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一种可实现两次辊压的锂电池极片轧机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及锂电池极片加工设备，具体地说是一种可实现两次辊压的锂电池极片轧机,包括对极片卷进行辊压加工的辊压装置，辊压装置两侧对称依次安装有极片夹紧装置、加热装置、张力调节装置和收放卷装置，且辊压装置和收放卷装置均设置有驱动机构；加热装置和张力调节装置之间设置有第一摆辊机构；张力调节装置和收放卷装置之间设置有第二摆辊机构，两侧对称的第一摆辊机构用于多次调节极片卷在辊压前后的张力；锂电池极片轧机还包括用于控制驱动机构运行速度和加热装置工作的控制装置。本发明具有合理的极片压实密度、良好的张力控制性能和明显的极片热轧效果，能实现锂电池正极、负极片连续两次辊压的功能。

Description

一种可实现两次辊压的锂电池极片轧机
技术领域
本发明涉及锂电池极片加工设备，特别涉及一种用于锂电池正极、负极片连续两次辊压的轧机。
背景技术
目前，锂电池极片制作工艺包括混料、涂布、辊压、分切、极耳焊接等工序，这段工序是保证锂电池性能的基础。辊压的目的在于使活性物质与箔片结合更加质密、厚度均匀，辊压后锂电池极片压实密度的大小直接影响锂电池性能，过大的压实密度，使得粒子间接触太过紧密，不利于容量发挥，放电过程中极化增大，电压下降，容量减小；过小的压实密度，使得粒子间距离大，粒子间接触面积小，不利于电子导电，放电极化增大。在锂电池极片的辊压工序中，极片的张力性能和热轧效果是影响锂电池性能的两个重要影响因素之一，不同的极片张力，电池极片材料就会产生不同的的塑性，进而直接影响电池极片的轧制厚度；而热轧效果的主要目的有：一、去除极片里的水分；二、减小极片在轧制后的表面材料的反弹率；三、消减极片的内应力，因为在分切或膜切工序进行时，极片往往由于内应力的释放而产生蛇形、翻转等不良现象；四、由于在极片热轧过程中，电池材料中的粘合剂处于熔融状态，这样可增强活性物质与集流体之间的粘合力，否则辊压时膜层容易脱落、掉粉。五、降低电池极片的变形抗力，致使极片上活性物质的孔架结构不被破坏，有利于提高活性物质吸液量指数的提高。因此，在辊压过程中合理的压实密度、张力调节性能和好的热轧效果对锂电池性能起着至关重要的作用。
在现有的锂电池极片制作过程中，针对不同的材料、工艺以及产品型号，正负极片需要进行一次或两次辊压才达到满意的压实效果。第二次辊压往往需要在完成一次辊压后进行下料，设备清洗及进行装料、试片、极片牵引、张力调节和纠偏调整等工序后才能进行，此种方式过程繁琐且工作量大，极片在环境中暴露时间长，导致极片含水量偏高，从而直接影响电池性能。在现有市场上也有一些能实现二次辊压功能的锂电池极片轧机，例如中国专利文献201120485298.1所公布的一种锂电池极片辊压加工设备，其通过两个辊压单元才实现二次连续辊压的功能，提高了生产效率，但是通过采购两个辊压单元来达到两次辊压生产的目的，投资成倍增加且上述繁琐的生产过程难以避免。
针对上述锂电池极片轧制技术存在的不足之处，本发明提出了一种可实现锂电池正极、负极片连续两次辊压功能的技术方案，且同时具有合理的极片压实密度、良好的张力控制性能和明显的极片热轧效果，即一种可实现两次辊压的锂电池极片轧机。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种可实现两次辊压的锂电池极片轧机，可以实现锂电池正极、负极片连续两次辊压的功能，无繁琐的工作过程，具有合理的极片压实密度、良好的张力控制性能和明显的极片热轧效果。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现。
