CN104485435A - 一种改善隔膜涂层不均的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于隔膜技术领域，尤其涉及一种改善隔膜涂层不均的方法，控制器控制放卷电机动作，放卷电机驱动放卷辊进行左右摇摆，使得放卷辊上的隔膜基体随着放卷辊一同摇摆，然后在隔膜基体上涂覆陶瓷涂层，经干燥后进行收卷。相对于现有技术，本发明通过采用放卷摇摆的方法，可以将隔膜基体的微观不均值打散、离散，避免厚薄不均的现象在经过涂布和收卷后不断累积，使得隔膜基体厚的地方涂布的陶瓷涂层较薄，而隔膜基体薄的地方涂布的陶瓷涂层较厚，从而有效地减轻明显的“鼓包”和“沟痕”，最大程度地减轻隔膜厚度差所产生的堆叠效应，提高薄膜的平整度，使得陶瓷隔膜与正极片和负极片紧密接触，在提高电池安全性的情况下保证电池的能量密度。

Description

一种改善隔膜涂层不均的方法和装置

技术领域

本发明属于隔膜技术领域，尤其涉及一种改善隔膜涂层不均的方法和装置。

背景技术

隔膜是锂离子电池中常用的组件，其主要作用是使正极片和负极片分隔开来，防止两电极接触而造成的短路，此外隔膜还具有使电解质离子通过的功能。隔膜的性能决定了电池的界面结构和内阻等，直接影响电池的容量、循环性能以及安全性能等。

为了提高电池的安全性能，业界的普遍做法是在隔膜表面涂覆一层陶瓷涂层，以提高隔膜的耐热收缩性，防止隔膜收缩造成大面积短路。另外，陶瓷热传导率低，防止电池中的某些热失控点扩大形成整体热失控。

目前，陶瓷隔膜的制备工艺一般是：将隔膜基体从放卷辊上放出，然后在隔膜基体上涂覆含有溶剂的湿陶瓷涂层，再经过干燥，使溶剂挥发，即可在隔膜基体上形成陶瓷涂层，最后进行收卷，即完成陶瓷隔膜的制备。

但是，采用此工艺生产出来的陶瓷隔膜上的涂层存在着涂布不均的现象，这是因为：第一，隔膜基体本身在TD方向上存在着厚度的微观不均值，即在横向方向上，有的地方稍厚，有的地方稍薄，在隔膜基体上涂布陶瓷涂层后，这种厚薄不均的现象会发生堆叠，在涂层上就表现出明显的“鼓包”和“沟痕”，即形成“波浪形”外观；第二，陶瓷涂层在未干燥前是处于流动的状态的，这也容易造成涂层涂布不均匀的现象发生。将这种具有“波浪形”外观的陶瓷隔膜收卷后，会形成明显的堆叠现象，即厚的地方与厚的地方堆叠在一起，薄的地方与薄的地方堆叠在一起，从而形成厚度不均的叠加效应。

这种涂布不均的现象会导致陶瓷隔膜难与正极片和负极片紧密接触，从而会导致电池的能量密度降低，而如果在组装成电池后，再用力下压电池，使隔膜与正极片和负极片紧密接触，隔膜上的涂层则容易发生脱落，影响电池性能的发挥。

有鉴于此，确有必要提供一种改善隔膜涂层不均的方法和装置，以减少涂布后的陶瓷隔膜上的“鼓包”和“沟痕”，提高陶瓷隔膜的平整度，使得陶瓷隔膜与正极片和负极片紧密接触，在提高电池安全性的情况下保证电池的能量密度。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种改善隔膜涂层不均的方法，以减少涂布后的陶瓷隔膜上的“鼓包”和“沟痕”，提高陶瓷隔膜的平整度，使得陶瓷隔膜与正极片和负极片紧密接触，在提高电池安全性的情况下保证电池的能量密度。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种改善隔膜涂层不均的方法，控制器控制放卷电机动作，放卷电机驱动放卷辊进行左右摇摆，使得放卷辊上的隔膜基体随着放卷辊一同摇摆，然后在隔膜基体上涂覆陶瓷涂层，经干燥后进行收卷。

作为本发明改善隔膜涂层不均的方法的一种改进，摇摆的频率为隔膜基体每前进10m ~500m摇摆一次。

作为本发明改善隔膜涂层不均的方法的一种改进，摇摆的幅度为左右摇摆1mm~200mm。

作为本发明改善隔膜涂层不均的方法的一种改进，所述放卷辊上安装有纠偏装置，在隔膜基体的前进过程中，纠偏装置感应隔膜基体的边缘并将信号传输给控制器，控制器再控制放卷电机的动作，使涂布后的隔膜收卷平整。

