CN104001720B - 辊压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种辊压装置，其包括：放卷机构，卷绕有待辊压的极片，将待辊压的极片输出，待辊压的极片具有箔片以及设置于箔片的至少一个面上的膜层，箔片在设置有膜层的相应的面上具有沿箔片的纵向延伸的至少一个涂膜区以及位于涂膜区侧向的空箔区，箔片在涂膜区设置有膜层而在空箔区无膜层；辊压机构，包括相对设置的压辊和背辊，用于对极片进行辊压；收卷机构，将辊压后的极片进行收卷；拉伸机构，设置在辊压机构和收卷机构之间。拉伸机构包括：两个导引辊；凹凸辊，位于两个导引辊之间，且与两个导引辊形成包角，凹凸辊与极片尺寸配合，使凹凸辊的凸部作用于空箔区处的箔片以使空箔区处的箔片塑性变形。

Description

辊压装置
技术领域
本发明涉及锂离子电池生产设备领域，尤其涉及一种辊压装置。
背景技术
锂离子电池的极片制备过程，通常包括制浆、涂膜、干燥、辊压、切割等工序，虽然不同厂商或不同电池的制造工序可能会有所变化，但极片辊压都是必不可少的工序。极片在经过辊压后达到一定的压实密度，对锂离子电池能量密度提升非常重要。然而，在对涂膜极片进行辊压后，通常会出现极片的箔片在各涂膜区与相邻的空箔区之间的纵向边缘处起褶皱的问题。这主要是由于锂离子电池极片涂膜完成后，在辊压过程中，涂膜区处的膜层所受到的压辊压力将导致涂膜区处的箔片纵向方向延展，而中间空箔区和两侧边部空箔区(即非涂膜区的箔片部分)不受力而箔片不延展，因此空箔区处的箔片约束涂膜区处的箔片的延展，从而导致箔片在各涂膜区与相邻的空箔区之间的纵向边缘处出现褶皱现象。另外，在锂离子电池极片生产工艺中，条纹涂膜方式可以提高涂膜效率、节约生产成本，并且可以依据所需极片的要求变动条纹数量和宽度。然而目前条纹极片采用对辊结构冷压技术，也会出现极片的箔片在各涂膜区与相邻的空箔区之间的纵向边缘处起褶皱的问题。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种辊压装置，其能避免涂膜极片辊压过程中极片的箔片在各涂膜区与相邻的空箔区之间的纵向边缘处起褶皱。
为了实现上述目的，本发明提供了一种辊压装置，其包括：放卷机构，其上卷绕有待辊压的极片，将待辊压的极片输出，待辊压的极片具有箔片以及设置于箔片的至少一个面上的膜层，箔片在设置有膜层的相应的面上具有沿箔片的纵向延伸的至少一个涂膜区以及位于涂膜区侧向的空箔区，箔片在涂膜区设置有膜层而在空箔区无膜层；辊压机构，包括相对设置的压辊和背辊，用于对极片进行辊压；收卷机构，将辊压后的极片进行收卷；以及拉伸机构，设置在辊压机构和收卷机构之间。拉伸机构包括：两个导引辊；以及凹凸辊，位于两个导引辊之间，且与两个导引辊形成包角，凹凸辊与极片尺寸配合，使凹凸辊的凸部作用于空箔区处的箔片以使空箔区处的箔片塑性变形。
本发明的有益效果如下：
通过在辊压装置中设置拉伸机构，使得空箔区处的箔片产生塑性变形，最终空箔区处的箔片的延展与涂膜区处的箔片的延展一致，从而解决现有的涂膜极片辊压过程中极片的箔片在各涂膜区与相邻的空箔区之间的纵向边缘处起褶皱的问题。
附图说明
图1为根据本发明的一实施例的辊压装置的平面示意图；
图2为根据本发明的一实施例的辊压装置的平面示意图；
图3为根据本发明的一实施例的辊压装置的平面示意图；
图4为根据本发明的一实施例的凹凸辊作用于极片的平面示意图，为了清楚起见，极片以透视方式示出；
图5为图4的凹凸辊的平面示意图；
图6为沿图5的X-X线作出的剖视图；
图7为图4中的极片的立体示意图。
其中，附图标记说明如下：
1放卷机构7拉伸用辊对
2辊压机构71拉伸用主动辊
21压辊72拉伸用压辊
22背辊8同步用辊对
3收卷机构81同步用主动辊
4导向辊82同步用压辊
5拉伸机构9极片
51导引辊91箔片
52凹凸辊911涂膜区
521凸部912中间空箔区
522凹部913边部空箔区
