CN106159193A - 一种铝箔石墨烯涂层涂布装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝箔石墨烯涂层涂布装置，其包括工作台、分别设于工作台两端的压平张紧机构、除尘机构、预热机构、涂布机构、加热喷涂机构、干燥机构和收卷机构，压平张进机构包括竖直设置的第一压辊和第二压辊，第一压辊和第二压辊之间形成穿过铝箔片的通道；除尘机构、涂布机构和干燥机构设于工作台上方，预热机构设于工作台的下方，并与开设于工作台上的预热缝隙相对应，加热喷涂机构包括喷涂件和加热件，喷涂件的喷口和的吹风口上下竖直对应设置，喷涂件设于工作台的上方，加热件设于工作台的下方，并与开设于工作台上的加热缝隙相对应,收卷机构设于工作台的一侧，并为铝箔片的行进提供动力。本发明能够将石墨烯材料牢固涂覆到铝箔片上，所得产品涂层均匀，与铝箔基材接触紧密，性能稳定。整个涂覆过程连续性强，加工效率高，产品质量优良。

Description

一种铝箔石墨烯涂层涂布装置

技术领域

本发明涉及一种铝箔石墨烯涂层涂布装置。

背景技术

锂二次电池作为一种高容量、长寿命的储能系统，在小型便携式电子产品中得到了广泛使用，而其在高功率动力电池和大容量储能电池中的应用前景更吸引了全世界的目光。高性能锂离子电池的研发是电化学储能领域的一项重要任务。

在锂二次电池中，活性材料均匀涂布于铝箔或铜箔集流体表面，集流体通过与活性材料的物理接触将电化学反应产生的电子汇集并导出至外电路，从而实现化学能转化为电能的过程。由此可推知，集流体与活性材料间的接触是锂离子电池充放电性能的重要影响因素。

因此，箔材成为锂二次电池的重要组成部分，现在的锂二次电池虽然性能比较优越，但是常规的锂二次电池极片制作工艺中，活性材料浆料直接涂布于铝箔或铜箔表面，干燥后通过粘结剂实现活性材料固定于集流体表面。

目前解决此问题的的办法主要是通过增加浆料粘结剂的用量、通过箔材表面化学腐蚀、电晕或者在箔材表面涂敷含导电材料的薄层等方法处理箔材来增加二者间的粘附能力。但是粘结剂用量的增加会对电池性能造成一系列的不良影响，包括电池内阻的增大、能量密度和功率密度的降低、循环使用寿命变短、电池发热量上升等。化学腐蚀、电晕等特殊处理会对箔材产生一定程度的表面损伤，降低箔材的强度，严重影响后续的现象加工，并且成本较高，不利于大规模生产的需要。而在箔材表面涂覆含导电材料的薄层（涂层铝箔），该薄层需要有良好的导电能力，较高的比表面积，优良的粘结性能，并且相对于金属集流体具有更好的形变能力，从而增加活性材料与箔材间的导电接触，减小界面电阻，并提高两者间的粘结强度，该方法制备工艺相对简单，加工成本较为低廉。

利用导电功能涂层对导电基材（铝箔）进行表面处理是一种公认的突破性的创新技术，使用涂层铝箔替代传统铝箔在动力锂电池中使用已经成为一种重要趋势。在上述的集流体表面涂敷薄层中，导电材料的选择无疑是最重要的环节。从导电性能和成本综合考虑，碳材料是最适合的选择。碳材料种类繁多，常见的有石墨烯、碳黑、碳纳米管、碳纤维等。石墨烯是经特殊工艺方法制备，纯度高，粒度小而均匀，片层薄，表面活性高，其具有优越的导电性能、润滑性能及耐高温性能。从其结构和物理性能分析，使用石墨烯作为导电涂层，由于其比表面积大，并且为片层结构，与铝箔基材接触面更多，使用该类材料改性的铝箔粘结性能将大大提高，能有效抑制传统碳材料所产生的膨胀脱离现象，且其导电性能更为优异，相对其它导电材料更具有优势。

虽然石墨烯涂层铝箔的优点为业内人士所普遍认可，但是受限于现有的涂布装置存在较多的缺陷，不能生产高质量的石墨烯涂层铝箔，因此，发明一种可以生产高质量石墨烯涂层的铝箔的设备为业内所亟需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铝箔石墨烯涂层涂布装置。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种铝箔石墨烯涂层涂布装置，其包括工作台、分别设于工作台两端的压平张紧机构、除尘机构、预热机构、涂布机构、加热喷涂机构、干燥机构和收卷机构，所述除尘机构、预热机构、涂布机构、加热喷涂机构和干燥机构沿铝箔片的行走方向依次设置在前后两端的压平张紧机构之间；

