[发明专利]一种采用双驱动螺杆机制备磷酸铁锂电极片的方法及设备

权利要求书

1.一种采用双驱动螺杆机制备磷酸铁锂电极片的方法，其特征在于具体方法如下：

1)将聚乙烯醇与水配制成浓度为100g/1-200g/l的聚乙烯醇水溶液，将锂源、铁源、磷源组成配合物加入聚乙烯醇水溶液，在高速混合机中以800-1200rpm的速度高速搅拌分散15-25min得到浆料；

2)将碳酸铵、氯乙酸加入步骤1)得到的浆料中，混合均匀后泵入双驱动螺杆机主加料口，螺杆机两头均有驱动电机，其中末端为伺服力矩电机进行辅助驱动，从而形成长径比为80-85/l的高长径比、高剪切、高压缩的连续反应器，螺杆由进料端向末端次设置分散螺纹元件、脱挥螺纹元件、剪切碳化螺纹元件、啮合螺纹元件、压缩螺纹元件、反向螺纹元件，其中在压缩螺纹元件和反向螺纹元件间侧面设置片材模口，分散螺纹元件段设置温度为120-130℃，浆料通过分散螺纹元件，磷酸铁锂被网络在聚乙烯醇形成的水凝胶网络结构中；

3)物料连续通过脱挥螺纹元件时，利用真空脱挥装置使挥发分排除，真空压力控制在1.0-1.5MPa，设置温度为150-180℃；

4)物料连续通过剪切碳化螺纹元件，该段设置温度为220-250℃，在剪切和高温下使三维网络聚乙烯醇碳化，形成由网络结构碳包覆的磷酸铁锂，一方面可增强粒子与粒子之间的导电性，减少电池的极化，另一方面网络结构碳为磷酸铁锂提供电子隧道；

5)网络结构碳包覆的磷酸铁锂通过啮合螺纹元件时由辅加料口泵入纳米铝线和热塑性聚合物，在该段设置温度为250-320℃，利用啮合螺纹元件，在动态反应中混炼，热塑性聚合物使磷酸铁锂具备热塑加工性，纳米铝线均匀分散在其中充当电导线；所述的热塑性聚合物为聚酰亚胺、聚四氟乙烯中的至少一种，使用量为理论磷酸铁锂总质量的3-5％。

6)热塑化磷酸铁锂通过螺杆机末端，侧面设置片材模口，在该段设置温度为280-350℃，在压缩螺纹和反向螺纹的强力挤压下，磷酸铁锂通过片材模口形成薄片，进一步通过辊筒压延、表面喷涂金属粉、冷却、卷取得到磷酸铁锂电极片。

2.根据权利要求1所述采用双驱动螺杆机制备磷酸铁锂电极片的方法，其特征在于：制备方法所述的锂源为碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂、醋酸锂、磷酸二氢锂中的至少一种；所述的铁源为草酸亚铁、醋酸亚铁、磷酸氢铁、磷酸铁、硝酸铁、氯化铁、氧化铁中的至少一种；所述的磷源为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸二氢锂中的至少一种；锂源、铁源、磷源组成的配合物中，Li、Fe、P的摩尔比为1.5∶1∶1；所述聚乙烯醇，其用量为锂源、铁源、磷源总质量的5-10％；碳酸铵的用量为浆料中聚乙烯醇质量的1-2％，氯乙酸的用量为浆料中聚乙烯醇质量的0.5-1％。

3.根据权利要求1所述采用双驱动螺杆机制备磷酸铁锂电极片的方法，其特征在于：制备方法所述的双驱动螺杆机为啮合同向双螺杆机。

4.根据权利要求1所述采用双驱动螺杆机制备磷酸铁锂电极片的方法，其特征在于：制备方法所述的双驱动螺杆机，在螺杆前端和末端均设置驱动，其中末端为伺服力矩电机进行辅助驱动，在末端设置反向螺纹元件。

5.根据权利要求1所述采用双驱动螺杆机制备磷酸铁锂电极片的方法，其特征在于：制备方法所述的纳米铝线为直径50-150纳米，长度为50-100微米，使用量为理论磷酸铁锂总质量的0.5-0.8％；所述的金属粉为铜粉、铝粉、镍粉中的至少一种。

6.一种用于制备磷酸铁锂电极片的双驱动螺杆机，其特征在于：螺杆机两头均有驱动电机，其中末端为伺服力矩电机进行辅助驱动，通过伺服力矩电机辅助驱动，末端伺服力矩电机与主电机闭合控制，形成螺杆长径比80-85/l的高长径比连续反应器，螺杆由进料端向末端次设置分散螺纹元件、脱挥螺纹元件、剪切碳化螺纹元件、啮合螺纹元件、压缩螺纹元件、反向螺纹元件，其中在压缩螺纹元件和反向螺纹元件间设置片材口模。

7.根据权利要求6所述的双驱动螺杆机，其特征在于：双驱动螺杆机为啮合同向双螺杆机。