E包角92膜层
6加热器L纵向方向
具体实施方式
下面参照附图来详细说明根据本发明的辊压装置。
参照图1至图7，根据本发明的辊压装置包括：放卷机构1，其上卷绕有待辊压的极片9，将待辊压的极片9输出，待辊压的极片9具有箔片91以及设置于箔片91的至少一个面上的膜层92，箔片91在设置有膜层92的相应的面上具有沿箔片91的纵向延伸的至少一个涂膜区911以及位于涂膜区911侧向的空箔区，箔片91在涂膜区911设置有膜层92而在空箔区无膜层92；辊压机构2，包括相对设置的压辊21和背辊22，用于对极片9进行辊压；收卷机构3，将辊压后的极片9进行收卷；以及拉伸机构5，设置在辊压机构2和收卷机构3之间。拉伸机构5包括：两个导引辊51；以及凹凸辊52，位于两个导引辊51之间且与两个导引辊51形成包角E，凹凸辊52与极片9尺寸配合，使凹凸辊52的凸部521作用于空箔区处的箔片91以使空箔区处的箔片91塑性变形，由此可解决箔片91在各涂膜区911与相邻的空箔区之间的纵向边缘(即交界)处产生褶皱的问题。
在此需说明的是，凹凸辊52的凸部521作用于空箔区处的箔片91指的是：(1)当膜层92仅设置于箔片91的一个面上时，当箔片91的设置有膜层92的面面向凹凸辊52时，凹凸辊52的凸部521作用于箔片91的设置有膜层92的该面上的空箔区处的箔片91；当箔片91的设置有膜层92的面背向凹凸辊52时，凹凸辊52的凸部521作用于箔片91的未设置有膜层92的面上的与上述箔片91的设置有膜层92的面上的空箔区对应的区域处的箔片91；(2)当膜层92设置于箔片91的正反两个面上时，凹凸辊52的凸部521作用于箔片91的设置有膜层92且面向凹凸辊52的面上的空箔区处的箔片91。
在此还需说明的是，对于凹凸辊52的凹部522而言，当膜层92仅设置于箔片91的一个面上时，当箔片91的设置有膜层92的面面向凹凸辊52时，凹凸辊52的凹部522对应且可接触或可不接触涂膜区911处的膜层92，当箔片91的设置有膜层92的面背向凹凸辊52时，凹凸辊52的凹部522可接触或可不接触对应于箔片91的设置有膜层92的面上的涂膜区911的区域处的箔片91。当膜层92设置于箔片91的正反两个面上时，必定有箔片91的设置有膜层92的面面向凹凸辊52，此时，凹凸辊52的凹部522对应且可接触或可不接触箔片91的面向凹凸辊52的面上的涂膜区911处的膜层92。
优选地，凹凸辊52的凹部522可接触箔片91的设置有膜层92且面向凹凸辊52的面上的涂膜区911处的膜层92，或可接触箔片91的未设置有膜层92且面向凹凸辊52的面上的与箔片91的设置有膜层92的面上的涂膜区911对应的区域处的箔片91，以有效地防止凹凸辊52的凸部521作用于空箔区处的箔片91时可能会出现的箔片破裂现象。
在一实施例中，包角E可为10°～170°。
在图7中，箔片91在设置有膜层92的相应的面上具有沿箔片91的纵向延伸的两个涂膜区911以及在相邻两个涂膜区911之间的一个中间空箔区912以及在整个涂膜区911侧向的两个边部空箔区913，其中，该一个中间空箔区912和两个边部空箔区913统称为空箔区。
这里需要说明的是，当箔片91单面设置有膜层92时，压辊21或背辊22接触对应该单面上的全部的膜层92但不接触空箔区处的箔片91，当箔片91双面设置有膜层92时，压辊21和背辊22分别接触对应面上的全部的膜层92但不接触对应面上的空箔区处的箔片91。
对应于图4并参照图7，在图4中，待辊压的极片9具有箔片91以及设置于箔片91的正反两个面上的膜层92，凹凸辊52的三个凸部521(在图5中从左向右)分别作用于与凹凸辊52相对的箔片91的边部空箔区913、中间空箔区912、边部空箔区913(从图7的左下方到右上方顺序)；而凹凸辊52的两个凹部522分别对应两个涂膜区911处的膜层92，此时凹凸辊52的两个凹部522可以分别接触两个涂膜区911处的膜层92，当然也可以分别与两个涂膜区911处的膜层92不接触，具体可以依据实际情况来确定。
