CN102179333A

CN102179333A - 隔膜树脂涂层设备及加工方法

Info

Publication number: CN102179333A
Application number: CN2011101205221A
Authority: CN
Inventors: 杨波
Original assignee: TIANJIN KYD TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: TIANJIN KYD TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2031-05-11
Also published as: CN102179333B

Abstract

本发明涉及一种隔膜树脂涂层设备及加工方法，将树脂和有机溶剂放入封闭的全混流搅拌机中进行搅拌，搅拌时间为2—5小时后形成喷涂胶体，再加入微小粒径的固体物质，制成成品胶并存放在喷涂物料槽内，隔膜基体从放卷机上展开经A展平辊、干燥箱、B展平辊后绕在收卷机上，在干燥箱入口处，固定喷头，成品胶通过给料器、管道和喷头，定量的对隔膜进行喷涂；喷头位置应与隔膜运行方向垂直；喷涂后再进行干燥，干燥箱用水蒸汽发生器提供热源，最后，分切成成品。优点：使用微孔喷涂技术，将浓缩后的成品胶通过微孔泵压技术直接喷涂到隔膜表面，全封闭生产，对环境无污染，能耗和成本低，产品质量稳定，高效率，易操作和便于维护。

Description

隔膜树脂涂层设备及加工方法

技术领域

本发明涉及一种电化学电源中隔膜的加工方法，特别涉及一种低能耗、无污染、高效率、易维护和低成本的隔膜树脂涂层设备及加工方法。

背景技术

目前，电化学电源作为储能电器元件已经的到了广泛的使用，随着我国动力电源产业的发展，对电化学电源的需求量越来越大，对其性能要求越来越高。由于锂离子电池具有本身体积小、重量轻、比能量高、比功率高、寿命长、无污染等其它电源无法比拟的优点，目前它已经应用在手机，笔记本电脑，PDA，太阳能发电，混合动力汽车，UPS，地铁，电梯，机器人自动化等应用领域；近年来，锂离子电池的基础研究和应用开发无疑已成为国际电化学研究热点之一；但随着对锂离子电池的不断发展一些技术难题不断出现，成为制约锂离子电池制作技术发展的瓶颈；这些问题包括：容量提升、内阻降低、循环寿命增加、电极材料/电解液的相容性问题等；目前，国内外大多数锂离子电池生产厂家的产品为液态软包转产品，国内企业均采用浸渍挂胶技术进行生产；浸渍技术是一项20年前的技术，属于开放式生产，其有机溶剂使用量大，干燥能耗很大，并且有机溶剂挥发量非常大，因此对环境污染严重，成本高，同时产品质量难以控制，故产品质量很难保证一致性。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种低能耗、无污染、高效率、易维护和低成本的隔膜树脂涂层设备及加工方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种隔膜树脂涂层设备，它包括放卷机、A展平辊、喷涂物料槽、A给料器、B给料器、两段式的干燥箱、B展平辊、收卷机和空气、水蒸汽发生器，所述的A给料器和B给料器的一端通过A管道与喷涂物料槽连接，B给料器的另一端通过B管道与A微孔喷头连接，并定量给料，A给料器的另一端通过C管道与B微孔喷头连接，并定量给料；所述的A展平辊和B展平辊是直径为25mm~500mm的直线辊或有一定弧度的橡胶辊；空气、水蒸汽发生器的出入口分别与上下两段的干燥箱的出入口连接；喷涂制胶采用封闭的全混流性混合设备；

一种隔膜树脂涂层的加工方法，它包括原料成分和配比、配料的准备，其特征在于：将制作好的喷涂原料放入喷涂物料槽内，所述的放卷机上的隔膜经过A展平辊、两段式的干燥箱、B展平辊和收卷机，在隔膜被展开的同时，A微孔喷头和B微孔喷头给隔膜双向进行喷涂，喷涂后的隔膜通过两段式的干燥箱进行干燥，两段式的干燥箱用空气、水蒸汽发生器加热干燥，干燥后的隔膜经B展平辊和收卷机后成卷，最后，分切而成成品；

