技术领域
[0001] 本
发明涉及
电池添加剂制备设备技术领域，具体涉及一种球磨负极包的生产装置。
背景技术
[0002] 铅酸电池负极是填满海绵状铅的铅板，需要添加负极膨胀剂组合物。铅酸电池负极一般含有铅粉、木素磺酸钠(分散剂)、
硫酸钡(成核剂)、
炭黑(导电材料)等组分，传统的铅酸电池负极将这些组分和
水、硫酸等一次性加入和膏机(立式低速搅拌混合机)中和膏后，涂板成型成负极生极板。
[0003] 传统的和膏机混合方法的
缺陷是各组分混合不均匀，硫酸钡、铅粉等化合物重、木素轻、炭黑更轻，这种混合物方法无法将很泡(堆
密度很小)的炭黑混进混合物中，导致团聚和分布不均严重，造成模具成型刮刀一刮就出现黑线，几个微米左右的成核剂硫酸钡也无法被没有分散好的木素分散和分布开去，导致硫酸钡的成核作用不能发挥好、硫酸铅盐化严重。进而导致铅酸电池负极的一致性差，整个铅酸电池产品的循环充放电一致性、低温电容、耐高温性差，最终电池的寿命不长。因此，在和膏过程中如何解决原料充分分散的问题，是本领域的一大难题。
[0004] 为了解决上述问题，本发明
申请人在业界首先想到了把木素磺酸钠(分散剂)、硫酸钡(成核剂)、炭黑(导电材料)等成分拿出来单独分散好制成负极包，将负极包交给铅酸电池制造厂，然后加入其它组分经和膏机混合、涂板成型来制造铅酸电池；这样可以解决
现有技术在和膏过程中原料不能充分分散的问题。
[0005] 先制备负极包虽然能解决上述技术问题，但将木素磺酸钠(分散剂)、硫酸钡(成核剂)、炭黑(导电材料)等负极包原料成分仅仅经混合机进行混合，负极包内的原料成分依然得不到很好的分散。这是因为炭黑太轻、与木素磺酸钠、硫酸钡的堆密度差别太大，硫酸钡等成核剂因静电、电荷、潮湿、粉体
摩擦力等因素，极易团聚结
块；经混合机混合后，负极包内的组分依然分层、结块、
碳黑无法分布和分散进其它两个组分中。因此，开发用于生产负极包的专用设备对负极包内的组分的充分分散具有重要的意义。
发明内容
[0006] 为了克服现有技术缺乏专
门用于生产负极包的生产设备的技术不足，本发明提供一种球磨负极包的生产装置。负极包原料经本发明所述的球磨负极包的生产装置进行生产，负极包内的原料成分能够分散均匀，不会出现分层、结块的现象。
[0007] 本发明所要解决的上述技术问题，通过如下技术方案予以实现：
[0008] 一种球磨负极包的生产装置，其包括混合机和
球磨机；在生产过程中，球磨负极包原料先经混合机混合再经球磨机进行球磨。
[0009] 优选地，所述的球磨负极包的生产装置，还包括第一储罐、配料计量装置、第二储罐、第三储罐、成品储罐；
[0010] 所述的第一储罐用于存储原料；所述的第一储罐的数量为多个，每个第一储罐都连接一个配料计量装置，用于控制第一储罐的给料计量；
[0011] 所述的第二储罐与配料计量装置连接，用于存储经配料计量装置计量过的原料；
[0012] 所述的混合机与第二储罐连接，用于将计量过的原料的进行混合；计量过的原料经混合机混合后得半成品；
[0013] 所述的第三储罐与混合机连接，用于存储经混合机混合后的半成品；
[0014] 所述的球磨机与第三储罐连接，用于将半成品进行球磨；半成品经球磨机球磨后得成品；
[0015] 所述的成品储罐与球磨机连接，用于暂存成品。
[0016] 优选地，所述的混合机为卧式
犁刀混合机或卧式螺带混合机。
[0017] 优选地，所述的配料计量装置为失重称。
[0018] 优选地，第一储罐、配料计量装置、第二储罐、混合机、第三储罐、球磨机以及成品储罐之间通过
气力输送系统实现物料的输送。
[0019] 优选地，球磨机的内壁材质为不锈
钢、聚
氨酯或陶瓷
衬板；球磨机中的
研磨介质选用密度为2.7～9g/cm3的金属球和/或金属
氧化物陶瓷球；球磨机中研磨介质的体积填充率为20～60％。
[0020] 进一步优选地，所述的金属球选自
不锈钢球；所述的金属氧化物陶瓷球选自二氧化锆陶瓷球或三氧化二
铝陶瓷球。
[0021] 进一步优选地，球磨机中研磨介质选用三种尺寸的金属球和/或金属氧化物陶瓷球进行级配；分别为直径为2～15mm的金属球或金属氧化物陶瓷球；直径为15～50mm的金属球或金属氧化物陶瓷球；直径为50～100mm的金属球或金属氧化物陶瓷球。
