一种新能源电池制造用设备及其制造方法与流程

本发明涉及一种电池制造用设备，特别是涉及一种新能源电池制造用设备及其制造方法，属于新能源电池制造。

背景技术：

1、在新能源电池制造领域，电极材料、固态电解质及正负极前驱体粉体的高温烧结是决定电池性能的核心工序之一，烧结产物的成分均匀性、晶相一致性以及颗粒形貌直接影响到电池的容量、循环寿命和安全性。

2、目前，新能源电池材料烧结广泛采用静态匣钵炉或回转窑炉，静态匣钵炉将粉体装入匣钵后推入窑炉进行加热，物料在烧结过程中处于静止状态，热量由外向内传导，容易产生温度梯度，导致表层与心部材料的烧结程度不一致，同时粉体自身不发生相对运动，极易因重力沉降引发成分偏析，严重影响批次一致性和产品良率，回转窑炉虽能通过筒体旋转带动物料翻动，但其仅能绕单一水平轴线旋转，物料在筒体横截面内形成被动抛落，翻动模式单一，存在明显的“死区”和“离心分层”现象，难以实现粉体在三维空间内的充分混合；此外，回转窑依靠筒体两端的滚圈与托轮支撑，转动阻力大、能耗高，且长时间运行后滚圈和托轮磨损严重，维护成本较高。

3、在传动控制方面，现有设备的驱动机构多为刚性连接，对零部件的加工和装配精度要求极为苛刻，运行过程中炉体因热膨胀或物料偏载产生微小位移时，驱动部件难以自适应调整，易出现接触力波动、打滑甚至卡滞等故障。

4、因此，亟需对新能源电池制造用的设备进行改进，以解决上述存在的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种新能源电池制造用设备及其制造方法，通过两个正交分布的驱动机构，可灵活实现纯水平旋转、纯竖直翻转、复合章动翻滚等多种运动模式，使球形烧结炉内物料在三维空间内获得无死角的均匀混合与加热，有效避免成分偏析和局部过烧。

2、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

3、一种新能源电池制造用设备，包括对称分布的支撑板以及滚动设置在所述支撑板之间的球形烧结炉，所述支撑板上设置有驱动机构，两个所述驱动机构呈垂直分布，其中一个所述驱动机构用于水平转动所述球形烧结炉，另一个所述驱动机构用于竖直转动所述球形烧结炉；

4、所述驱动机构包括驱动电机以及设置在所述驱动电机输出端的驱动轴，所述驱动轴上固定设置有驱动球，所述支撑板的外侧面开设有驱动槽，所述驱动槽的中部开设有驱动孔，所述驱动球贯穿所述驱动孔并与所述球形烧结炉的外侧面相抵；

5、所述驱动电机远离所述驱动轴的一端通过电机连接杆转动连接有连接杆支撑块，所述驱动轴远离所述驱动电机的一端套接有支撑环，所述支撑环上连接有微型电动伸缩杆，其中，所述微型电动伸缩杆收缩时，所述驱动球与所述球形烧结炉的外侧面相抵，并用于带动所述球形烧结炉转动，所述微型电动伸缩杆伸出时，所述驱动球退离所述球形烧结炉的外侧面，所述微型电动伸缩杆和所述连接杆支撑块均固定设置在所述支撑板上。

6、优选的，所述球形烧结炉具有偏心配重结构，其质心与其球心在竖直方向上具有预设偏心距，且该质心相对于球心靠近所述球形烧结炉的底部；

7、基于该偏心配重结构，所述球形烧结炉在静置状态下具有自复位特性，其中，当所述球形烧结炉的质心高于其球心时，所述球形烧结炉在重力作用下发生滚动，直至其质心降低至最低势能点，以实现所述球形烧结炉的底部自动定位至支撑面。

8、优选的，所述球形烧结炉的上端开设有入料口并通过螺纹连接有上密封盖，所述球形烧结炉的底部开设有排料口并通过螺纹连接有下密封盖，所述上密封盖外侧面开设有上十字制动槽，所述下密封盖的外侧面开设有下十字制动槽。