相对于现有技术，本发明通过采用放卷摇摆的方法，可以将隔膜基体的微观不均值打散、离散，避免厚薄不均的现象在经过涂布和收卷后不断累积，使得隔膜基体厚的地方涂布的陶瓷涂层较薄，而隔膜基体薄的地方涂布的陶瓷涂层较厚，从而有效地减轻明显的“鼓包”和“沟痕”，最大程度地减轻隔膜厚度差所产生的堆叠效应，消除收卷后宏观上的“波浪形”外观，从而大大减少薄膜涂布、收卷后出现的堆叠现象，减少隔膜全跨距的外径差，提高薄膜的平整度，使得陶瓷隔膜与正极片和负极片紧密接触，在提高电池安全性的情况下保证电池的能量密度。

也就是说，微观上，在隔膜基体的横向方向上一般会呈现具有波峰（厚度较大的部分）和波谷（厚度较小的部分）的波浪形，在现有技术的隔膜涂布工艺中，波峰处的涂层和波谷处的涂层就很难达到均一的状态，而且，由于陶瓷涂层在未干燥前是处于流动的状态的，这就更加加剧了涂层涂布不均匀的现象。而通过本发明的放卷摇摆，则可以使得波峰的涂层厚度较薄，而波谷处的涂层厚度则较厚，从而可以有效地减轻明显的“鼓包”和“沟痕”，在将隔膜收卷后，宏观上就可以大大减少波峰与波谷的出现，从而使得涂布后的陶瓷隔膜卷呈现出平整的外观。

本发明的另一个目的在于提供一种改善隔膜涂层不均的装置，包括机架、用于将隔膜基体放卷的放卷辊、与所述放卷辊的至少一端连接的放卷电机、涂布装置、干燥装置、收卷辊和控制器，所述放卷辊设置于所述机架上，所述控制器与所述放卷电机连接，所述隔膜基体从所述放卷辊放卷出来后，依次经过所述涂布装置和所述干燥装置后收卷于所述收卷辊上。

作为本发明改善隔膜涂层不均的装置的一种改进，所述装置还包括可检测到隔膜基体的边缘位置的纠偏装置，所述纠偏装置与所述放卷辊连接，所述纠偏装置设置于隔膜基体的侧边，并且所述纠偏装置还与所述控制器连接。

作为本发明改善隔膜涂层不均的装置的一种改进，所述控制器包括：

数据存储模块，用于设定摇摆频率和摇摆幅度；

数据读取模块，用于读取所述纠偏装置的信号；

数据处理模块，用于对读取到的数据进行处理，得到隔膜基体的实时位置，再根据设定的摇摆频率和摇摆幅度得到摇摆的时机和摇摆的位移；

数据输出模块，用于当到达摇摆的时机时，将摇摆的位移输出到放卷电机上，放卷电机再驱动放卷辊进行相应的摇摆。

作为本发明改善隔膜涂层不均的装置的一种改进，所述机架上设置有两个放置槽，所述放卷电机设置为两个，并且两个所述放卷电机分别放置于两个所述放置槽内。

相对于现有技术，本发明通过加入控制器，可以简单轻松的实现放卷辊的按照既定程序的摇摆：控制器根据既设的摇摆频率和摇摆幅度等参数控制放卷电机动作，使得放卷辊带着其上的隔膜基体一同摇摆，从而消除涂层上明显的“鼓包”和“沟痕”，即消除陶瓷隔膜的“波浪形”外观，从而大大减少隔膜基体涂布、收卷后出现的堆叠现象，减少陶瓷隔膜卷全跨距的外径差，提高陶瓷隔膜卷的平整度，使得陶瓷隔膜与正极片和负极片紧密接触，在提高电池安全性的情况下保证电池的能量密度。

附图说明

图1为本发明实施例2的结构示意图。

图2为本发明实施例2中控制器的结构原理图。

其中：

1-机架，11-放置槽，2-隔膜基体，3-放卷辊，4-放卷电机，5-涂布装置，6-干燥装置，7-收卷辊，8-控制器，81-数据存储模块，82-数据读取模块，83-数据处理模块，84-数据输出模块，9-纠偏装置。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但是，本发明的具体实施方式并不限于此。

实施例1

本实施例提供了一种改善隔膜涂层不均的方法，控制器控制放卷电机动作，放卷电机驱动放卷辊进行左右摇摆，使得放卷辊上的隔膜基体随着放卷辊一同摇摆，然后在隔膜基体上涂覆陶瓷涂层，经干燥后进行收卷。

摇摆的频率为隔膜基体每前进10m ~500m摇摆一次。摇摆的频率可以在控制器上设置，由控制器自动控制放卷电机的动作，进而使得放卷辊带着其上的隔膜基体进行左右摇摆。