一种可实现两次辊压的锂电池极片轧机,包括对极片卷进行辊压加工的辊压装置，所述的辊压装置两侧对称依次安装有极片夹紧装置、加热装置、张力调节装置和收放卷装置，且辊压装置和收放卷装置均设置有驱动机构；所述的加热装置和张力调节装置之间设置有第一摆辊机构；所述的张力调节装置和收放卷装置之间设置有第二摆辊机构，两侧对称的第一摆辊机构和第二摆辊机构用于多次调节极片卷在辊压前后的张力；所述的锂电池极片轧机还包括用于控制驱动机构运行速度和加热装置工作的控制装置，驱动机构和加热装置上的传动电机的旋转方向由控制装置上的程序控制，可在顺时针旋转、逆时针旋转之间进行切换，且旋转角速度都是相同的，以确保极片卷各个过辊上能够平稳的移动。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的驱动机构为能够正反转控制的驱动电机。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的极片夹紧装置为夹紧胶辊，夹紧胶辊对辊压前后的极片卷起到夹紧的作用，使极片卷有合理的压实密度。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的张力调节装置包括三个调节辊，极片呈“T”型状依次穿绕在所述三个调节辊上，张力调节装置上的极片卷采用“T”型状卷绕的方式，可以适当的调节极片卷在放卷和收卷时的张力，再通过第一摆辊机构和第二摆辊机构使极片卷在辊压前后均具有良好的张力调节性能。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的加热装置包括支架、动力辊、主动齿轮、从动辊、传动电机、驱动轴、从动齿轮和温度传感器；所述的支架左侧设置有电机架；所述的动力辊两端与支架之间通过轴承相连接，且动力辊的左端与从动齿轮之间通过键相连接；所述的从动辊两端与支架固连，且极片呈“S”型状依次穿绕在所述动力辊和所述从动辊上，极片卷在加热装置上采用“S”型状的卷绕方式，使得极片卷不仅能够充分加热，还具有适当的张力调节性能；所述的传动电机安装在电机架上；所述的驱动轴右端与支架之间通过轴承相连接，其左端穿过电机架与传动电机的输出轴之间通过联轴器相连接；所述的从动齿轮与驱动轴之间通过键相连接，且从动齿轮与主动齿轮相啮合；所述的温度传感器安装在动力辊的右端，温度传感器能够实时监控动力辊和从动辊的温度，并将监控到的温度实时反馈给控制装置，通过控制装置实时控制动力辊和从动辊的温度，使得动力辊和从动辊的表面温度一直处于恒定的温度状态，进而使极片卷在辊压时能够产生良好的热轧效果。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的动力辊和从动辊均为加热辊。
作为本发明的一种优选技术方案，所述收放卷装置既可以做放卷装置，也可以做收卷装置，具体地，当进行第一次辊压操作时，左侧的收放卷装置作放/收卷装置，右侧的收放卷装置作收/放卷装置；当进行第二次辊压操作时，右侧的收放卷装置作放/收卷装置，而左侧的收放卷装置作收/放卷装置；通过这种方式极片卷在同一辊压装置上进行连续两次的辊压，既保证了极片卷在辊压过后具有合理的压实密度，也省去了若采用两个辊压装置时需要在完成一次辊压后进行下料，设备清洗及进行装料、试片、极片牵引、张力调节和纠偏调整等繁琐的操作过程，同时节约了大量的设备投资资金。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)本发明设计的收放卷装置既可以做收卷装置，也可以做放卷装置，可以实现锂电池正极、负极片连续两次辊压的功能，无繁琐的工作过程。
(2)本发明在辊压装置两侧对称安装有极片夹紧装置，对辊压前后的极片卷起到夹紧的作用，再经过辊压装置的连续两次辊压，使极片卷有合理的压实密度。