[0022] 更进一步优选地，直径为2～15mm的金属球或金属氧化物陶瓷球、直径为15～50mm的金属球或金属氧化物陶瓷球以及直径为50～100mm的金属球或金属氧化物陶瓷球的重量比为0～50：0～50：0～50。
[0023] 再进一步优选地，直径为2～15mm的金属球或金属氧化物陶瓷球、直径为15～50mm的金属球或金属氧化物陶瓷球以及直径为50～100mm的金属球或金属氧化物陶瓷球的重量比为1～50：1～50：1～50。
[0024] 最优选地，直径为2～15mm的金属球或金属氧化物陶瓷球、直径为15～50mm的金属球或金属氧化物陶瓷球以及直径为50～100mm的金属球或金属氧化物陶瓷球的重量比为1～5：1～5：1～5。
[0025] 再进一步优选地，球磨机中研磨介质选用三种尺寸的金属球和/或金属氧化物陶瓷球进行级配；分别为直径为2～15mm的304不锈钢球；直径为15～50mm的二氧化锆陶瓷球；直径为50～100mm的三氧化二铝陶瓷球；所述304不锈钢球、二氧化锆陶瓷球以及三氧化二铝陶瓷球的重量比为0～5：0～5：0～5；
[0026] 进一步优选地，所述304不锈钢球、二氧化锆陶瓷球以及三氧化二铝陶瓷球的重量比为1～5：1～5：1～5；
[0027] 更进一步优选地，所述304不锈钢球、二氧化锆陶瓷球以及三氧化二铝陶瓷球的重量比为3～5：1～2：1。
[0028]
发明人进一步研究发现，即使本领域技术人员能够提出将木素磺酸钠、硫酸钡、炭黑拿出来单独分散好形成负极包；但如果仅仅将木素磺酸钠、硫酸钡、炭黑经普通混合机、高速混合机、卧式
犁刀混合机等混合，负极包内的组分依然混合得不好，因为炭黑太轻、与木素磺酸钠、硫酸钡的堆密度差别太大，经这些混合机混合后，负极包内的组分依然分层、结块、碳黑无法分布和分散进其它两个组分中；或可以进行简单预分散，但在微观状态下仍然是不均匀的。
[0029] 为了确保负极包内的组分能够充分分散，发明人经大量的研究发现，将负极包内的木素磺酸钠、硫酸钡、炭黑必须先经卧式犁刀混合机然后再经球磨机球磨，才能得到分散性能优异的球磨负极包。
[0030] 退一步，如果本领域技术人员能够想到用卧式犁刀混合机来混合木素磺酸钠、硫酸钡、炭黑，但没有经后续球磨机球磨分散，那么所得到的组合物均匀一致性依然不够好，也会导致硫酸钡的成核作用不能发挥好、硫酸铅盐化严重，导致铅酸电池负极的一致性差、继而导致整个铅酸电池产品的循环充放电一致性、低温电容性、耐高温性差，最终电池的寿命不长。
[0031] 发明人研究表明：球磨机内壁材质、磨球材质、磨球尺寸、大小磨球级配、磨球填充率等球磨条件，对能否得到分散性能优异的球磨负极包具有十分关键的作用；在本发明所述的球磨机下球磨能够使得球磨负极包中的木素磺酸钠、硫酸钡、碳黑形成了以硫酸钡和碳黑小颗粒包裹木素磺酸钠大颗粒的包裹结构，得到分散性极好的球磨负极包，所述球磨负极包中的成分不结块、比重均一，在研磨过程中不粘壁、物料流动性好；生产出来的球磨负极包能通过气力输送系统吹送至自动
包装线，实现全封闭的高效率的自动化连续化生产。如上述球磨机的选择不当，容易造成球磨负极包中的成分容易结块、比重不均一，在球磨过程中物料容易粘壁，且物料的流动性也变差，从而造成物料球磨阶段到包装阶段需要做大量清理工作、耗时费力效率低，从而无法连续化生产，增加了工业化生产中的操作难度。
[0032] 进一步的采用本发明所述生产装置生产出来的球磨负极包与后续的铅酸电池其他组分和水混合时，木素磺酸钠会溶解继而将整个混合体系包裹在
电极的晶体的表面，并分割成许多小室硫酸铅盐晶体仅限制在小室内长大，而又由于小室内有分散良好的硫酸钡和碳黑小颗粒对铅盐起到快速成核作用，这些作用
叠加使得铅酸电池负极内的铅盐只能非常细小且分布均匀的晶体，从而导致了铅酸电池的性能高度一致。
[0033] 有益效果：本发明首次提供了一种球磨负极包的生产装置；经过本发明所述的生产装置，在生产过程中负极包中的原料先采用卧式犁刀混合机初混，再经球磨机球磨的球磨，可将三种密度和体积差别悬殊的负极包组分木素磺酸钠、硫酸钡以及碳黑混合成高度一致性混合物，该混合呈现硫酸钡和炭黑包木素磺酸钠的
核壳结构，该结构使得其具有优异的分散性能，比重均一、相互之间不会结块且物料流动性好；此外，经本发明所述的生产装置生产出来的球磨负极包能通过气力输送系统吹送至自动包装线，实现全封闭的高效率的自动化连续化生产。
