CN104716287A - 一种堆积式纤维层电池隔膜生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种堆积式纤维层电池隔膜生产装置，包括膜传送装置，所述膜传送装置包括退绕部和卷绕部，所述退绕部和卷绕部之间设置有若干喷涂装置，所述喷涂装置为熔喷纺丝装置或静电纺丝装置，所述相邻的两个喷涂装置之间设置有薄膜剥离器或转向装置，所述熔喷纺丝装置的熔喷喷丝头朝下设置喷丝，形成纺丝层一，所述静电纺丝装置的静电喷丝头朝上设置喷丝，形成纺丝层二。本发明能够工业化生产高性能的高品质的电池隔膜。

Description

一种堆积式纤维层电池隔膜生产装置

技术领域

本发明涉及电池隔膜技术领域，具体涉及一种堆积式纤维层电池隔膜生产装置。

背景技术

电池隔膜是指在电池正极和负极之间一层隔膜材料，是电池中非常关键的部分，对电池安全性和成本有直接影响。性质不同的纤维层相互堆积形成的电池隔膜已逐渐成为首选材料。

传统的电池隔膜生产设备在生产性质不同的纤维层堆积形成的电池隔膜过程中，首先使用一台电池隔膜生产设备，使用静电纺丝的方法在基材的表面形成一层特定性能的纤维层，然后还需要另一台电池隔膜生产设备，使用静电纺丝的方法在纤维层的表面形成一层不同性能的纤维层，这样才可以生产出具有两层不同性质纤维层构成的电池隔膜。

如果使用传统的电池隔膜生产设备，为了能够生产具有两层或两层以上性能不同的纤维层，必须使用多台该设备才能生产所需性能的电池隔膜。例如，第一纤维层由高强度的厚的纤维层构成，第二纤维层由很细小的、空隙均匀的、高绝缘性的、高离子传导性的、高耐温性的、很薄的纤维层构成；这样才能生产出兼具高强度、高绝缘性、高离子传导性、高耐温性的电池隔膜，最适合在一次电池和二次电池以及电容器中应用。

利用传统的电池隔膜生产设备生产电池隔膜时,一台设备在基材上只能生产一种特定性能的纤维层,生产第二层纤维层时还必须在其他设备上生产，大规模生产所需性能的电池隔膜时需要花费大量的时间，而且工序非常繁琐，大规模生产就变得很困难。

利用传统的电池隔膜生产设备生产电池隔膜时，纤维从上往下堆积形成纤维层过程中喷头末端会形成小液滴，小液滴在重力作用下会滴落在纤维层上，从而破坏纤维层；因此，此种设备不能生产出高品质的电池隔膜。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种堆积式纤维层电池隔膜生产装置，本发明能够工业化生产高性能的高品质的电池隔膜。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种堆积式纤维层电池隔膜生产装置，包括膜传送装置，所述膜传送装置包括退绕部和卷绕部，所述退绕部和卷绕部之间设置有若干喷涂装置，所述喷涂装置为熔喷纺丝装置或静电纺丝装置，所述相邻的两个喷涂装置之间设置有薄膜剥离器或转向装置，所述熔喷纺丝装置的熔喷喷丝头朝下设置喷丝，形成纺丝层一，所述静电纺丝装置的静电喷丝头朝上设置喷丝，形成纺丝层二。

进一步的，所述熔喷纺丝装置包括外壳，所述外壳中部设置有传膜通道一，所述传膜通道一上部设置有熔喷喷丝头，所述熔喷喷丝头设置在熔喷喷丝组件上，所述熔喷喷丝组件与高温气压组件连接，所述熔喷喷丝头对应的传膜通道一下部设置有过滤网，所述过滤网下方通过集气罩与排气组件连接。

所述静电纺丝装置包括框体，所述框体上设置有传膜通道二，所述传膜通道二内设置有皮带，所述传膜通道二上部设置有接收屏，所述传膜通道二下部设置有静电喷丝头，所述静电喷丝头设置在静电喷丝组件上，所述静电喷丝组件和接收屏通过电线与电源连接。

进一步的，所述喷涂装置两侧均设置有导向辊道。

进一步的，所述退绕部和卷绕部分别与相邻的导向辊道之间设置有张力辊。

进一步的，所述熔喷喷丝头的喷丝直径范围为100纳米-2000纳米。

进一步的，所述静电喷丝头的喷丝直径范围为5纳米-1000纳米。

进一步的，所述卷绕部与相邻的喷涂装置之间设置有加热器。

本发明的有益效果是:

将静电纺丝装置中静电喷丝头朝向设置，这样就可以避免静电喷丝头向下配置形成小液滴的现象，并且通过薄膜剥离器和转向装置的设置，轻松的将因喷丝方向不一致，导致无法快速堆积的问题解决，本发明所述的电池隔膜生产装置是一种可以工业化生产出高品质的、高性能设备。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例，并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一的整体结构示意图；

