布正极电极膜加工而成，负极片通过在负极集流体(例如铜箔等)上涂布负极电极膜加工而成。

3、无论是正极电极膜还是负极电极膜，一般都包括活性材料、导电剂、粘结剂等物质。根据加工工艺的不同，可以将制备电极膜的方法分为湿法工艺和干法工艺两种。湿法工艺是先将导电剂、粘结剂等物质进行混合搅拌后再加入活性材料搅拌分散，最后加入适量溶剂进行粘度调整以满足涂布要求。干法工艺是将活性材料、导电剂和粘结剂直接搅拌分散纤维化后再通过辊压成型。由于干法成型工艺过程中不使用溶剂，粘结剂以纤维状态存在，活性材料之间、活性材料与导电剂之间接触更为紧密。因此，干法电极膜具有电极密度大、导电性好、电容量高、循环寿命长等优点。

4、采用干法工艺制备电极膜时，需要将活性材料、导电剂和粘结剂等物料充分搅拌分散。其目的在于，一方面可以使团聚的物料充分分散，提高物料的均匀性；另一方面，可以在较大的活性材料的颗粒表面形成一层由细小的分散开的导电剂沉积层，从而形成良好的导电网络。但是，现有技术中的物料混合装置大多在有氧环境下进行搅拌，而物料的颗粒较小，搅拌过程中物料之间会产生高强度摩擦，导致物料极易与氧气发生反应而影响物料的性能。

5、因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

1、为了改善或在一定程度上解决现有技术中用于干法电极膜的物料混合装置容易影响物料状态的技术问题，本发明提供一种用于干法电极膜的物料混合装置。所述物料混合装置包括：混合筒，在所述混合筒内设有物料室以容纳加工所述干法电极膜的物料，在所述混合筒上设有彼此间隔且连通所述物料室的进气口和出气口，所述进气口适于与非氧气体发生装置相连通，所述出气口适于与所述混合筒的外部环境相连通，并且所述进气口和所述出气口是可开闭的，以便在所述物料室内形成含氧量低于预设值的环境，所述预设值设置成阻止所述物料与氧气发生反应；和机械搅拌机构，所述机械搅拌机构布置在所述物料室内且配置成在所述含氧量低于预设值的环境内搅拌所述物料。

2、在本发明用于干法电极膜的物料混合装置中，包括混合筒和机械搅拌机构。在混合筒内设有物料室，以容纳加工干法电极膜的物料。在混合筒上设有彼此间隔开的且可开闭的进气口和出气口，并且进气口和出气口均与物料室相连通。进气口配置成可与非氧气体发生装置相连通，出气口配置成可与混合筒的外部环境相连通。因此，通过控制进气口和出气口，将非氧气体发生装置提供的非氧气体引入混合筒，混合筒内的原有含氧气的空气则通过出气口排成，可在混合筒内制造含氧量低于预设值的环境，这个预设值要保证物料在混合筒内不会与氧气发生反应。机械搅拌机构布置在物料室内并且配置成在含氧量低于预设值的环境内搅拌物料。通过上述的设置，能够防止搅拌过程中物料与氧气发生反应而影响物料的状态。特别是采用特定设备(例如静电纺丝设备等)向混合筒内添加物料时，静电容易被带入混合筒内。通过在混合筒内设置含氧量低于预设值的环境，能够有效防止静电产生的电火花与氧气发生爆炸，从而确保搅拌过程的安全性。另外，机械搅拌机构布置在物料室内能直接对物料进行机械搅拌作用，以满足工艺设计要求。

3、在上述用于干法电极膜的物料混合装置的优选技术方案中，所述混合筒包括筒体和可拆卸地固定在所述筒体上的顶盖，并且所述进气口和所述出气口彼此相对地布置在所述筒体上，所述机械搅拌机构分别布置在所述筒体和所述顶盖上。通过上述的设置，使得混合筒形成分体式结构，以便于对混合筒的内部进行清洁、维修和保养。进气口和出气口彼此相对地布置在筒体上，便于非氧气体将筒体内的空气置换出来。另外，机械搅拌机构分别布置在筒体和顶盖上，能够提供不同角度的机械搅拌作用，提升搅拌效果。

4、在上述用于干法电极膜的物料混合装置的优选技术方案中，所述机械搅拌机构包括：轴向搅拌机构，所述轴向搅拌机构布置在所述顶盖上，并且包括至少一个轴向搅拌单元，每个所述轴向搅拌单元配置成从所述顶盖的下表面垂直向下延伸；和径向搅拌机构，所述径向搅拌机构布置在所述筒体上，并且包括至少一个径向搅拌单元，每个所述径向搅拌单元配置成从所述筒体的周向壁沿径向向内延伸与所述轴向搅拌机构间隔开。轴向搅拌机构和径向搅拌机构的设置，能够在轴向和径向上同时对物料进行高强度的机械搅拌，提高搅拌效率，增强搅拌效果，确保物料之间充分混合。

5、在上述用于干法电极膜的物料混合装置的优选技术方案中，在所述筒体上还设有超声波振动发生器，其配置成可向所述物料室内发射预定振幅的超声波以分散所述物料。通过在筒体上设置能够向物料室内发送预定振幅的超声波的超声波振动发生器，能够进一步提升物料之间的分散作用，提升物料的均匀性和导电性能。

