一种锂离子电池浆料输送系统的清洗方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池浆料输送系统的清洗方法。
背景技术
随着电动汽车续航里程要求的增加，高能量密度的三元锂电池的需求量在不断增加，相应的，磷酸铁锂电池在动力电池市场中的占比在逐渐下降，这使得各锂电池公司在逐步增大三元锂电池的研发力度和生产产能。
但是目前，三元锂电池由于其自身安全性问题及近期连续发生的电池包起火事件，使得在保证三元锂电池产能同时不盲目扩大产能已成为各锂电池公司的首选。其中，部分锂电池公司开始将原有的磷酸铁锂电池生产线进行改造，来满足三元锂电池的生产需求。
换型生产的首要条件是，必须要对设备进行彻底清洗，防止原浆料或杂质残留在设备中，影响生产的产品质量。目前，常用的方法是对各个工序设备拆卸后交由外包供应商清洗，无法清洗单元直接进行更换。因此该方法不仅使得设备换型清洗成本高，而且耗费时间长，严重影响生产进度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池浆料输送系统的清洗方法，能够避免拆卸部分设备，节省清洗所用的时间，降低设备换型清洗的成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种锂离子电池浆料输送系统的清洗方法，用于对锂离子电池浆料输送系统进行换型清洗，包括如下步骤：
对自动投料设备进行清理；
对搅拌系统中的搅拌缸、中转缸和制胶罐进行清理；
对搅拌系统中的浆料输送管道进行清理；
对涂布系统中的缓存罐、涂布管道和涂布模头进行拆卸清理，并在清理完毕后进行组装。
作为优选，还包括：
在涂布过程中，分别收集所述缓存罐和所述涂布模头处的浆料，检测浆料涂布前后磁性物质的含量变化；
对涂布后制备的电芯进行电性能评估，若所述电芯合格则入库，若所述电芯不合格则进行标记。
作为优选，在涂布过程之前，检测所述涂布模头处所述浆料的磁性物质含量是否小于或等于预设值，若是则涂布极片下转；若否则则返回步骤S1。
作为优选，对所述自动投料设备的清理包括：
S11.对投料站的除尘软连接、主料螺旋的软连接和重力落料管路的呼吸器内衬进行更换；
S12.通过所述投料站向所述自动投料设备加入预设量的三元锂电池中的三元聚合物，对所述自动投料设备进行冲刷；
S13.检测并判断所述搅拌缸下料口处的铁元素含量是否小于或等于预设值，若是则执行步骤S14，若否则返回步骤S12；
S14.开启除尘机，通过料仓向下游吹扫压缩空气，并对所述料仓中的下料仓和所述主料螺旋持续敲击15min。
作为优选，对所述搅拌系统中的所述搅拌缸、所述中转缸和所述制胶罐的清理包括：
S21.对所述搅拌缸进行拆卸清理，清理完后再组装到位；
S22.将回收的NMP依次从所述制胶罐、所述搅拌缸和所述中转缸中冲洗通过，并将回收的NMP收集在所述中转缸中；
S23.将所述制胶罐、所述搅拌缸和所述中转缸拆卸后进行吊装清洗，并确认是否清洁干净，若是则将所述制胶罐、所述搅拌缸和所述中转缸进行组装并执行步骤S24，若否则再次进行吊装清洗；
S24.将干净的NMP依次从所述制胶罐、所述搅拌缸和所述中转缸中冲洗通过，并将干净的NMP收集在所述中转缸中；
S25.向所述自动投料设备投料，检测并判断所述搅拌缸下料口处的磁性物质含量是否小于或等于预设值，若是则执行步骤S3，若否则返回步骤S23。
作为优选，对所述搅拌系统中的所述浆料输送管道的清理包括：
S31.将所述中转缸中的NMP输送至中转罐中，并利用所述外接泵使NMP在所述中转缸和所述中转罐之间连续循环冲洗预设时间；
S32.将所述中转罐中的NMP输送至所述缓存罐处冲刷管道，并将NMP回收；