摇摆的幅度为左右摇摆1mm~200mm。摇摆的幅度也可以在控制器上设置，由控制器自动控制放卷电机的动作，进而使得放卷辊带着其上的隔膜基体进行左右摇摆。优选的，摇摆的幅度为向左或向右摇摆1mm~5mm。摇摆的幅度太大，容易造成较多的陶瓷涂层的损失，而且也会造成隔膜基体的边料浪费，同时也容易在牵引过程中导致膜左右扯动，发生折皱，不利于改善隔膜涂层不均的问题。摇摆的方向可以交错替换：即一次向左摇，下一次则向右摇，再下一次又向左摇，依此类推。至于每次的摇摆幅度，则可以是：一次向左移动x（x为1mm~1m），下一次则向右移动x，那么再下一次就向左移动x；或者，一次向左移动x，下一次则向右移动2x，那么再下一次就向左移动x或者向左移动2x；x的值和每一次的摇摆幅度可以根据实际需要进行设定，以上仅是几个例子而言，并不会对本发明造成限制。

放卷辊上安装有纠偏装置，在隔膜基体的前进过程中，纠偏装置感应隔膜基体的边缘并将信号传输给控制器，控制器再控制放卷电机的动作，使涂布后的隔膜收卷平整。

由于在微观上，在隔膜基体的横向方向上一般会呈现具有波峰（厚度较大的部分）和波谷（厚度较小的部分）的波浪形，在现有技术的涂布收卷过程中，波峰处的涂层和波谷处的涂层就很难达到均一的状态，而且，由于陶瓷涂层在未干燥前是处于流动的状态的，这就更加加剧了涂层涂布不均匀的现象。

本实施例采用放卷摇摆的方法，使得隔膜基体在横向方向上发生一定的位移，从而可以将隔膜基体的微观不均值打散、离散，避免厚薄不均的现象在经过涂布和收卷后不断累积，使得隔膜基体厚的地方涂布的陶瓷涂层较薄，而隔膜基体薄的地方涂布的陶瓷涂层较厚，从而有效地减轻涂层上明显的“鼓包”和“沟痕”，最大程度地减轻隔膜基体厚度差所产生的堆叠效应，消除收卷后宏观上的“波浪形”外观，从而大大减少隔膜基体涂布、收卷后出现的堆叠现象，减少陶瓷隔膜卷全跨距的外径差，提高陶瓷隔膜的平整度，使得陶瓷隔膜与正极片和负极片紧密接触，在提高电池安全性的情况下保证电池的能量密度。

实施例2

如图1所示，本实施例提供了一种能够实现上述方法的改善隔膜涂层不均的装置，包括机架1、用于将隔膜基体2放卷的放卷辊3、与放卷辊3的至少一端连接的放卷电机4、涂布装置5、干燥装置6、收卷辊7和控制器8，放卷辊3设置于机架1上，控制器8与放卷电机4连接，隔膜基体2从放卷辊3放卷出来后，依次经过涂布装置5和干燥装置6后收卷于收卷辊7上。涂布装置5将陶瓷浆料通过挤压涂布、刮刀涂布等方式涂覆到隔膜基体2的表面，干燥装置6则用于干燥陶瓷涂层。

该装置还包括可检测到隔膜基体2的边缘位置的纠偏装置9，纠偏装置9与放卷辊3连接，并且纠偏装置9设置于隔膜基体2的侧边，并且纠偏装置9还与控制器8连接。

如图2所示，控制器8包括：

数据存储模块81，用于设定摇摆频率和摇摆幅度，在控制器8的输入面板上即可输入摇摆频率和摇摆幅度的设定值并保存在数据存储模块81内；摇摆频率和摇摆幅度可以根据实际生产需要进行合理的设定；

数据读取模块82，用于读取纠偏装置9的信号；

数据处理模块83，用于对读取到的数据进行处理，得到隔膜基体2的实时位置，再根据设定的摇摆频率和摇摆幅度得到摇摆的时机和摇摆的位移；

数据输出模块84，用于当到达摇摆的时机时，将摇摆的位移输出到放卷电机4上，放卷电机4再驱动放卷辊3进行相应的摇摆。

其中，数据读取模块82的输入端与纠偏装置9的输出端连接，数据读取模块82的输出端与数据处理模块83的输入端连接，数据存储模块81的输出端也与数据处理模块83的输入端连接，数据处理模块83的输出端与数据输出模块84的输入端连接，数据输出模块84的输出端与放卷电机4连接。放卷电机4的输出轴与放卷辊3的端部连接。