隔膜树脂涂层的加工过程如下：

①. 喷涂原料的准备：

首先，将树脂和有机溶剂放入封闭的全混流搅拌机中进行搅拌，搅拌时间为2—5小时后形成喷涂胶体，喷涂胶体中加入微小粒径的固体物质，其中树脂占喷涂胶体含量的0.5%—40%；微小粒径固体物质占喷涂胶体的0.1%—60%，其余的为有机溶剂；

②. 喷涂：

A微孔喷头和B微孔喷头分别通过A给料器和B给料器、B管道和C管道定量的给隔膜进行喷涂；所述的与喷涂物料槽、A给料器和B给料器和A微孔喷头和B微孔喷头连接的A管道、B管道和C管道应采用自然对流换热和强制对流换热方式进行恒温处理；所述的A给料器和B给料器定量给料量为0.1mg—50g/m；

③.干燥：

干燥过程中使用干燥空气或水蒸汽进行干燥，干燥过程中干燥气体的温度为25℃~125℃之间；在空气、水蒸汽发生器的出风口处进行真空吸气，并且将气体进行冷却干燥；

④.分切成成品。

本发明还可以采用如下技术方案：

所述的A给料器和B给料器为常规的单螺杆式定量泵或双螺杆定量泵或柱塞泵或齿轮泵；

所述的两段的干燥箱是垂直固定或水平固定

所述的A微孔喷头和B微孔喷头放置在与隔膜的运行方向垂直处； A微孔喷头和B微孔喷头是固定的或可上下滑动的；A微孔喷头和B微孔喷头上开有等距离的微孔，每个微孔直径为0.02mm—2mm,每个微孔均可单独使用也可组合使用或采用多只微孔喷头，可单只微孔喷头单独使用或多只微孔喷头同时进行对宽幅面的喷涂；多个微孔喷头间可采用平行安装方式也可采用错位安装方式，该微孔喷头之间的距离为1~100mm；

所述的喷涂制胶采用外购的封闭的全混流性混合设备即封闭的全混流搅拌机或封闭的推进搅拌桨式反应釜和混合釜或密封的锚式搅拌釜或行星式搅拌釜或高速乳化机或高速分散机；上述封闭的压力容器可承受的压力为1MPa；且可随时调整加热或冷却温度；

所述的树脂是可溶性聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯或聚丙烯或聚乙烯或聚苯乙烯颗粒剂微粉，它们可单独使用或任何两个以上组合使用；

所述的有机溶剂是四氢呋喃或N-甲基吡咯烷酮或DMF或丙酮或丁酮或碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯或正丙醇或异丙醇或环己烷或香蕉水或低碳烯烃，它们可单独使用或任何两个以上组合使用；

所述的隔膜是聚丙烯微孔膜或聚乙烯微孔膜或聚丙烯和聚乙烯微孔膜复合后形成的2层或多层的微孔膜或PET无纺布或纤维素纸或聚丙烯无纺布或聚乙烯无纺布或无机填料无纺布等含有微孔的膜类；

所述的在喷涂胶体中加入微小粒径的固体物质是氧化铝微粉或氧化硅微粉或氧化锆微粉或氧化镁微粉或氧化钙微粉等金属或非金属氧化物微粉，它们可单独使用或任何两个以上组合使用，其微粉的直径为0.02微米—5微米。

本发明具有的优点和积极效果是：使用微孔喷涂技术，将浓缩后的成品胶通过微孔泵压技术直接喷涂到隔膜表面，在成膜同时进行造孔，涂胶后的隔膜进行简单干燥即可分切成为成品；将有机溶剂使用量降低到最小，并且可以实现全生产工序密闭，成品胶及有机溶剂损失量几乎为零；对环境无污染，在保护环境的前提条件下最大限度的的降低了能耗和成本，保证了产品质量的一致性，产品质量稳定，高效率，易操作和便于维护。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是单个喷头的喷涂痕迹图；