S33.将所述中转罐拆下进行清理；
S34.将所述中转罐进行组装，组装完毕后再向所述中转缸中加入干净的NMP，利用所述外接泵使干净的NMP在所述中转缸和所述中转罐之间连续循环冲洗预设时间；
S35.将所述中转罐中的NMP输送至所述缓存罐中冲刷管道，并将NMP回收；
S36.利用清管球对所述搅拌缸和所述中转罐之间的管道进行推球处理，并检测所述中转罐中浆料的磁性物质的含量变化。
作为优选，在步骤S13中，铁元素含量的预设值范围为40ppm-60ppm。
作为优选，在步骤S12中，在所述投料站中加入所述三元聚合物后，在所述料仓上附加预设质量的砝码，以使所述料仓在下料完毕后能够空载下料一定时间。
作为优选，在步骤S23中，所述制胶罐、所述搅拌缸和所述中转缸清洁干净的标准为：利用无尘纸擦拭表面后，所述无尘纸上无黑色印记。
作为优选，在步骤S25中，磁性物质含量的预设值范围为50ppb-70ppb。
本发明的有益效果：
本发明提供一种锂离子电池浆料输送系统的清洗方法，用于对锂离子电池浆料输送系统进行换型清洗，包括如下步骤：对自动投料设备进行清理；对搅拌系统中的搅拌缸、中转缸和制胶罐进行清理；对搅拌系统中的浆料输送管道进行清理；对涂布系统中的缓存罐、涂布管道和涂布模头进行拆卸清理，并在清理完毕后进行组装。通过上述清洗方法，不仅能够对锂离子电池浆料输送系统中残留的浆料进行彻底清洗，避免残留的浆料对后续加入的浆料造成影响，而且避免了锂离子电池浆料输送系统中设备的外包清洗，能够节省清洗锂离子电池浆料输送系统所用的时间，降低设备换型清洗的成本。
附图说明
图1是本发明具体实施方式所提供的锂离子电池浆料输送系统的清洗方法的流程图；
图2是本发明具体实施方式所提供的锂离子电池浆料输送系统的清洗方法中的步骤S1的流程图；
图3是本发明具体实施方式所提供的锂离子电池浆料输送系统的清洗方法中的步骤S2的流程图；
图4是本发明具体实施方式所提供的锂离子电池浆料输送系统的清洗方法中的步骤S3的流程图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明提供一种锂离子电池浆料输送系统的清洗方法，如图1所示，用于对锂离子电池浆料输送系统进行换型清洗，通过该锂离子电池浆料输送系统的清洗方法，能够对锂离子电池浆料输送系统中残留的浆料(磷酸铁锂)进行彻底清洗，避免残留的浆料对后续加入的浆料造成影响，而且该锂离子电池浆料输送系统的清洗方法能够避免对部分设备进行拆卸，有利于节省清洗锂离子电池浆料输送系统所用的时间，降低设备换型清洗的成本。
在本实施例中，该锂离子电池浆料输送系统的清洗方法包括如下步骤：
S1.对自动投料设备进行清理。
在本实施例中，如图2所示，步骤S1具体包括：
S11.对投料站的除尘软连接、主料螺旋的软连接和重力落料管路的呼吸器内衬进行更换。
即，对投料站内的除尘软连接、主料螺旋底部的软连接和重力落料管路的呼吸器内衬进行更换。
S12.通过投料站向自动投料设备中加入预设量的三元锂电池中的三元聚合物，对自动投料设备进行冲刷。
具体地，通过投料站向自动投料设备中加入40㎏-60kg的三元锂电池中所用的三元聚合物，利用三元聚合物对自动投料设备进行冲刷。优选地，向自动投料设备中加入的三元聚合物的质量为50kg，能够对自动投料设备进行较为彻底地冲刷。值得说明的是，此处三元锂电池中所用的三元聚合物即为三元正极锂电池材料。
优选地，在投料站中加入三元聚合物后，在料仓上附加预设质量的砝码，以使料仓在下料完毕后能够空载下料5min，使三元聚合物能够充分向下游输送。
S13.检测并判断搅拌缸下料口处的铁元素含量是否小于或等于预设值，若是则执行步骤S14，若否则返回步骤S12。