实际使用时，先在控制器8的输入面板上输入摇摆频率和摇摆幅度，然后启动放卷电机4，放卷辊3在放卷电机4的驱动下动作，使得放卷辊3上的隔膜基体2向着涂布装置5方向运动并进行涂布，纠偏装置9实时感应隔膜基体2的边缘位置并实时传输给数据读取模块82，数据处理模块83则进行实时的数据处理，根据摇摆幅度计算此时薄膜应当向左移还是向右移，移动的位移应该是多少。当隔膜基体2前进的米数到达设定的频率值时，数据处理模块83将此时此刻隔膜基体2的移动方向和移动位移传输给数据输出模块84，数据输出模块84进一步把数据传输给放卷电机4，放卷电机4再驱动放卷辊3进行相应的摇摆，即实现了放卷摇摆。

机架1上设置有两个放置槽11，放卷电机4设置为两个，并且两个放卷电机4分别放置于两个放置槽11内。

本实施例通过加入纠偏装置9和控制器4，可以简单轻松的实现放卷辊3的按照既定程序的摇摆：纠偏装置9感应隔膜基体2的边缘位置并传输给控制器8，控制器8根据既设的摇摆频率和摇摆幅度等参数控制放卷电机4动作，使得放卷辊3带着其上的隔膜基体2一同摇摆，从而减轻涂布后形成的陶瓷隔膜上的“鼓包”和“沟痕”，并较大程度地减轻收卷后的陶瓷隔膜宏观上的“波浪形”外观，从而大大减少陶瓷隔膜卷全跨距的外径差，提高陶瓷隔膜卷的平整度，使得陶瓷隔膜与正极片和负极片紧密接触，在提高电池安全性的情况下保证电池的能量密度。

实际使用时，隔膜基体2从放卷辊3上放卷，经过依次经过涂布装置5和干燥装置6后进行收卷。在放卷的过程中，控制器8能够控制放卷辊3根据实际需要进行左右摇摆。

生产实践证明：采用本发明进行摇摆分切之后，陶瓷隔膜上的“鼓包”和“沟痕”明显减少，收卷后的陶瓷隔膜卷全跨径的外径差明显减小。

改造时，仅需在原有的装置上外加控制器4，而无需对原有装置的内部结构做任何的改进，即可简单方便的实现放卷摇摆，改造成本极低，而其所能带来的经济价值却是不可估量的。

需要说明的是，本发明仅在隔膜上涂覆陶瓷材料层为例，但是，本发明也可以用于任何需要在薄膜上涂覆浆料层的情形。也就是说，本发明中的控制器仅是一个例子，其并不会对本发明的保护范围构成限制。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种改善隔膜涂层不均的方法，其特征在于：控制器控制放卷电机动作，放卷电机驱动放卷辊进行左右摇摆，使得放卷辊上的隔膜基体随着放卷辊一同摇摆，然后在隔膜基体上涂覆陶瓷涂层，经干燥后进行收卷。

2.根据权利要求1所述的改善隔膜涂层不均的方法，其特征在于：摇摆的频率为隔膜基体每前进10m ~500m摇摆一次。

3.根据权利要求1所述的改善隔膜涂层不均的方法，其特征在于：摇摆的幅度为左右摇摆1mm~200mm。

4.根据权利要求1所述的改善隔膜涂层不均的方法，其特征在于：所述放卷辊上安装有纠偏装置，在隔膜基体的前进过程中，纠偏装置感应隔膜基体的边缘并将信号传输给控制器，控制器再控制放卷电机的动作，使涂布后的隔膜收卷平整。

5.一种改善隔膜涂层不均的装置，其特征在于：包括机架、用于将隔膜基体放卷的放卷辊、与所述放卷辊的至少一端连接的放卷电机、涂布装置、干燥装置、收卷辊和控制器，所述放卷辊设置于所述机架上，所述控制器与所述放卷电机连接，所述隔膜基体从所述放卷辊放卷出来后，依次经过所述涂布装置和所述干燥装置后收卷于所述收卷辊上。

6.根据权利要求5所述的改善隔膜涂层不均的装置，其特征在于：所述装置还包括可检测到隔膜基体的边缘位置的纠偏装置，所述纠偏装置与所述放卷辊连接，所述纠偏装置设置于隔膜基体的侧边，并且所述纠偏装置还与所述控制器连接。

7.根据权利要求6所述的改善隔膜涂层不均的装置，其特征在于，所述控制器包括：

数据存储模块，用于设定摇摆频率和摇摆幅度；

数据读取模块，用于读取所述纠偏装置的信号；

数据处理模块，用于对读取到的数据进行处理，得到隔膜基体的实时位置，再根据设定的摇摆频率和摇摆幅度得到摇摆的时机和摇摆的位移；

数据输出模块，用于当到达摇摆的时机时，将摇摆的位移输出到放卷电机上，放卷电机再驱动放卷辊进行相应的摇摆。

8.根据权利要求5所述的改善隔膜涂层不均的装置，其特征在于：所述机架上设置有两个放置槽，所述放卷电机设置为两个，并且两个所述放卷电机分别放置于两个所述放置槽内。