9、优选的，所述上密封盖的内部开设有排气腔，所述上密封盖的下侧面开设有多个与所述排气腔内部相连通的下排气孔，所述上密封盖的内部开设有净化仓，所述净化仓的一端与所述上十字制动槽的底面相通，所述净化仓上开设有多个与所述排气腔相连通的上排气孔；

10、所述排气腔的内部滚动设置有排气球，其中，所述上密封盖位于所述球形烧结炉的上方时，所述排气球与所述下排气孔相抵，所述上密封盖位于所述球形烧结炉的下方时，所述排气球与所述上排气孔相抵。

11、优选的，所述净化仓的端口处连接有透气格栅盖，所述净化仓的内部填充有活性炭。

12、优选的，所述下密封盖的内侧面固定设置有钕磁铁，所述球形烧结炉的内部设置有与所述钕磁铁配合使用的搅拌球。

13、优选的，两个所述支撑板之间通过对称分布的支撑臂固定连接，每个所述支撑臂上均设置有加热机构，所述加热机构包括设置在加热罩伸缩杆输出轴上的加热罩，所述加热罩上固定设置有加热板，所述加热板用于加热所述球形烧结炉，所述加热罩伸缩杆固定设置在所述支撑臂上，所述加热罩伸缩杆用于水平推动所述加热罩。

14、优选的，所述支撑板靠近所述球形烧结炉的一侧面开设有转动凹槽，所述驱动槽的内部开设有多个通风孔，所述驱动槽通过所述通风孔与所述转动凹槽相连通，所述通风孔的内部设置有散热风机；

15、所述驱动槽的内部固定设置有用于支撑所述支撑板的支撑杆。

16、优选的，所述转动凹槽与所述球形烧结炉的外侧面相对应，所述转动凹槽上开设有多个支撑球槽，所述支撑球槽的内部转动设置有限位支撑球，所述限位支撑球与所述球形烧结炉的外侧面相抵。

17、一种新能源电池的制造方法，包括以下步骤：

18、步骤一：将待烧结的新能源电池材料从入料口装入球形烧结炉内部，并旋紧上密封盖；

19、步骤二：启动加热机构，通过加热罩伸缩杆推动加热罩靠近球形烧结炉，利用加热板对球形烧结炉进行加热；

20、步骤三：启动两个呈垂直分布的驱动机构，通过驱动电机带动驱动球和微型电动伸缩杆交替接触球形烧结炉外表面，分别实现球形烧结炉的水平转动和竖直转动，使内部材料均匀受热；

21、步骤四：在烧结过程中，通过排气腔和排气球的配合自动调节内部气压，并利用净化仓内的活性炭对排出的气体进行净化处理；

22、步骤五：烧结完成后，首先关闭加热机构，然后通过加热罩伸缩杆将加热罩远离球形烧结炉，再启动散热风机逐步对球形烧结炉进行冷却，待球形烧结炉冷却后，旋下下密封盖，将烧结完成的材料从排料口排出。

23、本发明至少具备以下有益效果：

24、1、通过两个正交分布的驱动机构，可灵活实现纯水平旋转、纯竖直翻转、复合章动翻滚等多种运动模式，使球形烧结炉内物料在三维空间内获得无死角的均匀混合与加热，有效避免成分偏析和局部过烧。

25、2、驱动电机尾部的铰接浮动安装实现了自适应对中，降低加工精度要求，驱动球采用点接触传动减少磨损，停机时所有驱动球退离，球形烧结炉凭借偏心配重自动复位至入料口朝上的安全姿态，此外还具备可控阻尼制动以实现精确定位，整体上兼具优异的烧结均质性、传动可靠性和操作安全性。

26、3、整个换向过程完全无需电磁阀、传感器或程序控制，依靠纯机械重力原理实现零功耗、零延迟的自动切换，极大提高了系统在高温恶劣环境下的可靠性和免维护性。

27、4、通过关闭加热机构、加热罩远离球形烧结炉，配合散热风机可大幅缩短冷却等待时间，实现对球形烧结炉的多级降温目的，有效防止了急冷导致的炉体热应力开裂以及烧结产物的晶相突变。