图2是本发明实施例一的电池隔膜成品结构示意图；

图3是本发明实施例二的整体结构示意图；

图4是本发明实施例二的脱膜部分结构示意图；

图5是本发明三层结构的电池隔膜成品结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参照图1与图2所示，一种堆积式纤维层电池隔膜生产装置，用于在基膜一侧表面堆积制成的电池隔膜，包括膜传送装置1，膜传送装置包括退绕部2和卷绕部3，基膜从退绕部连接到卷绕部，通过卷绕部的转动将基膜从退绕部上拉动，退绕部和卷绕部之间设置有两个喷涂装置4，第一个喷涂装置为熔喷纺丝装置41，第二个装置为静电纺丝装置42，相邻的两个喷涂装置之间设置有转向装置6，熔喷纺丝装置的熔喷喷丝头411朝下设置喷丝，形成纺丝层一，静电纺丝装置的静电喷丝头421朝上设置喷丝，形成纺丝层二。

其中，熔喷纺丝装置包括外壳410，外壳中部设置有传膜通道一412，传膜通道一上部设置有熔喷喷丝头，熔喷喷丝头设置在熔喷喷丝组件413上，熔喷喷丝组件与高温气压组件414连接，熔喷喷丝头对应的传膜通道一下部设置有过滤网415，过滤网下方通过集气罩416与排气组件417连接。熔喷喷丝组件将纺丝层一所用原材料提供给所有熔喷喷丝头，熔喷喷丝头成直线形式排列，高温气压组件可以利用加热管对进气泵吸入的外部空气进行加热。同时向熔喷喷丝组件提供加热后的高温气流，经过热熔后将原材料喷射到熔喷喷丝头内并喷出。热熔后的原材料在高温气流的牵引下形成纺丝层一，本发明所述的电池隔膜生产装置中可以使用各种尺寸以及各种形状的熔喷喷丝头和熔喷喷丝组件。排气组件将熔喷喷丝头喷出的高温气流经过过滤网吸入集气罩内，然后排出熔喷纺丝装置，这样保证纺丝部位温度可控。

静电纺丝装置包括框体420，框体上设置有传膜通道二422，传膜通道二内设置有皮带423，传膜通道二上部设置有接收屏424，传膜通道二下部设置有静电喷丝头，静电喷丝头设置在静电喷丝组件425上，静电喷丝组件和接收屏通过电线与电源426连接。本发明的电池隔膜生产装置可以使用各种尺寸以及各种形状的静电喷丝组件。朝上设置的静电喷丝头用于吐出图中没有标示的静电喷丝组件内的原材料溶液。静电喷丝头可使用多种导电材料，静电喷丝头按照矩形阵列或者方形阵列进行排布。

接收屏配置在静电喷丝组件的上方，接收屏使用的是导电材料，所以接收屏需要固定在绝缘板上，然后固定在框体上。

电源用于在朝上的静电喷丝头和接收屏之间产生高电压。皮带通过传动辊道固定可循环转动，传动辊道中一个通过电机带动，另外从动由于基膜上加有很高的静电压，所以需要在接收屏与基膜之间皮带，用以实现在传送过程中平稳的运转。

喷涂装置两侧均设置有导向辊道7，是的基膜进出处于一个水平面上，提高喷涂效果。退绕部和卷绕部分别与相邻的导向辊道之间设置有张力辊8。

熔喷喷丝头的喷丝直径范围为100-2000纳米。静电喷丝头的喷丝直径范围为5-1000纳米。

本实施例的工作原理如下：

首先做准备工作，将基膜从退绕部沿张力辊、导向辊道、传膜通道一、导向辊道、转向装置、导向辊道、传膜通道二、导向辊道、张力辊至卷绕部并固定，其中基膜的材料可以有很多种，包括：无纺布、机织布、针织布、纸等，传送速度可以设定在0.5m/min-100m/min之间，接收屏和静电喷丝组件间的电压可以设定在20kv-60kv之间，最好设定在50kv附近。装置空间温度可以设定在20℃-35℃之间，湿度可以设定在20％-60％之间。

装置开启后，熔喷纺丝装置首先在基膜11上表面喷射纺丝层一12，然后通过转向装置将基膜180度转向，将喷射有纺丝层一的表面朝下，然后进入传膜通道二中，静电纺丝装置向上喷射纺丝层二13，由于纺丝层一朝下，所以纺丝层二喷射在纺丝层一表面，形成如图2所示的电池隔膜。

当需要三层材料的电池隔膜时，只需继续加设一个转向装置和熔喷纺丝装置，通过在纺丝层二表面继续喷射纺丝层一，形成三层结构，如图5所示。需要更多层则相应增加对应的种类的喷涂装置即可。并且本实施例也可以先喷涂纺丝层二，然后再喷涂纺丝层一。