(3)本发明通过依次第二摆辊机构、张力调节装置、第一摆辊机构和加热装置对极片卷在辊压前后进行多次的张力调节，使极片卷在制作过程中具有良好的张力调节性能。
(4)本发明的极片卷在加热装置上采用“S”型状的卷绕方式，极片卷在辊压前能够充分加热，从而极片卷在辊压时能够产生良好的热轧效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明第一次辊压时的结构示意图；
图2是本发明第二次辊压时的结构示意图；
图3是本发明加热装置的结构示意图。
图中：1、辊压装置；2、极片夹紧装置；3、加热装置；301、支架；3011、电机架；302、动力辊；303、从动齿轮；304、从动辊；305、传动电机；306、驱动轴；307、主动齿轮；308、温度传感器；4、张力调节装置；401、调节辊；5、收放卷装置；6、第一摆辊机构；7、第二摆辊机构。
具体实施例
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
如图1、图2和图3所示，根据本发明的一个实施例,一种可实现两次辊压的锂电池极片轧机包括对极片卷进行辊压加工的辊压装置1，所述的辊压装置1两侧对称依次安装有极片夹紧装置2、加热装置3、张力调节装置4和收放卷装置5，且辊压装置1和收放卷装置5均设置有驱动机构，驱动机构为能够正反转控制的驱动电机；所述的加热装置3和张力调节装置4之间设置有第一摆辊机构5；所述的张力调节装置4和收放卷装置5之间设置有第二摆辊机构7，两侧对称的第一摆辊机构6和第二摆辊机构7用于多次调节极片卷在辊压前后的张力；所述的锂电池极片轧机还包括用于控制驱动机构运行速度和加热装置3工作的控制装置，控制装置通过程序控制本发明的整个运动过程，驱动机构和加热装置3上的传动电机305的旋转方向由控制装置上的程序控制，可在顺时针旋转、逆时针旋转之间进行切换，且旋转角速度都是相同的，以确保极片卷各个过辊上能够平稳的移动。
所述收放卷装置5既可以做放卷装置，也可以做收卷装置，在本实施例中具体地是，当锂电池极片卷进行第一次辊压操作时，左侧的收放卷装置5作放卷装置，右侧的收放卷装置5作收卷装置；当锂电池极片卷进行第二次辊压操作时，右侧的收放卷装置5作放卷装置，而左侧的收放卷装置5作收卷装置；通过这种方式极片卷在同一辊压装置上进行连续两次的辊压，既保证了极片卷在辊压过后具有合理的压实密度，也省去了若采用两个辊压装置1时需要在完成一次辊压后进行下料，设备清洗及进行装料、试片、极片牵引、张力调节和纠偏调整等繁琐的操作过程，同时节约了大量的设备投资资金。
所述的极片夹紧装置2为夹紧胶辊，夹紧胶辊对辊压前后的极片卷起到夹紧的作用，使极片卷有合理的压实密度。
所述的张力调节装置4包括三个调节辊401，极片呈“T”型状依次穿绕在所述三个调节辊401上，张力调节装置4上的极片卷采用“T”型状卷绕的方式，可以适当的调节极片卷在放卷和收卷时的张力，再通过第一摆辊机构6和第二摆辊机构7使极片卷在辊压前后均具有良好的张力调节性能。
如图3所示，所述的加热装置3包括支架301、动力辊302、从动齿轮303、从动辊304、传动电机305、驱动轴306、主动齿轮307和温度传感器308；所述的支架301左侧设置有电机架3011；所述的动力辊302和从动辊304均为加热辊；所述的动力辊302两端与支架301之间通过轴承相连接，且动力辊302的左端与从动齿轮303之间通过键相连接；所述的从动辊304两端与支架301固连，且极片呈“S”型状依次穿绕在所述动力辊302和所述从动辊304上，极片卷在加热装置3上采用“S”型状的卷绕方式，使得极片卷在辊压前不仅能够充分加热，还具有适当的张力调节性能；所述的传动电机305安装在电机架3011上；所述的驱动轴306右端与支架301之间通过轴承相连接，其左端穿过电机架3011与传动电机305的输出轴之间通过联轴器相连接；所述的主动齿轮307与驱动轴306之间通过键相连接，且主动齿轮307与从动齿轮303相啮合；所述的温度传感器308安装在动力辊302的右端，温度传感器308能够实时监控动力辊302和从动辊304的温度，并将监控到的温度实时反馈给控制装置，通过控制装置实时控制动力辊302和从动辊304的温度，使得动力辊302和从动辊304的表面温度一直处于恒定的温度状态，进而使极片卷在辊压时能够产生良好的热轧效果。
