一种锌空电池空气电极极片材料均化设备的制作方法
【专利摘要】一种锌空电池空气电极极片材料均化设备，其特征是所述设备，包括架体、横向气缸、框料仓、均化装置、均化仓，所述架体上表面从进料方向到出料方向依次分为上料工位、均化工位、出料工位，所述框料仓用于在上料工位、均化工位、出料工位之间往复运动，所述横向气缸为往复气缸，所述均化装置为平面连杆机构，所述均化仓为长方体，通过均化仓支架固定在架体上，在架体内部，安装用于驱动底托板上下运动的纵向气缸及纵向气缸活塞；所述底托板底部和均化仓底部安装有用于将底托板与均化仓底板闩锁的自动闩锁装置。
【专利说明】一种锌空电池空气电极极片材料均化设备
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种电池极片制造设备，尤其是涉及一种均化设备。
【背景技术】
[0002] 锌空电池是利用空气中的氧作为正极活性物质，锌作为负极活性物质的一种金属 空气电池。与其他电池相比，锌空电池有着比能量高、无污染、放电电压平稳等独特的优势。
[0003] 锌空电池的正极为空气电极，空气电极的结构一般分为催化层、集流体、扩散层， 催化层与扩散层均采用一定聚合物与碳材料制备而成，催化层中将催化剂负载在碳材料 表面，空气中的氧在催化层与负载在碳材料上的催化剂发生电化学反应。中国专利申请 CN102324527A公开了一种极片材料，采用了聚乙二醇、聚四氟乙烯等高分子材料作为催化 层致孔剂和骨架。
[0004] 目前锌空电池极片的制造多采用热压成型法或干嵌法。热压法是将电极材料直接 铺在固定的模具中，中间敷以铜网作为电池极片的集流体，充分利用材料之间的物理性能 和外部粘结剂，冲压成型。采用热压法成型时，极片成型后其微观结构为絮状的石墨膏体， 材料之间并无很大的粘性。当石墨膏体经普通轧制成型后不能形成相对稳定的物理结构， 造成极片内部均匀性差，极片内阻大，电子流通性差，且采用模具加热，消耗能源多，不利于 连续生产。
[0005] 干嵌法则是采用极片材料干燥成为粉状后直接抛洒在放置了集流体的无纺布材 料上，并轧制成型，这种方法可以连续成型，但同样得到的极片材料内部均匀性不好，造成 电子流通性差。
[0006] 在研究中我们发现在轧制极片前对其进行碾压揉搓为主的均化处理后，其有助于 其材料内部均匀性与导电性能的提高，但是由于极片材料的特殊性质，目前只能采用手工 方式进行，因此提供一种适用于均化处理工序的自动生成设备成为现有技术中需要解决的 问题。 实用新型内容
[0007] 针对现有技术的不足，为解决上述技术问题，本实用新型提供一种锌空电池空气 电极极片材料均化设备，能够代替人工对极片材料进行均化操作。
[0008] 本实用新型提供的均化设备包括架体、横向气缸、框料仓、均化装置和均化仓。
[0009] 所述架体上表面从进料方向到出料方向依次分为上料工位、均化工位、出料工位， 架体上表面固定有框料仓导向槽，所述框料仓导向槽由前后侧板与端侧板在架体表面围 成，截面为矩形，所述架体上表面在均化工位具有开口 1.2。
[0010] 所述框料仓导向槽位于上料工位与出料工位部分的前后侧板内侧面安装有滑轨 以便于框料仓进出均化工位。
[0011] 所述框料仓用于在上料工位、均化工位、出料工位之间往复运动，框料仓为顶面、 底面均敞开的长方体结构，由四块侧板通过角钢焊接在一起，角钢的直边向上伸出与侧板 底边焊接在一起，另一边向内侧伸出形成底托架，用于安放底托板。框料仓侧板高度为底板 长度的40-50%，在紧贴框料仓导向槽的框料仓侧板上具有和滑轨匹配的滚轮，在垂直于框 料仓运动方向的侧板外侧安装有耳座，用于连接横向气缸，所述底托板放置在框料仓中底 托架上；
[0012] 所述横向气缸为往复气缸，横向气缸的横向活塞杆顶端安装于耳座上，用于推拉 框料仓。