即，在断搅拌缸下料口处收集三元聚合物，并检测三元聚合物中的铁元素含量是否小于或等于预设值，若是则执行步骤S14，若否则返回步骤S12。优选地，铁元素含量的预设值范围为40ppm-60ppm，具体地，铁元素含量的预设值设置为50ppm，能够保证三元聚合物中的铁元素含量较低，防止残留的浆料较多。
S14.开启粉料除尘机，通过料仓向下游吹扫压缩空气，并对料仓中的下料仓和主料螺旋持续敲击15min。
即在对自动投料设备进行冲刷后，在粉料除尘机开启的情况下通过料仓向下游吹扫压缩空气，同时对料仓中的下料仓和主料螺旋持续敲击15min，使得夹杂在设备中的杂质和残留的浆料能够被压缩空气吹出。
S2.对搅拌系统中的搅拌缸、中转缸和制胶罐进行清理。
在本实施例中，如图3所示，步骤S2具体包括：
S21.对搅拌缸进行拆卸清理，清理完后再组装到位。
即，将搅拌缸从输送系统中拆卸下来，并将其拆分。在清理搅拌缸时要重点清理液封板顶部以及上下真空罩，避免残留的浆料仍在此处残留。
S22.将回收的NMP依次从制胶罐、搅拌缸和中转缸中冲洗通过，并将回收的NMP收集在中转缸中。
即，利用回收的NMP依次从制胶罐、搅拌缸和中转缸以及连接它们的管道中冲洗通过，将其上的杂质和残留的浆料冲洗下来，并随NMP收集在中转缸中。具体地，中转缸的容积为1200L，该容积的中转缸能够对较多的浆料进行暂存。
S23.将制胶罐、搅拌缸和中转缸分别拆卸后进行吊装清洗，并确认是否清洁干净，若是则将制胶罐、搅拌缸和中转缸进行组装并执行步骤S24，若否则再次进行吊装清洗。
即，将制胶罐、搅拌缸和中转缸分别拆卸移至清洗房进行吊装清洗，若清洁干净则将其进行组装并恢复安装并执行步骤S24，若没有清洗干净则再次进行吊装清洗。
优选地，制胶罐、搅拌缸和中转缸清洁干净的标准为：利用无尘纸擦拭表面后，无尘纸上无黑色印记。
S24.将干净的NMP依次从制胶罐、搅拌缸和中转缸中冲洗通过，并将干净的NMP收集在中转缸中。
即，利用干净的NMP依次从制胶罐、搅拌缸和中转缸以及连接它们的管道中冲洗通过，进一步将其上的杂质和残留的浆料冲洗下来，并随NMP收集在中转缸中。
S25.向自动投料设备投料，检测并判断搅拌缸下料口处的磁性物质含量是否小于或等于预设值，若是则执行步骤S3，若否则返回步骤S23。
即，再次向自动投料设备中投料，在搅拌缸下料口处收集三元聚合物，检测三元聚合物中的磁性物质含量是否小于或等于预设值，若是则执行步骤S3，若否则返回步骤S23。
优选地，该步骤中磁性物质含量的预设值范围为50ppb-70ppb，具体地，磁性物质含量的预设值设置为60ppb，能够保证设备中残留的浆料较少，以免残留的浆料对生产的电芯质量造成影响。
S3.对搅拌系统中的浆料输送管道进行清理。
在本实施例中，如图4所示，步骤S3具体包括：
S31.将中转缸中的NMP输送至中转罐中，并利用外接泵使NMP在中转缸和中转罐之间连续循环冲洗预设时间。
即，将中转缸中的NMP输送至与涂布模头相连通的中转罐中后，再利用外接的隔膜泵使NMP在中转缸和中转罐之间连续循环冲洗预设时间。优选地，循环冲洗的预设时间为5h-7h，在本实施例中，循环冲洗的预设时间为6h，能够将中转缸和中转罐之间的浆料输送管道清洗干净。值得说明的是，中转罐设有两个，两个中转罐分别与A涂布模头和B涂布模头连通。优选地，中转罐的容积设为650L，不仅便于涂布浆料在中转罐中中转，还具有足够的容积来盛放从中转缸输送来的NMP。
S32.将中转罐中的NMP输送至缓存罐处冲刷管道，并将NMP回收。
即，将中转罐中的NMP通过管道输送至缓存罐中，使NMP冲刷中转罐和缓存罐之间连通的管道，将管道中的杂质和残留的浆料冲洗掉，最后将NMP进行回收。
S33.将中转罐拆下进行清理。
即，将中转罐从浆料输送系统中拆卸下来，并拆卸移至清洗房进行吊装清洗。
