CN103407811B - 多层隔膜复合机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种多层隔膜复合机，沿隔膜复合行径方向依次设有放卷机构、热处理机构、冷却机构和收卷机构；复合机通过热处理机构和冷却机构可以消除每层薄膜间不相等的内应力与张力，进一步再给予每层之间相等的张力，使复合后的薄膜具有高平整度以及无包覆气泡的缺陷产生。

Description

多层隔膜复合机及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于生产锂离子电池隔膜的多层隔膜复合设备。

背景技术

在現行的锂离子电池的组成是由正极材料、负极材料、电解液以及隔离膜四大材料所组成。隔离膜为其中重要的组成部分，目前在生产制造隔膜的方法有分乾法与湿法两大类，其中乾法的工艺流程有押出、退火以及延伸造孔，而以产能与特性的考量上，会将押出后的薄膜进行多层复合，以多层的形式同时进行退火和延伸造孔；在产品的应用上，可以将成品隔膜进行多层复合使其厚度增加以及降低孔洞的直通率，使用在锂电池上可以增加其安全性能。

多层隔膜复合时，需要通过复合机制作，隔膜制程的复合技术主要有两类：1.在退火或延伸加工时以数个放卷轴进行放卷，然后同时进行加工，2.使用复合机进行多层复合，但是目前复合机都是在室温下不对薄膜进行热处理直接多层堆叠进行收卷；以上两种制程如果放卷的薄膜存在的张力或内应力不一致时，便会导致复合后会有不平整、皱折、夹气泡等缺陷的产生，多层隔膜存在不平整、皱折、夹气泡等缺陷时会降低隔离膜在锂电池的可使用性，进一步影响产品的特性与一致性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种可以在多层复合后不产生不平整、皱折、夹气泡等缺陷的复合机。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：多层隔膜复合机，沿隔膜复合行径方向依次设有放卷机构、热处理机构、冷却机构和收卷机构；

所述的放卷机构包括放卷轴、导辊和张力检测器，针对每层隔膜设有一个放卷轴以及向热处理机构传递隔膜的多个导辊，且其中至少有一个导辊设有张力检测器；

所述的热处理机构设有多个加热滚轮以及配合加热滚轮对多层隔膜进行复合的夹轮，所述的多层隔膜进入热处理机构依次经过多组加热滚轮和夹轮的组合进入冷却机构；

所述的冷却机构由多个冷却轮构成，所述的隔膜进入冷却机构依次经过多个冷却轮进入收卷机构；

所述的收卷机构包括收卷轮、导辊和张力检测器，所述的隔膜依次经过多个导辊缠绕在收卷轮上，且其中至少有一个导辊设有张力检测器。

所述的复合机还设有控制器，所述的张力检测器输出张力信号至控制器，所述的控制器输出转速信号至收卷轮和放卷轴。

所述的加热滚轮设有7个，所述的冷却轮设有2个。

沿隔膜复合行径方向所述的加热滚轮的温度依次升高，每个所述的冷却轮温度相同。

沿隔膜复合行径方向，7个所述的加热滚轮温度依次为20-30℃、92-98℃、102-108℃、107-113℃、112-118℃、117-123℃和122-128℃，所述的冷却轮温度为20-30℃，所述的放卷机构和收卷机构给予隔膜7-13%的张力。

本发明的优点在于复合机通过热处理机构和冷却机构可以消除每层薄膜间不相等的内应力与张力，进一步再给予每层之间相等的张力，使复合后的薄膜具有高平整度以及无包覆气泡的缺陷产生。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为多层隔膜复合机结构示意图；

图2为图1中放卷机构结构示意图；

图3为图1中热处理机构和冷却机构结构示意图；

图4为图1中收卷机构结构示意图；

上述图中的标记均为：1、放卷轴；2、张力检测器；3、导辊；4、夹轮；5、加热滚轮；6、冷却轮；7、收卷轮；8、放卷机构；9、热处理机构；10、冷却机构；11、收卷机构。

具体实施方式

参见图1可知，多层隔膜复合机沿隔膜复合行径方向依次设有放卷机构8、热处理机构9、冷却机构10和收卷机构11，以及控制器（PLC），通过热处理机构9与冷却机构10可以消除每层薄膜间不相等的内应力与张力，进一步再给予每层之间相等的张力，使复合后的薄膜具有高平整度以及无包覆气泡的的缺陷产生。

参见图2可知，放卷机构8包括放卷轴1、导辊3和张力检测器2，针对多层隔膜，每层隔膜均设有一个放卷轴1以及向热处理机构9传递隔膜的多个导辊3，每层隔膜分别由各自的放卷轴1放卷，由其导辊3传递输入至热处理机构9，每层隔膜的导辊3中至少有一个导辊3设有张力检测器2，张力检测器2输出张力信号至控制器，控制器根据该信号以及张力的设定值分别控制各层隔膜是在等张力下放卷，给于张力设定值可以是7-13%的张力，同时进入热处理机构9时可以维持相等，导辊3给予隔膜适当的行走路径，不在行走过程造成皱折的产生。