[0013] 所述均化装置为改进的平面连杆机构，所述连杆为板状，由底侧板、顶侧板、顶板 构成，各板状连杆均为矩形，其中底侧板与顶侧板各为两块，两块底侧板的底边与安装在均 化仓的底板上的铰支座相铰接，底侧板的顶边分别与两块顶侧板的底边相接，两块顶侧板 的顶边用顶板相接，各板状连杆之间采用销轴结构连接。在顶板中央开孔，孔外侧固定安装 有导向套筒，孔中安装驱动臂，其中各板状连杆宽度为框料仓底托板宽度的90-95%，每块 底侧板长度均为框料仓侧板高度的90-95%，每块顶侧板的长度均为框料仓底托板长度的 50-60 %，顶板与两块顶侧板连接在一起后的总长度为均化仓长度的95-100 %。
[0014] 所述驱动臂为坚直安装的圆柱体，上端固定在位于架体上方的驱动机构上，并由 驱动机构驱动其做垂直方向往复运动，均化仓及均化工位的开口的中心在驱动臂轴线及其 延长线上，驱动臂下端伸入平面六连杆机构内部的部分安装有均化头，所述均化头为立放 的扁柱状体，扁柱状体的底面为上等腰梯形、矩形与下等腰梯形从上到下依次复合成的八 边形，其中下等腰梯形为倒梯形，将上等腰梯形的下底与矩形上长边复合，下等腰梯形的 上底与矩形下长边复合即得，所述上等腰梯形的下底与下等腰梯形的上底、及矩形上下长 边等长；所述上等腰梯形的上底为顶板长度的35-45%，上等腰梯形的腰长为顶侧板长度 的40-50%，截面的总高度为平面连杆机构最高高度的50-70%，上等腰梯形、矩形与下等 腰梯形的高度之比为2?3 :0. 8?1. 2 :0. 6?1，下等腰梯形的下底长度为其上底长度的 70-80%，当安装完成时，所述均化头以下等腰梯形所在侧面正对架体上表面且其上下底面 均与均化仓前后侧板平行，均化头厚度（即扁柱状体的高度）与平面连杆机构的宽度相等。
[0015] 所述均化仓为长方体，通过均化仓支架固定在架体上，在均化仓的底板上固定铰 支座，并通过铰支座与均化装置的底侧板底边铰接。所述均化仓与框料仓等宽，均化仓高度 商于均化装置的最商商度，
[0016] 均化仓的底板上开有恰好能容纳底托板伸入的矩形开口，所述铰支座位于矩形开 口两侧。
[0017] 在架体内部，安装用于驱动底托板上下运动的纵向气缸及纵向气缸活塞。
[0018] 所述底托板底部和均化仓底部安装有用于将底托板与均化仓的底板闩锁的自动 闩锁装置。
[0019] 本实用新型提供的锌空电池空气电极极片材料均化设备，为了对极片材料进行均 化操作，采用了改进的平面连杆机构作为均化装置，所述平面连杆机构，将底侧板直接与均 化仓的底板相连，使得底托板可以直接将极片材料托入均化仓内部，此外还优化了均化头 的外形，采用底面为上等腰梯形、矩形与下等腰梯形从上到下依次复合成的八边形的扁柱 状体，通过下等腰梯形与上等腰梯形的设计，能够减轻整个均化头的体积，尤其是采用下等 腰梯形，又能够使极片材料在受下底挤压时能够被挤入腰部与底侧板之间，使其同时受到 挤压与揉搓作用，且下等腰梯形的腰部与底侧板之间具有较大空间，使均化装置具有较大 的处理能力。在开始均化操作时，均化头向下运动，顶板、底侧板、与顶侧板共同先下运动对 极片材料产生挤压揉搓作用，使其能够均化成型，并在极片材料内初步形成纤维束。克服目 前只能采用手工操作完成该工序的缺陷。此外，在设备涉及时，在均化仓的底板和底托板之 间设置了自动闩锁装置，闩锁后底托板可以承受均化装置产生的压力，使得整个设备的受 力机构更为合理。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为实施例1提供的均化设备总体示意图；
[0021] 图2为实施例1提供均化设备中均化装置的结构示意图。
[0022] 附图标记说明：
[0023] 1、架体，1. 1、框料仓导向槽，1.2、开口，1.3、纵向气缸活塞，1.4、纵向气缸；
[0024] 2、横向气缸；2. 1，横向活塞杆；
[0025] 3、框料仓，3. 1、底托板；
[0026] 4、均化装置，4. 1、底侧板，4. 2、顶侧板，4. 3、顶板，4. 4、导向套筒，4. 5、驱动臂， 4. 6、均化头；
[0027] 5、均化仓，5. 1、铰支座，5. 2、均化仓支架。
【具体实施方式】：
[0028] 下面结合实施例附图进一步叙述本实用新型。
[0029] 实施例1均化设备，所述均化设备总体示意图如图1所示，所述均化装置的结构示 意图如图2所示
[0030] 本实用新型提供的均化设备包括架体1、横向气缸2、框料仓3、均化装置4、均化仓 5 〇