S34.将中转罐进行组装，组装完毕后再向中转缸中加入干净的NMP，利用外接泵使干净的NMP在中转缸和中转罐之间连续循环冲洗预设时间。
即，将中转罐组装并安装复位，再向中转缸中加入干净的NMP，利用外接泵使干净的NMP在中转缸和中转罐之间连续循环冲洗预设时间后，再次对管道中的杂质和残留的浆料进行冲洗。
S35.将中转罐中的NMP输送至缓存罐中冲刷管道，并将NMP回收。
即，将中转罐中干净的NMP通过管道输送至缓存罐中，使NMP冲刷中转罐和缓存罐之间连通的管道，将管道中的杂质和残留的浆料冲洗掉，最后将NMP进行回收。
S36.利用清管球对搅拌缸和中转罐之间的管道进行推球处理，并检测中转罐中浆料的磁性物质的含量变化。
即，利用清管球对搅拌缸和中转罐之间管道中的NMP进行推球处理，在此过程中，要求管道无明显堵料及团状浆料。具体地，在进行推球处理时，需要回收的NMP和干净的NMP各600kg，能够对前述步骤中的回收的NMP和干净的NMP进行充分利用。
同时，在推球处理过程中多次检测中转罐中浆料的磁性物质的含量，通过中转罐中浆料磁性物质的含量变化情况，便于操作人员及时掌握对推球处理的清洁情况。
S4.对涂布系统中的缓存罐、涂布管道和涂布模头进行拆卸清理，并在清理完毕后进行组装。
即，将缓存罐、涂布管道和涂布模头分别拆卸下来进行清洗，并在清理完毕后进行组装起来并恢复安装。
S5.在涂布过程中，分别收集缓存罐和涂布模头处的浆料，检测浆料涂布前后磁性物质的含量变化。
即，锂离子电池浆料输送系统输送浆料进行涂布，操作人员分别多次收集缓存罐和涂布模头处的浆料并检测其中磁性物质的含量，便于操作人员及时掌握涂布前后磁性物质含量的变化情况，便于操作人员及时掌握锂离子电池浆料输送系统最终的清洁情况。
其中，当缓存罐和涂布模头处的浆料中磁性物质的含量小于等于预设值时，待涂布的极片才进入涂布模头涂布，有利于保证生产的极片的质量。
S6.对涂布后制备的电芯进行电性能评估，若电芯合格则入库，若电芯不合格则进行标记。
即，将涂布后的极片制成电芯后进行电性能评估，以判断其是否合格。值得说明的是，制备的电芯的电性能评估方法为进行化成段dQ/dV-V曲线分析，当在3.2V处无杂峰出现时，证明电芯中无残留的磷酸铁锂材料浆料混入，制备的电芯合格。可以理解的是，dQ/dV-V曲线分析为一种常用的分析锂离子电池活性锂损失的工具，在此不再赘述。本领域技术人员可以根据不同电压峰值下对应的混料杂质不同，可以进一步规范其它杂质在dQ/dV-V曲线中的异常分析。
优选地，制备的电芯还需与正常三元锂电池的电芯进行电压、内阻、容量及自放电K值对比，若无明显差异后，制备的电芯判定为合格正常入库；若有明显差异，制备的电芯判定为不合格需进行标记等待后续处理。
在本实施例中，步骤S1、步骤S2和步骤S4可以同步进行，能够提高利用该锂离子电池浆料输送系统的清洗方法对锂离子电池浆料输送系统的清洗效率，进一步节省清洗所用的时间，减轻对生产的影响。值得说明的是，步骤S3需要在步骤S2之后进行，以使搅拌系统中的各个部件均处于安装到位的状态，使得NMP和清管球能够通过浆料输送管道在搅拌系统中的各个部件之间循环并清洗。
优选地，步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4、步骤S5和步骤S6依次进行，便于使步骤S12中加入到自动投料设备的三元锂电池中的三元聚合物能够在锂离子电池浆料输送系统中向下游输送，使其能够对锂离子电池浆料输送系统中各部件和管道上残留的浆料进行冲刷，有利于降低后续的清洗难度。显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