具体地，在图1至图7所示的例子中，通过放卷机构1和收卷机构3提供的制动力，使得极片9在张紧状态下通过辊压机构2且被辊压，以达到一定的压实密度。因为极片9的涂膜区911处的厚度大于空箔区处的厚度，所以涂膜区911处的膜层92所受到的压辊21的压力导致该处的箔片91沿纵向方向L延展，而中间空箔区912和边部空箔区913不受力，即空箔区处的箔片91不延展，因此中间空箔区912和边部空箔区913处的箔片91会约束涂膜区911处的箔片91的延展，容易导致箔片91在各涂膜区911与相邻的空箔区之间的纵向边缘(即交界)处出现褶皱现象。本发明的辊压装置采用了拉伸机构5，拉伸机构5的凹凸辊52使得中间空箔区912和边部空箔区913处的箔片91产生塑性变形，从而解决了箔片91在各涂膜区911与相邻的空箔区之间的纵向边缘处产生褶皱的问题。
参照图4、图5和图6，凹凸辊52的凹部522的直径为A、凸部521的直径为B，同一侧的相邻的凹部522和凸部521之间为过渡角，凹部522在轴向方向上的宽度为C，相邻两个凸部521在对应过渡角的最外位置之间的宽度为D。其中，根据极片9的厚度(包括箔片91的厚度和膜层92的厚度)和预期拉伸率来调节A和B的值，根据涂膜区911的宽度与空箔区的宽度来调节C和D的值。在一实施例中，D-C≤±1mm。在一实施例中，D-C＝0.03mm～0.80mm。在一实施例中，B-A＝0.1mm～0.5mm。
为了使空箔区处的箔片91达到更好的塑性变形的效果，参照图2和图3，根据本发明的辊压装置还可包括：加热器6，用于在凹凸辊52作用于极片9之前对箔片91的空箔区进行加热。在一实施例中，参照图2和图3，加热器6可面向极片9且设置在极片9上方。加热器6的加热温度可为50℃～300℃，根据实际采用的极片9的箔片91的材质来调节加热器6的上述加热温度。此外，加热器6的加热的位置和宽度可根据箔片91的空箔区的宽度来调整，以保证空箔区得到合适加热；同时加热器6离极片9的高度距离也可调，以保证箔片91的空箔区达到合适的加热温度。
为了更好地解决上述褶皱问题，在一实施例中，根据本发明的辊压装置还可包括：拉伸用辊对7，靠近收卷机构3且包括相对设置的拉伸用主动辊71和拉伸用压辊72，拉伸用压辊72将整个极片9压在拉伸用主动辊71上，以使极片9的输送速度等于拉伸用主动辊71的速度，其中拉伸用主动辊71的速度大于辊压机构2的压辊21的速度，从而通过拉伸用主动辊71与压辊21之间的速度差，来使得极片9整幅拉伸。在整幅拉伸之后，由于箔片9的空箔区很容易发生弹性形变(即发生回弹)，因此在极片9被整幅拉伸之后，使凹凸辊52作用于空箔区处的箔片9上，从而达到较好的拉伸效果。
为了更一步提高拉伸效果，在一实施例中，根据本发明的辊压装置还可包括：同步用辊对8，靠近辊压机构2且包括相对地设置的同步用主动辊81和同步用压辊82，同步用压辊82将整个极片9压在同步用主动辊81上，以使极片9的输送速度等于同步用主动辊81的速度，其中同步用主动辊81的速度与辊压机构2的压辊21的速度相同。
在一实施例中，同步用主动辊81的轴线与拉伸用主动辊71的轴线的平行度差异≤0.1mm，以使得拉伸效果更好，且防止导致极片破裂。
在辊压机构2的一实施例中，辊压机构2的压辊21和背辊22可为平的钢辊。在一实施例中，钢辊的粗糙度Ra≤0.4、钢辊的硬度≥65HRC。
在根据本发明的辊压装置的一实施例中，压辊21和/或同步用主动辊81的速度为V1，拉伸用主动辊71的速度为V2，V2＝V1*(1+n)，其中，0＜n≤0.100。
在一实施例中，同步用主动辊81和拉伸用主动辊71可为钢辊。
在一实施例中，同步用压辊82和拉伸用压辊72可由软性材质制成。
在一实施例中，同步用压辊82和拉伸用压辊72可为胶辊。
在一实施例中，同步用压辊82和拉伸用压辊72提供的摩擦力大于800N。