[0031 ] 所述架体上表面从进料方向到出料方向依次分为上料工位、均化工位、出料工位， 架体上表面固定有框料仓导向槽1. 1，所述框料仓导向槽由前后侧板与端侧板在架体表面 围成，截面为矩形，所述架体上表面在均化工位具有开口 1. 2。
[0032] 所述框料仓导向槽位于上料工位与出料工位部分的前后侧板内侧面安装有滑轨 以便于框料仓进出均化工位。
[0033] 所述框料仓用于在上料工位、均化工位、出料工位之间往复运动，框料仓为顶面、 底面均敞开的长方体结构，由四块侧板通过角钢焊接在一起，角钢的直边向上伸出与侧板 底边焊接在一起，另一边向内侧伸出形成底托架，用于安放底托板3. 1。框料仓侧板高度为 底板长度的45 %，在紧贴框料仓导向槽的框料仓侧板上具有和滑轨匹配的滚轮，在垂直于 框料仓运动方向的侧板外侧安装有耳座，用于连接横向气缸。所述底托板3. 1放置在框料 仓中底托架上
[0034] 所述横向气缸2为往复气缸，横向气缸的横向活塞杆2. 1顶端安装于耳座上，用于 推拉框料仓。
[0035] 所述均化装置为改进的平面连杆机构，所述连杆为板状，由底侧板4. 1、顶侧板 4. 2、顶板4. 3构成，各板状连杆均为矩形，其中底侧板与顶侧板各为两块，两块底侧板的底 边与安装在均化仓的底板上的铰支座5. 1相铰接，底侧板的顶边分别与两块顶侧板的底边 相接，两块顶侧板的顶边用顶板相接，各板状连杆之间采用销轴结构连接。在顶板中央开 孔，孔外侧固定安装有导向套筒4. 4,孔中安装驱动臂4. 5,其中各板状连杆宽度为框料仓 底托板宽度的92%，每块底侧板长度均为框料仓侧板高度的92%，每块顶侧板的长度均 为框料仓底托板长度的55%，顶板与两块顶侧板连接在一起后的总长度为均化仓长度的 92%。
[0036] 所述驱动臂为坚直安装的圆柱体，上端固定在位于架体上方的驱动机构上，并由 驱动机构驱动其做垂直方向往复运动，均化仓及均化工位的开口的中心在驱动臂轴线及其 延长线上，驱动臂下端伸入平面六连杆机构内部的部分安装有均化头4. 6,所述均化头为 立放的扁柱状体，扁柱状体的底面为上等腰梯形、矩形与下等腰梯形从上到下依次复合成 的八边形，其中下等腰梯形为倒梯形，将上等腰梯形的下底与矩形上长边复合，下等腰梯形 的上底与矩形下长边复合即得，所述上等腰梯形的下底与下等腰梯形的上底、及矩形上下 长边等长；所述上等腰梯形的上底为顶板长度的40%，上等腰梯形的腰长为顶侧板长度的 40-50%，截面的总高度为平面连杆机构最高高度的60%，上等腰梯形、矩形与下等腰梯形 的高度之比为2. 5 :1 :0. 8,下等腰梯形的下底长度为其上底长度的75%，当安装完成时，所 述均化头以下等腰梯形所在侧面正对架体上表面且其上下底面均与均化仓前后侧板平行， 均化头厚度（即扁柱状体的高度）与平面连杆机构的宽度相等。
[0037] 所述均化仓为长方体，通过均化仓支架5. 2固定在架体上，在均化仓的底板上固 定铰支座，并通过铰支座与均化装置的底侧板底边铰接。所述均化仓与框料仓等宽，均化仓 商度商于均化装置的最商商度，
[0038] 均化仓的底板上开有恰好能容纳底托板伸入的矩形开口，所述铰支座位于矩形开 口两侧。
[0039] 在架体内部，安装用于驱动底托板上下运动的纵向气缸1. 4及纵向气缸活塞1. 3。
[0040] 所述底托板底部和均化仓底部安装有用于将底托板与均化仓的底板闩锁的自动 闩锁装置。
[0041] 所述均化设备的操作方法如下：
[0042] 1)底托板位于最低点，均化装置位于最高位置，框料仓位于上料工位，将极片材料 加入处于上料工位的框料仓中，横向气缸把框料仓直线拉动到均化工位的正下方，纵向气 缸活塞向上运动推动底托板上升，使底托板伸入均化仓的底板上的矩形开口中，到位后自 动闩锁装置动作将底托板与均化仓的底板闩锁；
[0043] 2)驱动臂向下伸出驱动均化装置伸入框料仓中至最低位置，并进行垂直方向的往 复运动，将极片材料在各板状连杆及均化头的揉搓挤压作用下，实现极片材料的均化；
[0044] 3)均化完成后，提升均化装置，解锁自动闩锁装置，通过纵向气缸将底托板下降至 框料仓的底部的底托架上，然后驱动横向气缸，将框料仓拉至出料位置出料。