卷绕部将喷涂好的电池隔膜收取，最后只需要对基膜进行剥离就可以得到堆积式的纤维层电池隔膜。所以本装置是一种能够工业化生产高品质、没有小液滴、满足所需性能的电池隔膜的量产化电池隔膜生产装置。其次，在本实施例中的电池隔膜生产装置，静电纺丝装置可以配置在熔喷纺丝装置20的上方，这样电池隔膜生产设备不需要占用很大的面积就可以生产出电池隔膜。

实施例二

实施例二与实施例一的区别在于熔喷纺丝装置和静电纺丝装置之间设置的是薄膜剥离器9，基膜从退绕部沿张力辊、导向辊道、传膜通道一至薄膜剥离器并固定，熔喷纺丝装置喷出的纺丝层一则沿导向辊道、转向装置、导向辊道、传膜通道二、导向辊道、张力辊至卷绕部并固定，如图3所示。运行时，基膜在熔喷纺丝装置喷涂后就被分离并被薄膜剥离器收集，而纺丝层一进入传膜通道二中，分离时的基膜与纺丝层一的结构如图4所示，静电纺丝装置直接向纺丝层一表面进行喷涂纺丝层二，这样既能得到双层电池隔膜，并被卷绕部收集，得到成品。

本实施例将实施例一种收取基膜的步骤合并在装置中，减少了生产工艺步骤，提高了生产效率，并且纺丝过程中形成液滴现象，保证了产品的质量。

当需要用此种方式生产三层或者多层电池隔膜时，在静电纺丝装置后加设转向装置和喷涂装置，此处的喷涂装置根据成品要求选择，当需要表面两层都为纺丝层一时，此处喷涂装置为熔喷纺丝装置，成品如图5所示，当需要表面两层都为纺丝层二时，此处喷涂装置为静电纺丝装置。需要超过三层的电池隔膜时，只需要继续设置转向装置和喷涂装置，此处喷涂装置应与前一个装置不同，即前一个为静电纺丝装置，则此处为熔喷纺丝装置。这样既能高效的生产出高品质、无液滴的电池隔膜。

实施例三

实施例三与实施例一或者实施例二的区别仅在于卷绕部与相邻的喷涂装置之间设置有加热器，加热器会将纺丝层一和纺丝层二中的溶剂完全挥发，从而生产出溶剂残留极少的高品质的电池隔膜。

关于上述三个实施例中，本发明关于静电纺丝装置的说明中，对电源的正负极接法没有任何限定。本发明关于熔喷纺丝装置的说明中，对熔喷喷丝组件的数量不做限定，可以配置两台或者两台以上的熔喷喷丝组件。并且对熔喷喷丝头的高度设置也不做限制，可以不在同一高度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种堆积式纤维层电池隔膜生产装置，其特征在于：包括膜传送装置，所述膜传送装置包括退绕部和卷绕部，所述退绕部和卷绕部之间设置有若干喷涂装置，所述喷涂装置为熔喷纺丝装置或静电纺丝装置，所述相邻的两个喷涂装置之间设置有薄膜剥离器或转向装置，所述熔喷纺丝装置的熔喷喷丝头朝下设置喷丝，形成纺丝层一，所述静电纺丝装置的静电喷丝头朝上设置喷丝，形成纺丝层二。

2.根据权利要求1所述的一种堆积式纤维层电池隔膜生产装置，其特征在于：所述熔喷纺丝装置包括外壳，所述外壳中部设置有传膜通道一，所述传膜通道一上部设置有熔喷喷丝头，所述熔喷喷丝头设置在熔喷喷丝组件上，所述熔喷喷丝组件与高温气压组件连接，所述熔喷喷丝头对应的传膜通道一下部设置有过滤网，所述过滤网下方通过集气罩与排气组件连接。

3.根据权利要求1所述的一种堆积式纤维层电池隔膜生产装置，其特征在于：所述静电纺丝装置包括框体，所述框体上设置有传膜通道二，所述传膜通道二内设置有皮带，所述传膜通道二上部设置有接收屏，所述传膜通道二下部设置有静电喷丝头，所述静电喷丝头设置在静电喷丝组件上，所述静电喷丝组件和接收屏通过电线与电源连接。

4.根据权利要求1所述的一种堆积式纤维层电池隔膜生产装置，其特征在于：所述喷涂装置两侧均设置有导向辊道。

5.根据权利要求4所述的一种堆积式纤维层电池隔膜生产装置，其特征在于：所述退绕部和卷绕部分别与相邻的导向辊道之间设置有张力辊。

6.根据权利要求1所述的一种堆积式纤维层电池隔膜生产装置，其特征在于：所述熔喷喷丝头的喷丝直径范围为100纳米-2000纳米。

7.根据权利要求1所述的一种堆积式纤维层电池隔膜生产装置，其特征在于：所述静电喷丝头的喷丝直径范围为5纳米-1000纳米。

8.根据权利要求1所述的一种堆积式纤维层电池隔膜生产装置，其特征在于：所述卷绕部与相邻的喷涂装置之间设置有加热器。