[发明专利]一种二氧化锰外包覆碳材料的挤压包覆设备及其应用

说明书

本发明在于提供一种在二氧化锰外包覆碳材料的挤压包覆设备及其应用，所述设备包括中心轴、同轴套装在中心轴上的圆筒体以及安装在中心轴外周壁上的至少一个挤压单元，每个挤压单元含有一个刮刀和两个拨料板，所有拨料板与所有刮刀在所述中心轴的外周壁上以中心轴为中心呈径向辐射状分布；每个刮刀与圆筒体内周壁之间留有间隙构成物料挤压通道；每个拨料板的朝向圆筒体内周壁一侧的边缘上设置有波浪状的凸起结构，凸起结构的前端与圆筒体的内周壁相抵触；每个挤压单元中的两个拨料板中一拨料板的凸起结构的波峰与另一拨料板的凸起结构的波谷总是位于同一圆周线上。采用本发明能够提高二氧化锰与碳材料之间的结合强度，利于提升电池脉冲放电性能。

技术领域

本发明涉及电池制作领域，尤其涉及一种二氧化锰外包覆碳材料的挤压包覆设备和采用该设备的锂锰电池正极材料生产工艺。

背景技术

锂锰电池1975年在日本首先研制成功，已发展成为目前市场应用最广、生产量最大的锂电池，是锂系列一次电池中价格最低、安全性最好的电池品种。

锂锰电池的正极活性物质为二氧化锰，但二氧化锰本身导电性欠佳，通常在制作锂锰电池正极材料时需要将二氧化锰与导电碳材料进行混合来增强其导电性。现有的锂锰电池的正极材料一般由烧结的二氧化锰与碳材料、粘接剂一次性搅拌混合或球磨后制得。碳材料为乙炔黑、石墨、碳纳米管、石墨烯的混合物，其中乙炔黑为粒径50～100nm的颗粒状物料、石墨为粒径1～10μm的鳞片状物料、碳纳米管为长度0.5～2μm的管状物料、石墨烯为粒径300nm～500nm的褶皱片状物料。二氧化锰通常为粒径为28～30微米的颗粒物料。碳材料与二氧化锰一起混合从而在二氧化锰之间形成复合导电网络。

二氧化锰和碳材料经过普通混合搅拌进行混匀时，二氧化锰和碳材料之间的结合不够紧密，甚至部分的二氧化锰由于没有与碳材料接触导致其电子不能传导出去导致电池容量的损失。因此，提升二氧化锰与碳材料的有效接触和结合紧密性尤为重要。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种在二氧化锰外包覆碳材料的挤压包覆设备，该设备能够通过物理挤压的方式将碳材料镶嵌在二氧化锰的表面达到包覆的目的，不仅保证二氧化锰与碳材料之间的良好接触，而且，提高二氧化锰与碳材料之间的结合强度，从而降低电池的阻抗，利于提升锂锰电池的脉冲放电性能。

一种二氧化锰外包覆碳材料的挤压包覆设备，包括一水平设置的中心轴和同轴套装在所述中心轴上的圆筒体，所述圆筒体两端封闭，且所述圆筒体的任一端的外侧设有中心轴驱动装置，所述中心轴驱动装置与所述中心轴之间传动连接并驱动所述中心轴转动；

所述圆筒体内的所述中心轴的外周壁上顺序设置有至少一套挤压单元，每套所述挤压单元均含有一个刮刀和两个拨料板，所有所述挤压单元中的所有所述拨料板与所有所述刮刀在所述中心轴的外周壁上以所述中心轴为中心呈径向辐射状分布；

每个所述刮刀与所述圆筒体内周壁之间留有间隙构成物料挤压通道；

每个所述拨料板的朝向所述圆筒体内周壁一侧的边缘上设置有波浪状的凸起结构，所述凸起结构的前端与所述圆筒体的内周壁相抵触；

每个所述挤压单元中的两个所述拨料板中一所述拨料板的所述凸起结构的波峰与另一所述拨料板的所述凸起结构的波谷总是位于同一圆周线上；

所述圆筒体的外壁上还设有进料口和出料口。

本发明的二氧化锰外包覆碳材料的挤压包覆设备通过机械挤压包覆的方式能够实现在二氧化锰表面包覆一层碳材料，使得碳材料能够镶嵌在二氧化锰的表面达到提高二氧化锰与碳材料的结合紧密型的目的，从而降低电池的阻抗，利于提升锂锰电池的脉冲放电性能。

优选的，所述挤压单元的数量为两个，且所述挤压单元以所述中心轴为中心对称分布。此时，中心轴能够更平稳的转动，不易偏心，同时，两次机械挤压之间能够对二氧化锰和碳材料的混合料进行更加充分的混匀。

优选的，所述刮刀的厚度为0.2～1cm，且所述刮刀的前端面呈光滑弧面。