一个具体实施例的锂电池极片轧机的工作过程如下：
首先，锂电池极片先进行第一次辊压操作，左侧的收放卷装置5作放卷装置，右侧的收放卷装置5作收卷装置；控制装置控制辊压装置1和收放卷装置5的驱动机构以及加热装置3上的传动电机作顺时针方向旋转，且旋转角速度都是相同的，极片卷依次通过进行第一次辊压；然后锂电池极片先进行第一次辊压操作，此时右侧的收放卷装置5作放卷装置，而左侧的收放卷装置5作收卷装置，控制装置控制辊压装置1和收放卷装置5的驱动机构以及加热装置3上的传动电机作逆时针方向旋转，且旋转角速度与第一次辊压时相同，极片卷依次通过进行第二次辊压，实现了锂电池正极、负极片连续两次辊压的功能；在两次辊压过程中，分别通过第二摆辊机构7、张力调节装置4、第一摆辊机构6和加热装置3对极片卷在辊压前后进行多次的张力调节，使极片卷在制作过程中具有良好的张力调节性能，且极片卷通过加热装置3在辊压前能够充分加热，使极片卷在辊压时能够产生良好的热轧效果，提高了锂电池极片的性能，从而达到了目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种可实现两次辊压的锂电池极片轧机,包括对极片卷进行辊压加工的辊压装置(1)，其特征在于：所述的辊压装置(1)两侧对称依次安装有极片夹紧装置(2)、加热装置(3)、张力调节装置(4)和收放卷装置(5)，且辊压装置(1)和收放卷装置(5)均设置有驱动机构；所述的加热装置(3)和张力调节装置(4)之间设置有第一摆辊机构(6)；所述的张力调节装置(4)和收放卷装置(5)之间设置有第二摆辊机构(7)；所述的锂电池极片轧机还包括用于控制驱动机构运行速度和加热装置(3)工作的控制装置；
所述的驱动机构为能够正反转控制的驱动电机；
所述的加热装置(3)包括支架(301)、动力辊(302)、从动齿轮(303)、从动辊(304)、传动电机(305)、驱动轴(306)、主动齿轮(307)和温度传感器(308)；所述的支架(301)左侧设置有电机架(3011)；所述的动力辊(302)两端与支架(301)之间通过轴承相连接，且动力辊(302)的左端与从动齿轮(303)之间通过键相连接；所述的从动辊(304)两端与支架(301)固连，且极片呈“S”型状依次穿绕在所述动力辊(302)和所述从动辊(304)上；所述的传动电机(305)安装在电机架(3011)上；所述的驱动轴(306)右端与支架(301)之间通过轴承相连接，其左端穿过电机架(3011)与传动电机(305)的输出轴之间通过联轴器相连接；所述的主动齿轮(307)与驱动轴(306)之间通过键相连接，且主动齿轮(307)与从动齿轮(303)相啮合；所述的温度传感器(308)安装在动力辊(302)的右端。
2.根据权利要求1所述的一种可实现两次辊压的锂电池极片轧机，其特征在于：所述的极片夹紧装置(2)为夹紧胶辊。
3.根据权利要求1所述的一种可实现两次辊压的锂电池极片轧机，其特征在于：所述的张力调节装置(4)包括三个调节辊(401)，极片呈“T”型状依次穿绕在所述三个调节辊(401)上。
4.根据权利要求1所述的一种可实现两次辊压的锂电池极片轧机，其特征在于：所述的动力辊(302)和从动辊(304)均为加热辊。
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