附图说明
[0034] 图1为
实施例1球磨负极包的生产装置的结构示意图。
[0035] 图2为实施例1球磨负极包的生产装置生产得到的球磨负极包产品图。
[0036] 图3为实施例1球磨负极包的生产装置生产得到的球磨负极包的SEM分析图。
[0037] 图4为对比例1负极包的生产装置的结构示意图。
[0038] 图5为对比例1负极包的生产装置生产得到的负极包产品图。
[0039] 图6为对比例2负极包的生产装置生产得到的负极包产品图。
[0040] 图7为对比例3负极包的生产装置生产得到的球磨负极包的SEM分析图。
具体实施方式
[0041] 以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但本发明的保护范围不仅限于具体实施例。
[0042] 实施例1
[0043] 如图1所示，本实施例提供了一种球磨负极包的生产装置，其包括第一储罐101、失重称102、第二储罐103、卧式犁刀混合机104、第三储罐105、球磨机106、成品储罐107、
包装机108。
[0044] 所述的第一储罐101用于存储原料；所述的第一储罐101的数量为3个，每个第一储罐101都连接一个失重称102，所述的失重称102用于控制第一储罐101的给料计量。
[0045] 3个第一储罐101分别用于储存原料木素磺酸钠、硫酸钡以及碳黑；在其它具体实施例中所述第一储罐1可根据原料的数量进行灵活的调整，比如当原料数量增至4、5或6种时，第一储罐101数量可以调整为4个、5个或6个。
[0046] 所述的第二储罐103与失重称102连接，用于存储经失重称102计量过的原料。
[0047] 所述的卧式犁刀混合机104与第二储罐103连接，用于将计量过的原料的进行混合；计量过的原料经卧式犁刀混合机104混合后得半成品。
[0048] 所述的第三储罐105与卧式犁刀混合机104连接，用于存储经卧式犁刀混合机104混合后的半成品。
[0049] 所述的球磨机106与第三储罐105连接，用于将半成品进行球磨；半成品经球磨机106球磨后得成品。
[0050] 所述的成品储罐107与球磨机106连接，用于暂存成品。所述的包装机108与成品储罐107连接，用于将成品进行包装。
[0051] 所述的第一储罐101、失重称102、第二储罐103、卧式犁刀混合机104、第三储罐105、球磨机106、成品储罐107、包装机108之间通过气力输送系统实现物料的输送。当然，在其它具体实施例中，第一储罐101、失重称102、第二储罐103、卧式犁刀混合机104、第三储罐
105、球磨机106、成品储罐107、包装机108之间还可以通过其它常规的方式输送物料。
[0052] 此外，上述球磨机106的内壁材质为304不锈钢材质；球磨机106中研磨介质的体积填充率为45％；球磨机106中的研磨介质选用三种尺寸的金属球和金属氧化物陶瓷球进行级配；分别为直径为10mm的304不锈钢球；直径为25mm的二氧化锆陶瓷球；直径为75mm的三氧化二铝陶瓷球；所述不锈钢球、二氧化锆陶瓷球以及三氧化二铝陶瓷球的重量比为4：2：1。
[0053] 球磨负极包的生产方法：将电材料炭黑、成核剂沉淀硫酸钡以及分散剂木素磺酸钠(炭黑、硫酸钡以及木素磺酸钠的重量百分比分别为20％、60％、20％)采用上述球磨负极包的生产装置中先进行卧式犁刀混合机104混合30min，再在球磨机106中进行球磨30min得球磨负极包。
[0054] 由图2采用本实施例球磨负极包的生产装置制备得到的球磨负极包产品图可以看出，该生产装置制备得到的球磨负极包为均匀松散的粉料，无结块现象，比重均一，物料流动性好，生产出来的球磨负极包可以通过气力输送系统吹送至自动包装线，便于实现全封闭的高效率的自动化连续化生产；对下游应用方便分散，提升性能。
[0055] 由图3采用本实施例球磨负极包的生产装置制备得到的球磨负极包的SEM分析图可以看出，该生产装置制备得到的球磨负极包中的木素磺酸钠、硫酸钡、碳黑形成了以硫酸钡和碳黑小颗粒包裹木素磺酸钠大颗粒的包裹结构，硫酸钡和碳黑小颗粒均匀的分布在木素磺酸钠大颗粒的表面。采用该结构的球磨负极包与后续的铅酸电池其他组分和水混合时，木素磺酸钠会溶解继而将整个混合体系分割成许多小室，硫酸铅盐晶体仅限制在小室内长大，而又由于小室内有分散良好的硫酸钡和碳黑小颗粒对铅盐起到快速成核作用，这些作用叠加使得铅酸电池负极内的铅盐只能非常细小且分布均匀的晶体，从而有效提高