6、在上述用于干法电极膜的物料混合装置的优选技术方案中，所述预定振幅为0.1mm-5mm。通过上述的设置，可以使超声波振动发生器产生适中的预定振幅，防止振幅过大而增加能耗，也可防止振幅过小而无法获得有效的分散效果。

7、在上述用于干法电极膜的物料混合装置的优选技术方案中，所述预设值小于等于1％。通过上述的设置，可以确保物料室内具有很低的氧气含量，防止搅拌过程中物料颗粒与氧气产生反应。

8、在上述用于干法电极膜的物料混合装置的优选技术方案中，在所述物料室内设有多个彼此间隔的氧气探测器。通过上述的设置，可以精确地测定物料室内的含氧量。

9、在上述用于干法电极膜的物料混合装置的优选技术方案中，在所述出气口处设有防止所述物料外漏的过滤网。通过在出气口设置合适的过滤网，可以防止物料从出风口排出，有效降低物料损耗。

10、在上述用于干法电极膜的物料混合装置的优选技术方案中，在所述出气口处还设有朝向所述过滤网的喷嘴，以吹散集聚在所述过滤网上的所述物料。通过在出气口处设置朝向过滤网的喷嘴，能够将集聚在过滤网上的物料吹散，防止堵塞出气口。

11、在上述用于干法电极膜的物料混合装置的优选技术方案中，在所述顶盖上设有第一进料口，在所述筒体的周向壁上设有多个彼此间隔的第二进料口，并且在所述筒体的底壁上设有允许搅拌后的所述物料从其中穿过以排出所述物料室的出料口。通过在顶盖上设置第一进料口，并且在筒体的周向壁上设置多个彼此间隔的第二进料口，能够根据实际需要精准地向物料室内添加物料，防止物料过大或过少而影响搅拌效率。另外，在筒体的底壁上设置出料口，能够使搅拌好的物料利用自身重力方便地排出物料室。

12、在上述用于干法电极膜的物料混合装置的优选技术方案中，所述第二进料口采用静电喷丝、熔体喷丝或熔体纺丝的方式向所述混合筒内添加所述物料。通过上述的设置，能够方便且灵活地向混合筒内添加直径较细的粘结剂等物料。

13、方案1：

14、1.一种用于干法电极膜的物料混合装置，其特征在于，所述物料混合装置包括：

15、混合筒，在所述混合筒内设有物料室以容纳加工所述干法电极膜的物料，在所述混合筒上设有彼此间隔且连通所述物料室的进气口和出气口，所述进气口适于与非氧气体发生装置相连通，所述出气口适于与所述混合筒的外部环境相连通，并且所述进气口和所述出气口是可开闭的，以便在所述物料室内形成含氧量低于预设值的环境，所述预设值设置成阻止所述物料与氧气发生反应；和

16、机械搅拌机构，所述机械搅拌机构布置在所述物料室内且配置成在所述含氧量低于预设值的环境内搅拌所述物料。

17、方案2：

18、2.根据方案1所述的用于干法电极膜的物料混合装置，其特征在于，所述混合筒包括筒体和可拆卸地固定在所述筒体上的顶盖，并且所述进气口和所述出气口彼此相对地布置在所述筒体上，所述机械搅拌机构分别布置在所述筒体和所述顶盖上。

19、方案3：

20、3.根据方案2所述的用于干法电极膜的物料混合装置，其特征在于，所述机械搅拌机构包括：

21、轴向搅拌机构，所述轴向搅拌机构布置在所述顶盖上，并且包括至少一个轴向搅拌单元，每个所述轴向搅拌单元配置成从所述顶盖的下表面垂直向下延伸；和

22、径向搅拌机构，所述径向搅拌机构布置在所述筒体上，并且包括至少一个径向搅拌单元，每个所述径向搅拌单元配置成从所述筒体的周向壁沿径向向内延伸并与所述轴向搅拌机构间隔开。

23、方案4：

24、4.根据方案1-3任一项所述的用于干法电极膜的物料混合装置，其特征在于，在所述混合筒上还设有超声波振动发生器，其配置成可向所述物料室内发射预定振幅的超声波以分散所述物料。

25、方案5：

26、5.根据方案4所述的用于干法电极膜的物料混合装置，其特征在于，所述预定振幅为0.1mm-5mm。

27、方案6：

28、6.根据方案1所述的用于干法电极膜的物料混合装置，其特征在于，所述预设值小于等于1％。

29、方案7：

30、7.根据方案1所述的用于干法电极膜的物料混合装置，其特征在于，在所述物料室内设有多个彼此间隔的氧气探测器。

31、方案8：

32、8.根据方案1所述的用于干法电极膜的物料混合装置，其特征在于，在所述出气口处设有防止所述物料外漏的过滤网。

33、方案9：

34、9.根据方案8所述的用于干法电极膜的物料混合装置，其特征在于，在所述出气口处还设有朝向所述过滤网的喷嘴，以吹散集聚在所述过滤网上的所述物料。

35、方案10：

36、10.根据方案2所述的用于干法电极膜的物料混合装置，其特征在于，在所述顶盖上设有第一进料口，在所述筒体的周向壁上设有多个彼此间隔的第二进料口，并且在所述筒体的底壁上设有允许搅拌后的所述物料从其中穿过以排出所述物料室的出料口。

37、方案11：

38、11.根据方案10所述的用于干法电极膜的物料混合装置，其特征在于，所述第二进料口采用静电喷丝、熔体喷丝或熔体纺丝的方式向所述混合筒内添加所述物料。