[發明專利]攪拌槳

在審

• 申請號: 201210339666.0
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN102836669A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 張寧欣
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司;東莞新能源科技有限公司
• 主分類號: B01F15/00
• 分類號: B01F15/00
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 王基才

技術領域

本發明涉及一種攪拌槳，尤其是一種適用于鋰離子電池漿料制備的高效攪拌槳。

背景技術

鋰離子電池作為一種高能量密度的化學電源，在現代移動通信設備等消費領域發揮著不可替代的作用。通常，鋰離子電池的生產過程包括制漿、涂布、冷壓、分條、卷繞、封裝、注液、化成等工序，其中，制漿作為鋰離子電池生產的第一道工序，其目的是將活性物質粉末、導電劑粉末、分散劑/粘結劑粉末或溶液等分散于溶劑中，形成均勻、穩定的懸濁液，而懸濁液中各組分分散的均勻程度對于后續涂布工藝、烘干過程、冷壓分條等工序具有直接的影響。

目前主流的攪拌分散設備為采用自轉+公轉運動方式的攪拌槳，攪拌槳在整個攪拌罐空間內驅動流體，從而對固-液混合物進行長時間的機械攪拌。請參閱圖1，目前常用的雙行星攪拌槳11的攪拌臂12為扭曲型結構，對于粘度較高的漿料需要增加轉速較大的自轉分散盤的運動，對漿料產生高速剪切來達到均勻分散的效果。請參閱圖2，扭曲型攪拌槳11運動時在流體中產生的流場主要分為平行于攪拌槳11的對稱軸23的流場21和垂直于攪拌槳11的對稱軸23的流場22。對于不同粘度的漿料而言，相同的攪拌作用所產生的流場21、22的分布不同；在同一攪拌罐中，攪拌槳11所產生的剪切作用隨著漿料與攪拌槳11距離的增加而減小。因此，在攪拌過程中，某一攪拌罐內會同時分布有層流、湍流和渦流等流體運動狀態，不同流體狀態的影響區域都與攪拌槳11的尺寸和攪拌罐的尺度有關，一般在厘米甚至更高量級。但是，對于典型的鋰離子電池漿料而言，由于活性物質顆粒大多在數十微米量級，未來可能會向著小顆粒方向發展，達到亞微米甚至納米量級，由厘米尺度的流體運動對亞微米尺度的顆粒產生作用、進行分散，最終形成微米、納米尺度的懸濁液，效率比較低，需要通過增加攪拌時間、攪拌強度、升高溫度等來實現。目前，鋰離子電池電極漿料的平均混合制漿時間約為8～10小時。

另外，由于攪拌分散過程是利用流體的剪切作用來分開團聚的顆粒，所以團聚分散的效果與流體剪切作用的強度密切相關，流體的剪切作用強度則由攪拌槳尺度和流體的特性如黏度等因素決定，而且上述相互作用關系在不同的攪拌槳尺度下表現不同，不是簡單的等比例線性關系，這導致了研發實驗與中試、量產規模的粉料分散和漿料制備之間存在著攪拌效果的尺寸效應現象，以致于研發規模的良好分散效果難以在中試、量產規模下順利、快速地實現。

有鑒于此，確有必要提供一種能夠提高制漿效率、弱化尺寸效應的攪拌槳。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種能夠提高制漿效率、弱化尺寸效應的攪拌槳，以縮短新工藝流程的量產時間，并提高漿料品質的一致性。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種攪拌槳，其包括攪拌臂，所述攪拌臂表面分布有微結構陣列。

作為本發明攪拌槳的一種改進，所述微結構為凹坑或凸起，或是凹坑與凸起的組合結構。

作為本發明攪拌槳的一種改進，所述微結構為對稱結構或非對稱結構，為對稱結構時，其對稱軸垂直于攪拌臂的基準面。

作為本發明攪拌槳的一種改進，為了起到更好的微觀混合效果，所述微結構的特征尺寸為2～200微米，相鄰微結構之間的間距在2~4000微米之間。

作為本發明攪拌槳的一種改進，為了便于加工，所述凹坑或凸起的形狀優選為棱柱體、棱臺、圓柱體、圓臺等相對規則的形狀，或是前述兩種或多種形狀的組合。

作為本發明攪拌槳的一種改進，為防止漿料顆粒在所述凹坑或凸起的死角部位沉積，凹坑或者凸起的界面交接處均采用圓角結構，以便于清潔。

作為本發明攪拌槳的一種改進，所述微結構采用機械加工、激光加工或電化學加工方式形成。

作為本發明攪拌槳的一種改進，所述微結構采用激光刻蝕或化學腐蝕方式形成。

作為本發明攪拌槳的一種改進，所述攪拌臂為扭曲型結構，其數目為2～6個，且為對稱或旋轉對稱方式分布。采用多個攪拌臂，能夠減少漿料顆粒與攪拌臂的距離，從而改善宏觀分散性能；將攪拌臂設計成對稱或旋轉對稱，可以使整個攪拌槳的重心落在中軸線上，從而提高攪拌槳旋轉時的機械穩定性。

相對于現有技術，本發明攪拌槳通過分布于攪拌臂表面的微結構陣列在漿料中形成微觀尺度的流場，縮小了現有攪拌流場的低效率剪切區和無效作用區，使得待分散的固-液/液-液混合物能夠迅速達到宏觀分布均勻與微觀分散一致的狀態，達到提高攪拌效率、改善漿料一致性，同時減小漿料制備過程由于規模不同而產生的差異、縮短新工藝開發流程。

附圖說明