参见图3可知，热处理机构9设有多个加热滚轮5以及配合加热滚轮5，由放卷机构8进入热处理机构9的多层隔膜经过多组加热滚轮5和夹轮4的组合进行挤压复合，夹轮4的功能可以排除各层之间的空气，使隔膜层与层之间达到密合，加热滚轮5可以依照不同的材质给予不同的温度，加热滚轮5内设有循环油道，利用油道内流动的介质（煤油）达到加热效果，本装置藉由加热滚轮5加热消除薄膜的内应力，并且利用各加热滚轮5间的速差重新给予隔膜张力使每一层隔膜都具有相同的状态。加热滚轮5和夹轮4的组合可以设置7组，沿隔膜复合行径方向加热滚轮5的温度依次升高，加热滚轮5的温度范围只要低于材料的熔化温度都是可以的，可行实施例：温度依次为20-30℃、92-98℃、102-108℃、107-113℃、112-118℃、117-123℃和122-128℃。冷却机构10由多个冷却轮6构成，由热处理机构9进入的隔膜再经过冷却轮6使隔膜冷却回复到室温，冷却轮6可以设置2个，冷却轮6内设有冷却水道，以水循环的方式达到冷却效果，各个冷却轮6的温度相同，冷却轮温度低于50度都是可以的，可行实施20-30℃。

参见图4可知，收卷机构11包括收卷轮7、导辊3和张力检测器2，由冷却轮6输出的隔膜经过收卷机构11的多个导辊3缠绕在收卷轮7，与放卷机构8类似的是这些导辊3中至少有一个导辊3设有张力检测器2，同时张力检测器2输出张力信号至控制器，控制器根据该信号以及张力的设定值控制隔膜是在等张力下放卷，滚轮间的差速是利用前后两支滚轮转速相差的比值设置，例如：前滚轮转速10M/min，后滚轮11M/min，张力等于(1-(11/10))*100%=10%，本装置滚轮所给于张力设定值应小于15%，可行实施例是7-13%的张力，这样，则可以保证在在要求的张力下进行收卷。

该装置还可以在每个加热滚轮5和冷却轮6内安装温度传感器，温度传感器将采集的温度信号输送至控制器，控制器在根据温度调节每个加热滚轮5和冷却轮6的温度，以确保温度恒定，包装产品质量。

复合膜平整度量测方法：

将复合後的样品裁成20mm(MD)X100mm(TD)，放置於金属或玻璃板上，量测薄膜翘取高度，利用此测量方式了解复合後的平整度。

实验数据如下表：

由测试结果可以发现本机构设计对复合膜进行热处理可以有效控制半成品与成品复合膜的平整度（翘取高度降低）。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.多层隔膜复合机，其特征在于：沿隔膜复合行径方向依次设有放卷机构（8）、热处理机构（9）、冷却机构（10）和收卷机构（11）；

所述的放卷机构（8）包括放卷轴（1）、导辊（3）和张力检测器（2），针对每层隔膜设有一个放卷轴（1）以及向热处理机构（9）传递隔膜的多个导辊（3），且其中至少一个导辊（3）设有张力检测器（2）；

所述的热处理机构（9）设有多个加热滚轮（5）以及配合加热滚轮（5）对多层隔膜进行复合的夹轮（4），所述的多层隔膜进入热处理机构（9）依次经过多组加热滚轮（5）和夹轮（4）的组合进入冷却机构（10），所述的多个加热滚轮（5）之间使隔膜呈波浪状运动；

所述的冷却机构（10）由多个冷却轮（6）构成，所述的隔膜进入冷却机构（10）依次经过多个冷却轮（6）进入收卷机构（11）；

所述的收卷机构（11）包括收卷轮（7）、导辊（3）和张力检测器（2），所述的隔膜依次经过多个导辊（3）缠绕在收卷轮（7）上，且其中至少一个导辊（3）设有张力检测器（2）；

所述的复合机还设有控制器，所述的张力检测器（2）输出张力信号至控制器，所述的控制器输出转速信号至收卷轮（7）和放卷轴（1）；

沿隔膜复合行径方向所述的加热滚轮（5）的温度依次升高，每个所述的冷却轮（6）温度相同;

沿隔膜复合行径方向，7个所述的加热滚轮（5）温度依次为20-30℃、92-98℃、102-108℃、107-113℃、112-118℃、117-123℃和122-128℃，所述的冷却轮（6）温度为20-30℃，所述的放卷机构（8）和收卷机构（11）给予隔膜7-13%的张力。

2.根据权利要求1所述的多层隔膜复合机，其特征在于：所述的加热滚轮（5）设有7个，所述的冷却轮（6）设有2个。