图3是组合喷头的喷涂痕迹图。

图1—图3中： 1.放卷机， 2. A展平辊， 3. 喷涂物料槽，

4. A给料器， 5. B给料器， 6.干燥箱， 7. B展平辊， 8.收卷机，

9. 空气、水蒸汽发生器， 10. A管道， 11. B管道， 12. A微孔喷头，

13. C管道， 14. B微孔喷头， 15.隔膜， 16. 封闭的全混流搅拌机，

17.A喷涂痕迹， 18. B喷涂痕迹。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1—图3所示：一种隔膜树脂涂层设备，其特征在于：它包括放卷机1、A展平辊2、喷涂物料槽3、A给料器4、B给料器5、两段式的干燥箱6、B展平辊7、收卷机8和空气、水蒸汽发生器9，所述的A给料器4和B给料器5的一端通过A管道10与喷涂物料槽3连接，B给料器5的另一端通过B管道11与A微孔喷头12连接，并定量给料，A给料器4的另一端通过C管道13与B微孔喷头14连接，并定量给料；所述的A展平辊2和B展平辊7是直径为100mm（通常为25mm~500mm）的有一定弧度的橡胶辊（或直线辊）；空气、水蒸汽发生器9的出入口分别与上下两段的干燥箱6的出入口连接；喷涂制胶采用封闭的全混流性混合设备；所述的A给料器4和B给料器5采用外购的单螺杆式定量泵（或双螺杆定量泵或柱塞泵或齿轮泵）；所述的A微孔喷头12和B微孔喷头14放置在与隔膜15的运行方向垂直处； A微孔喷头12和B微孔喷头14是固定的或沿隔膜15的运行方向而上下滑动的； A微孔喷头12和B微孔喷头14上开有等距离的微孔，每个微孔直径为1 mm (通常为0.02mm—2mm),微孔组合使用（或每个微孔单独使用）当隔膜15幅面宽时可采用多只微孔喷头，使用时，可单只微孔喷头单独使用（或多只微孔喷头同时进行对宽幅面的喷涂）；多个微孔喷头间可采用平行安装方式也可采用错位安装方式，该多只微孔喷头之间的距离分别为30mm（通常为1~100mm）；所述的喷涂制胶采用外购的封闭的全混流搅拌机（或封闭的推进搅拌桨式反应釜和混合釜或密封的锚式搅拌釜或行星式搅拌釜或高速乳化机或高速分散机）；它为封闭的压力容器可承受的压力为1MPa；且可随时调整加热或冷却温度；

一种隔膜树脂涂层的加工方法，将制作好的喷涂原料放入喷涂物料槽3内，所述的放卷机1上的隔膜15经过A展平辊2、两段式的干燥箱6、B展平辊7和收卷机8，在隔膜15被展开的同时，A微孔喷头12和B微孔喷头14给隔膜15双向进行喷涂，喷涂后的隔膜15通过两段式的干燥箱6进行干燥，两段式的干燥箱6用空气、水蒸汽发生器9加热干燥，干燥后的隔膜15经B展平辊7和收卷机8后成卷，最后，分切而成成品；

隔膜树脂涂层的加工过程如下：

①. 喷涂原料的准备：

首先，将配比为1:1的可溶性聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯树脂（通常为可溶性聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯或聚丙烯或聚乙烯或聚苯乙烯颗粒剂微粉，它们可单独使用或任何两个以上组合使用）；

加入配比为1:1的异丙醇及环己烷作为有机溶剂（通常为四氢呋喃或N-甲基吡咯烷酮或DMF或丙酮或丁酮或碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯或正丙醇或异丙醇或环己烷或香蕉水或低碳烯烃，它们可单独使用或任何两个以上组合使用）；放入封闭的全混流搅拌机16中进行搅拌，搅拌时间为2—5小时后形成喷涂胶体，喷涂胶体中加入直径为0.1微米的氧化铝微粉（通常为氧化铝微粉或氧化硅微粉或氧化锆微粉或氧化镁微粉或氧化钙微粉，其微粉的直径为0.02微米—5微米），形成稳定的胶液相，其中氧化铝占喷涂胶体总质量的3%（通常为0.1%—60%）；其中树脂占喷涂胶体总质量的10%（通常为0.5%—40%）；其余的为有机溶剂，最后为成品胶；使用密封的喷涂物料槽3存放成品胶，在使用时，通入露点小于-45℃的干燥压缩空气，并利用内压将成品胶压入A管道10、B管道11和C管道13内；在具体生产过程中根据客户对产品要求的不同，可以向胶中添加一些其他的添加剂以增加其他方面的性能，如可将锆石粉（或石英或刚玉微粉或橄榄石粉的单独使用或任意两种以上的组合使用）添加到成品胶中形成均匀的液相并进行喷涂操作，以形成抗热源冲击等功能性的隔膜15；这类隔膜15主要用于军工用电池和动力电池的生产；