[0045] 极片生产实施例1
[0046] 采用实施例1提供的均化设备生产的锌空电池空气电极极片，其材料配方如中国 专利申请CN102324527A中实施例5中所述催化层配方。
[0047] 操作步骤如下：
[0048] 1)将原料按既定比例称重配比混合后采用强制搅拌机进行搅拌均匀，搅拌均匀后 的极片材料为絮状材料。
[0049] 2)将步骤1)得到的絮状极片材料采用实施例1提供的均化设备及其操作方法进 行均化，均化后的极片材料为团块状。
[0050] 3)将步骤2)得到的极片材料采用压延法压制成片状即可。
【权利要求】
1. 一种锌空电池空气电极极片材料均化设备，其特征是所述设备，包括架体、横向气 缸、框料仓、均化装置和均化仓； 所述架体上表面从进料方向到出料方向依次分为上料工位、均化工位、出料工位，所述 框料仓导向槽由前后侧板与端侧板在架体表面围成，截面为矩形，所述架体上表面在均化 工位具有开口； 所述框料仓导向槽位于上料工位与出料工位部分的前后侧板内侧面安装有滑轨以便 于框料仓进出均化工位； 所述框料仓用于在上料工位、均化工位、出料工位之间往复运动，框料仓为顶面、底面 均敞开的长方体结构，由四块侧板通过角钢焊接在一起，角钢的直边向上伸出与侧板底边 焊接在一起，另一边向内侧伸出形成底托架，用于安放底托板，框料仓侧板高度为底板长度 的40-50%，在紧贴框料仓导向槽的框料仓侧板上具有和滑轨匹配的滚轮，在垂直于框料仓 运动方向的侧板外侧安装有耳座，用于连接横向气缸，所述底托板放置在框料仓中底托架 上； 所述横向气缸为往复气缸，横向气缸的横向活塞杆顶端安装于耳座上，用于推拉框料 仓； 所述均化装置为平面连杆机构，连杆为板状，由底侧板、顶侧板、顶板构成，各板状连杆 状连杆均为矩形，其中底侧板与顶侧板各为两块，两块底侧板的底边与安装在均化仓的底 板上的铰支座相铰接，底侧板的顶边分别与两块顶侧板的底边相接，两块顶侧板的顶边用 顶板相接，各板状连杆之间采用销轴结构连接，在顶板中央开孔，孔外侧固定安装有导向套 筒，孔中安装驱动臂，其中各板状连杆状连杆的宽度为框料仓底托板宽度的90-95%，每块 底侧板长度均为框料仓侧板高度的90-95%，每块顶侧板的长度均为框料仓底托板长度的 50-60%，顶板与两块顶侧板连接在一起后的总长度为均化仓长度的95-100% ; 所述驱动臂为坚直安装的圆柱体，上端固定在位于架体上方的驱动机构上，并由驱动 机构驱动其做垂直方向往复运动，均化仓及均化工位的开口的中心在驱动臂轴线及其延长 线上，驱动臂下端伸入平面连杆机构内部的部分安装有均化头，所述均化头为立放的扁柱 状体，扁柱状体的底面为上等腰梯形、矩形与下等腰梯形从上到下依次复合成的八边形，其 中下等腰梯形为倒梯形，将上等腰梯形的下底与矩形上长边复合，下等腰梯形的上底与矩 形下长边复合即得，所述上等腰梯形的下底与下等腰梯形的上底、及矩形上下长边等长；所 述上等腰梯形的上底为顶板长度的35-45%，上等腰梯形的腰长为顶侧板长度的40-50%，截 面的总高度为平面连杆机构最高高度的50-70%，上等腰梯形、矩形与下等腰梯形的高度之 比为2~3 :0. 8~1. 2 :0. 6~1，下等腰梯形的下底长度为其上底长度的70-80%，当安装完成时， 所述均化头以下等腰梯形所在侧面正对架体上表面且其上下底面均与均化仓前后侧板平 行，均化头厚度与平面连杆机构的宽度相等； 所述均化仓为长方体，通过均化仓支架固定在架体上，在均化仓的底板上固定铰支座， 并通过铰支座与均化装置的底侧板底边铰接，所述均化仓与框料仓等宽，均化仓高度高于 均化装置的最高高度，均化仓的底板上开有恰好能容纳底托板伸入的矩形开口，所述铰支 座位于矩形开口两侧； 在架体内部，安装用于驱动底托板上下运动的纵向气缸及纵向气缸活塞； 所述底托板底部和均化仓底部安装有用于将底托板与均化仓的底板闩锁的自动闩锁
【文档编号】H01M4/88GK203839460SQ201420270093
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】肖艳军, 孟宪乐, 李梦宁 申请人:河北工业大学