所述压平张进机构包括竖直设置的第一压辊和第二压辊，所述第一压辊和所述第二压辊之间形成穿过铝箔片的通道；

所述除尘机构、涂布机构和干燥机构设于所述工作台上方，所述预热机构设于所述工作台的下方，并与开设于所述工作台上的预热缝隙相对应，所述加热喷涂机构包括喷涂件和加热件，所述喷涂件的喷口和的吹风口上下竖直对应设置，所述喷涂件设于所述工作台的上方，所述加热件设于所述工作台的下方，并与开设于所述工作台上的加热缝隙相对应；

所述收卷机构设于所述工作台的一侧，并为铝箔片的行进提供动力。

作为本发明进一步的改进，所述除尘机构包括刮板、扫辊和吸尘装置。

作为本发明的进一步的改进，所述涂布机构包括储料箱以及与所述储料箱相通的涂布头，所述涂布头包括布料盒和涂布辊，所述布料盒的底部开设有横截面为弧形的出料口，所述涂布辊活动嵌置于所述出料口处，所述涂布辊为含铁材质辊，所述布料盒两侧分别设置有与所述涂布辊长度相对应的永磁块。

作为本发明进一步的改进，所述涂布辊外周包裹有尼龙套。

作为本发明进一步的改进，所述尼龙套的外表面设有微凹槽。

作为本发明进一步的改进，所述预热机构包括热风提供装置和热风输出装置，所述热风输出装置包括输风管、吹风盒和位于出风盒顶部的出风嘴，所述出风嘴的横截面为下底长度小于上底长度的梯形。

作为本发明进一步的改进，所述干燥机构为红外灯箱。

作为本发明进一步的改进，所述加热件的结构与所述预热机构的结构相同。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明能够将石墨烯材料牢固涂覆到铝箔片上形成石墨烯涂层铝箔，经过本发明所提供的涂布装置所得产品涂层均匀，与铝箔基材接触紧密，性能稳定。整个涂覆过程连续性强，加工效率高，产品质量优良。

本发明的涂布机构通过磁控的方式，控制涂布辊的石墨烯的流出速度，涂布辊上设置微凹槽，有利于提高涂布辊携带石墨烯涂料的能力，避免空转。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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它的附图。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明涂布机构示意图；

图3是本发明预加热结构示意图；

其中：1工作台、101预热缝隙、102加热缝隙、201第一压辊、202第二压辊、301刮板、302扫辊、303吸尘装置、4预热机构、401输风管、402吹风盒、403出风嘴、5涂布机构、501布料盒、502涂布辊、503出料口、504永磁块、505尼龙套、506微凹槽、601喷涂件、602加热件、7干燥机构、8收卷机构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。

如图1所示的一种铝箔石墨烯涂层涂布装置，其包括工作台1、分别设于工作台1两端的压平张紧机构、除尘机构、预热机构4、涂布机构5、加热喷涂机构、干燥机构7和收卷机构8，所述除尘机构、预热机构4、涂布机构5、加热喷涂机构和干燥机构7沿铝箔片的行走方向依次设置在前后两端的压平张紧机构之间，在铝箔片行进过程中先进行除尘，然后进行预加热，然后涂布和喷涂，最后再进行干燥，完成对铝箔片的石墨烯涂层涂布。

本发明的压平张进机构包括竖直设置的第一压辊201和第二压辊202，所述第一压辊201和所述第二压辊202之间形成穿过铝箔片的通道，用以压平和张紧铝箔片，使铝箔片在进行过程中始终保持平整状态。

除尘机构、涂布机构和干燥机构设于所述工作台1上方，所述预热机构设于所述工作台1的下方，并与开设于所述工作台1上的预热缝隙101相对应，对经过预热缝隙101的铝箔片的底部进行预加热，预加热后的铝箔片在涂布机构进行涂布时会有较好的延展性和粘附性，有利于提高涂布的效果。加热喷涂机构包括喷涂件601和加热件602，所述喷涂件601的喷口和602的吹风口上下竖直对应设置，所述喷涂件601设于所述工作台1的上方，所述加热件602设于所述工作台1的下方，并与开设于所述工作台1上的加热缝隙102相对应，对喷涂时对铝箔片的下方进行喷涂加热，可以使涂布有石墨烯的铝箔片受热，进一步提高均匀度和粘度性。

所述收卷机构8设于所述工作台1的一侧，并为铝箔片的行进提供动力。

本发明的除尘机构包括刮板301、扫辊302和吸尘装置303，所述刮板的上设置有吹扫机构，能够对铝箔片上的杂质进行初步清理。扫辊可以将粘附在铝箔片上的杂质扫起，经过吸尘装置时，吸走，使铝箔片表面保持清洁和干净，对铝箔片的涂布质量提供有利保障。