负极材料在铅膏内的一致性和分散性，有助于提高电池的一致性和
稳定性。
[0056] 对比例1
[0057] 由图4所示，本实施例提供了一种负极包的生产装置，其包括第一储罐101、失重称102、第二储罐103、卧式犁刀混合机104、第三储罐105、高速混合机206、成品储罐107、包装机108。
[0058] 所述的第一储罐101用于存储原料；所述的第一储罐101的数量为3个，每个第一储罐101都连接一个失重称102，所述的失重称102用于控制第一储罐101的给料计量。
[0059] 3个第一储罐101分别用于储存原料木素磺酸钠、硫酸钡以及碳黑；在其它具体实施例中所述第一储罐1可根据原料的数量进行灵活的调整，比如当原料数量增至4、5或6种时，第一储罐101数量可以调整为4个、5个或6个。
[0060] 所述的第二储罐103与失重称102连接，用于存储经失重称102计量过的原料。
[0061] 所述的卧式犁刀混合机104与第二储罐103连接，用于将计量过的原料的进行混合；计量过的原料经卧式犁刀混合机104混合后得半成品。
[0062] 所述的第三储罐105与卧式犁刀混合机104连接，用于存储经卧式犁刀混合机104混合后的半成品。
[0063] 所述的高速混合机206与第三储罐105连接，用于将半成品进行进一步混合；半成品经高速混合机206混合后得成品。
[0064] 所述的成品储罐107与高速混合机206连接，用于暂存成品。所述的包装机108与成品储罐107连接，用于将成品进行包装。
[0065] 球磨负极包的生产方法：将电材料炭黑、成核剂沉淀硫酸钡以及分散剂木素磺酸钠(炭黑、硫酸钡以及木素磺酸钠的重量百分比分别为20％、60％、20％)采用上述负极包的生产装置中先进行卧式犁刀混合机104混合30min，再在高速混合机206中进行球磨30min得负极包。
[0066] 如图5采用对比例1生产装置制备得到的负极包产品图可以看出，炭黑、沉淀硫酸钡以及木素磺酸钠未经球磨步骤，炭黑、沉淀硫酸钡以及木素磺酸钠分散不均匀，出现了大块的板接现象，且板结物料内部有大量白色颗粒。这说明，生产装置中将球磨机106替换成高速混合机206得不到分散性很好的负极包。
[0067] 对比例2
[0068] 本对比例提供了一种负极包的生产装置，该生产装置与实施例1的生产装置的不同之处在于，球磨机106中的研磨介质选择不同，该对比例球磨机106中的研磨介质选用直径为10mm的304不锈钢球。而并不是采用如实施例1的分级的研磨介质。其余的装置与实施例1相同，生产方法也与实施例1相同。
[0069] 如图6对比例2生产装置制备得到的负极包产品图可以看出，炭黑、沉淀硫酸钡以及木素磺酸钠在球磨步骤中研磨介质仅选用直径为10mm的304不锈钢球，未选用分级的研磨介质，得到的成品仍然会出现板结现象。这说明球磨机106中的研磨介质对球磨效果起着十分重要的作用。
[0070] 对比例3
[0071] 本对比例提供了一种负极包的生产装置，该生产装置与实施例1的生产装置的不同之处在于，球磨机106中的研磨介质选择不同，该对比例球磨机106中的研磨介质选用二种尺寸的金属球和金属氧化物陶瓷球进行级配；分别为直径为10mm的304不锈钢球；直径为25mm的304不锈钢球；所述10mm的304不锈钢球和25mm的304不锈钢球的重量比为2：1。而并不是采用如实施例1的选用三种尺寸的金属球和金属氧化物陶瓷球进行级配。其余的装置与实施例1相同，生产方法也与实施例1相同。
[0072] 由图7对比例3生产装置制备得到的球磨负极包的SEM分析图可以看出，对比例3中球磨机106中的球磨介质虽然采用了二级不同规格的304不锈钢球，但未采用如实施例1所述的三种不同规格的研磨介质；其得到的球磨负极包与实施例1生产装置生产得到的球磨负极包相比，虽然可以进行简单预分散，但在微观状态下仍然是不均匀的，如图7所示硫酸钡和碳黑小颗粒并不能均匀的分布在木素磺酸钠大颗粒的表面。