在此需要说明的是，在根据本发明的辊压装置中，极片9可以具有一个涂膜区911，也可以是条纹极片(即具有至少两个涂膜区911，参照图7)。尽管在图7中示出的是具有两个涂膜区911的极片9，但不局限于此。
此外，根据本发明的辊压装置还可包括：多个导向辊4，设置在放卷机构1与收卷机构3之间，以用于导引并输送极片9。

Claims (11)

1.一种辊压装置，包括：
放卷机构(1)，其上卷绕有待辊压的极片(9)，将待辊压的极片(9)输出，待辊压的极片(9)具有箔片(91)以及设置于箔片(91)的至少一个面上的膜层(92)，箔片(91)在设置有膜层(92)的相应的面上具有沿箔片(91)的纵向延伸的至少一个涂膜区(911)以及位于涂膜区(911)侧向的空箔区，箔片(91)在涂膜区(911)设置有膜层(92)而在空箔区无膜层(92)；
辊压机构(2)，包括相对设置的压辊(21)和背辊(22)，用于对极片(9)进行辊压；
收卷机构(3)，将辊压后的极片(9)进行收卷；以及
其特征在于，所述辊压装置还包括：
拉伸机构(5)，设置在辊压机构(2)和收卷机构(3)之间，包括：
两个导引辊(51)；以及
凹凸辊(52)，位于两个导引辊(51)之间，且与两个导引辊(51)形成包角(E)，凹凸辊(52)与极片(9)尺寸配合，使凹凸辊(52)的凸部(521)作用于空箔区处的箔片(91)以使空箔区处的箔片(91)塑性变形。
2.根据权利要求1所述的辊压装置，其特征在于，凹凸辊(52)的凹部(522)接触箔片(91)的设置有膜层(92)且面向凹凸辊(52)的面上的涂膜区(911)处的膜层(92)，或接触箔片(91)的未设置有膜层(92)且面向凹凸辊(52)的面上的与箔片(91)的设置有膜层(92)的面上的涂膜区(911)对应的区域处的箔片(91)。
3.根据权利要求1所述的辊压装置，其特征在于，凹凸辊(52)的凹部(522)的直径为A、凸部(521)的直径为B，则B-A＝0.1mm～0.5mm。
4.根据权利要求1所述的辊压装置，其特征在于，同一侧的相邻的凹部(522)和凸部(521)之间为过渡角，凹部(522)在轴向方向上的宽度为C，相邻两个凸部(521)在对应过渡角的最外位置之间的宽度为D，则D-C≤±1mm。
5.根据权利要求4所述的辊压装置，其特征在于，D-C＝0.03mm～0.80mm。
6.根据权利要求1所述的辊压装置，其特征在于，所述辊压装置还包括：
加热器(6)，用于在凹凸辊(52)作用于极片(9)之前对箔片(91)的空箔区进行加热。
7.根据权利要求1所述的辊压装置，其特征在于，所述辊压装置还包括：
拉伸用辊对(7)，靠近收卷机构(3)且包括相对设置的拉伸用主动辊(71)和拉伸用压辊(72)，拉伸用压辊(72)将整个极片(9)压在拉伸用主动辊(71)上，以使极片(9)的输送速度等于拉伸用主动辊(71)的速度，其中拉伸用主动辊(71)的速度大于辊压机构(2)的压辊(21)的速度。
8.根据权利要求7所述的辊压装置，其特征在于，所述辊压装置还包括：
同步用辊对(8)，靠近辊压机构(2)且包括相对地设置的同步用主动辊(81)和同步用压辊(82)，同步用压辊(82)将整个极片(9)压在同步用主动辊(81)上，以使极片(9)的输送速度等于同步用主动辊(81)的速度，其中同步用主动辊(81)的速度与辊压机构(2)的压辊(21)的速度相同。
9.根据权利要求8所述的辊压装置，其特征在于，同步用主动辊(81)的轴线与拉伸用主动辊(71)的轴线的平行度差异≤0.1mm。
10.根据权利要求7所述的辊压装置，其特征在于，压辊(21)的速度为V1，拉伸用主动辊(71)的速度为V2，V2＝V1*(1+n)，其中，0＜n≤0.100。
11.根据权利要求8所述的辊压装置，其特征在于，压辊(21)和/或同步用主动辊(81)的速度为V1，拉伸用主动辊(71)的速度为V2，V2＝V1*(1+n)，其中，0＜n≤0.100。
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