②. 喷涂：采用NKK纤维素纸作为基材进行喷涂；A微孔喷头12和B微孔喷头14分别通过A给料器4和B给料器5、B管道11和C管道13定量的给隔膜15进行喷涂；所述的与喷涂物料槽3、A给料器4和B给料器5、A微孔喷头12和B微孔喷头14连接的A管道10、B管道11和C管道13应采用自然对流换热和强制对流换热方式进行恒温处理；所述的A给料器4和B给料器5定量给料量为0.1mg—50g/m，主要以用户对隔膜15上要求喷涂的厚度决定；因在整个加工过程中均在密封环境中进行，胶体的喷涂量主要靠定量泵和加工速度进行控制，该实施例中隔膜15加工速度为10米/分；所述的干燥箱6可以采用竖式或水平式，如果采用水平式时，首先，对单面进行喷涂操作，然后，对第二面进行喷涂，隔膜15的加工方向为水平方向，单面喷涂时喷头可以在隔膜15的上方也可以在隔膜15的下方；

如图2、图3所示：单个喷头喷涂时为A喷涂痕迹17、组合喷头喷涂时为B喷涂痕迹18，采用组合喷头喷涂时，每个喷头之间的距离为30mm（一般为1~100mm），每相邻两个喷头痕迹之间的重合率为20%；

③.干燥：干燥箱6的温度为65℃（通常为25℃~125℃）；干燥箱6的相对湿度为60%；干燥过程中使用水蒸汽（或干燥空气）进行干燥；在空气、水蒸汽发生器9的出风口处进行真空吸气，以避免溶剂蒸汽和粉尘对环境的污染，并且还可以将气体进行冷却干燥；

④.最后，分切成成品。

其优点是：使用微孔喷涂技术，将浓缩后的成品胶通过微孔泵压技术直接喷涂到隔膜表面，在成膜同时进行造孔，涂胶后的隔膜进行简单干燥即可分切成为成品；将有机溶剂使用量降低到最小，并且可以实现全生产工序密闭，成品胶及有机溶剂损失量几乎为零；对环境无污染，在保护环境的前提条件下最大限度的的降低了能耗和成本，保证了产品质量的一致性，产品质量，高效率，易操作和便于维护。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种隔膜树脂涂层设备，其特征在于：它包括放卷机（1）、A展平辊（2）、喷涂物料槽（3）、A给料器（4）、B给料器（5）、两段式的干燥箱（6）、B展平辊（7）、收卷机（8）和空气、水蒸汽发生器（9），所述的A给料器（4）和B给料器（5）的一端通过A管道（10）与喷涂物料槽（3）连接，B给料器（5）的另一端通过B管道（11）与A微孔喷头（12）连接，并定量给料，A给料器（4）的另一端通过C管道（13）与B微孔喷头（14）连接，并定量给料；所述的A展平辊（2）和B展平辊（7）是直径为25mm~500mm的直线辊或有一定弧度的橡胶辊；空气、水蒸汽发生器（9）的出入口分别与上下两段的干燥箱（6）的出入口连接；喷涂制胶采用封闭的全混流性混合设备。

2.根据权利要求1 所述的隔膜树脂涂层设备，其特征在于：所述的A给料器（4）和B给料器（5）为常规的单螺杆式定量泵或双螺杆定量泵或柱塞泵或齿轮泵。

3.根据权利要求1所述的隔膜树脂涂层设备，其特征在于：所述的两段的干燥箱（6）是垂直固定或水平固定。

4.根据权利要求1所述的隔膜树脂涂层设备，其特征在于：所述的A微孔喷头（12）和B微孔喷头（14）放置在与隔膜（15）的运行方向垂直处； A微孔喷头（12）和B微孔喷头（14）是固定的或可上下滑动的； A微孔喷头（12）和B微孔喷头（14）上开有等距离的微孔，每个微孔直径为0.02mm—2mm,每个微孔均可单独使用也可组合使用或采用多只微孔喷头，可单只微孔喷头单独使用或多只微孔喷头同时进行对宽幅面的喷涂；多个微孔喷头间可采用平行安装方式也可采用错位安装方式，该微孔喷头之间的距离为1~100mm。

