[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

摘要

本发明提出一种采用双驱动螺杆机制备磷酸铁锂电极片的方法，属于磷酸铁锂电池领域。利用双驱动螺杆机形成一个高长径比和高剪切的连续反应器，将磷酸铁锂网络在水凝胶的网络结构中，通过加入导电纤维和耐候性聚合物，直接经片材模口形成磷酸铁锂电极片，克服了通过涂膜制备磷酸铁锂电极片易掉粉、涂覆工艺难以控制、对环境要求苛刻等缺陷，大幅降低了磷酸铁锂电极片的成本，保证了磷酸铁锂电极的质量稳定，实现了从磷酸铁锂合成到碳化包覆、塑化、形成电极片的一体连续制备。进一步提供了用于制备磷酸铁锂电极片的双驱动螺杆机。

主权项

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。