5.根据权利要求1所述的隔膜树脂涂层设备，其特征在于：所述的喷涂制胶采用外购的封闭的全混流性混合设备即封闭的全混流搅拌机或封闭的推进搅拌桨式反应釜和混合釜或密封的锚式搅拌釜或行星式搅拌釜或高速乳化机或高速分散机；上述封闭的压力容器可承受的压力为1MPa；且可随时调整加热或冷却温度。

6.一种隔膜树脂涂层的加工方法，它包括原料成分和配比、配料的准备，其特征在于：将制作好的喷涂原料放入喷涂物料槽（3）内，所述的放卷机（1）上的隔膜（15）经过A展平辊（2）、两段式的干燥箱（6）、B展平辊（7）和收卷机（8），在隔膜（15）沿运动方向被展开的同时，A微孔喷头（12）和B微孔喷头（14）给隔膜（15）双向进行喷涂，喷涂后的隔膜（15）通过两段式的干燥箱（6）进行干燥，两段式的干燥箱（6）用空气、水蒸汽发生器（9）加热干燥，干燥后的隔膜（15）经B展平辊（7）和收卷机（8）后成卷，最后，分切而成成品；

隔膜树脂涂层的加工过程如下：

①. 喷涂原料的准备：

首先，将树脂和有机溶剂放入封闭的全混流搅拌机16中进行搅拌，搅拌时间为2—5小时后形成喷涂胶体，喷涂胶体中加入微小粒径的固体物质，其中树脂占喷涂胶体含量的0.5%—40%；微小粒径固体物质占喷涂胶体的0.1%—60%，其余的为有机溶剂；

②. 喷涂：

A微孔喷头12和B微孔喷头14分别通过A给料器4和B给料器5、B管道11和C管道13定量的给隔膜15进行喷涂；所述的与喷涂物料槽3、A给料器4和B给料器5和A微孔喷头12和B微孔喷头14连接的A管道10、B管道11和C管道13应采用自然对流换热和强制对流换热方式进行恒温处理；所述的A给料器4和B给料器5定量给料量为0.1mg—50g/m；

③.干燥：

干燥过程中使用干燥空气或水蒸汽进行干燥，干燥过程中干燥气体的温度为25℃~125℃之间；在空气、水蒸汽发生器9的出风口处进行真空吸气，并且将气体进行冷却干燥；

④.分切成成品。

7.根据权利要求5所述的隔膜树脂涂层的加工方法，其特征在于：所述的树脂是可溶性聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯或聚丙烯或聚乙烯或聚苯乙烯颗粒剂微粉，它们可单独使用或任何两个以上组合使用。

8.根据权利要求5所述的隔膜树脂涂层的加工方法，其特征在于：所述的有机溶剂是四氢呋喃或N-甲基吡咯烷酮或DMF或丙酮或丁酮或碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯或正丙醇或异丙醇或环己烷或香蕉水或低碳烯烃，它们可单独使用或任何两个以上组合使用。

9.根据权利要求5所述的隔膜树脂涂层的加工方法，其特征在于：所述的隔膜15是聚丙烯微孔膜或聚乙烯微孔膜或聚丙烯和聚乙烯微孔膜复合后形成的2层或多层的微孔膜或PET无纺布或纤维素纸或聚丙烯无纺布或聚乙烯无纺布或无机填料无纺布等含有微孔的膜类。

10.根据权利要求5所述的隔膜树脂涂层的加工方法，其特征在于：所述的在喷涂胶体中加入微小粒径的固体物质是氧化铝微粉或氧化硅微粉或氧化锆微粉或氧化镁微粉或氧化钙微粉等金属或非金属氧化物微粉，其微粉的直径为0.02微米—5微米。