如附图2所示的涂布机构5，其包括储料箱（图中未示出）以及与所述储料箱相通的涂布头，所述涂布头包括布料盒501和涂布辊502，所述布料盒501的底部开设有横截面为弧形的出料口503，所述涂布辊501活动嵌置于所述出料口503处，出料口上端面的宽度小于涂布辊501的直径，避涂布时压力过大使涂布辊501进入布料盒内，出料口下端面的宽度小于涂布辊501的直径，避免涂布辊501从出料口503掉出，出料口两侧的弧形侧壁的弧度和涂布辊的外周相适配，可以使涂布辊501在其内部自由转动。所述涂布辊502为含铁材质辊，所述布料盒501两侧分别设置有与所述涂布辊502长度相对应的永磁块504，由于两侧永磁块对涂布辊的磁吸作用，使得涂布辊502与出料口503的间隙适中，避免石墨烯涂料从缝隙流出不均，使出料均匀，保持整个铝箔片上的物料厚度均匀。

所述涂布辊502外周包裹有尼龙套505，尼龙套具备较好的粘附性，易于携带涂料，所述尼龙套505的外表面设有微凹槽506，其具有最高的取出百分数，比率调整空间较大且稳定，所述微凹槽为180目，本发明所述的装置对铝箔的单层涂布厚度为300nm，单层涂布密度为0.5g/m²，涂布速度为30-50m/min。

如附图3所示的预热机构4，其包括热风提供装置（图中未示出）和热风输出装置，所述热风输出装置包括输风管401、吹风盒402和位于出风盒402顶部的出风嘴403，所述出风嘴403的横截面为下底长度小于上底长度的梯形，出风嘴403的两侧设置有挡板，可以使加热的空气进行汇集，进而从出风嘴403汇出，加热迅速，加热效果好。本发明的加热件602的结构和预热机构4的结构大体相同，可以根据喷涂需要对温度进行调节，热风提供装置为现有技术，可以为热风机，本领域技术人员均熟知该类技术，此处不再赘述。

本发明的干燥机构7为红外灯箱，可以通过烘烤实现石墨烯涂层的干燥，有效提高了干燥效率，并减少对铝箔片表面石墨烯涂层的破坏。

值得一提的是，本发明的永磁块可以安装在出料盒外侧也可以安装在出料盒内侧，永磁块为两个，可以使涂布辊受力均匀。

在工作台的一侧设有放卷机构，本发明中并未示出。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种铝箔石墨烯涂层涂布装置，其特征在于，其包括工作台(1)、分别设于工作台(1)两端的压平张紧机构、除尘机构、预热机构(4)、涂布机构(5)、加热喷涂机构、干燥机构(7)和收卷机构(8)，所述除尘机构、预热机构(4)、涂布机构(5)、加热喷涂机构和干燥机构(7)沿铝箔片的行走方向依次设置在前后两端的压平张紧机构之间；

所述压平张进机构包括竖直设置的第一压辊(201)和第二压辊(202)，所述第一压辊(201)和所述第二压辊(202)之间形成穿过铝箔片的通道；

所述除尘机构、涂布机构和干燥机构设于所述工作台(1)上方，所述预热机构设于所述工作台(1)的下方，并与开设于所述工作台(1)上的预热缝隙(101)相对应，所述加热喷涂机构包括喷涂件(601)和加热件(602)，所述喷涂件(601)的喷口和(602)的吹风口上下竖直对应设置，所述喷涂件(601)设于所述工作台(1)的上方，所述加热件(602)设于所述工作台(1)的下方，并与开设于所述工作台(1)上的加热缝隙(102)相对应；

所述收卷机构(8)设于所述工作台(1)的一侧，并为铝箔片的行进提供动力。

2.根据权利要求1所述的一种铝箔石墨烯涂层涂布装置，其特征在于：所述除尘机构包括刮板(301)、扫辊(302)和吸尘装置(303)。

3.根据权利要求1所述的一种铝箔石墨烯涂层涂布装置，其特征在于：所述涂布机构(5)包括储料箱以及与所述储料箱相通的涂布头，所述涂布头包括布料盒(501)和涂布辊(502)，所述布料盒(501)的底部开设有横截面为弧形的出料口(503)，所述涂布辊(501)活动嵌置于所述出料口(503)处，所述涂布辊(502)为含铁材质辊，所述布料盒(501)两侧分别设置有与所述涂布辊(502)长度相对应的永磁块(504)。

4.根据权利要求3所述的一种铝箔石墨烯涂层涂布装置，其特征在于：所述涂布辊(502)外周包裹有尼龙套(505)。

5.根据权利要求4所述的一种铝箔石墨烯涂层涂布装置，其特征在于：所述尼龙套(505)的外表面设有微凹槽(506)。

6.根据权利要求1所述的一种铝箔石墨烯涂层涂布装置，其特征在于：所述预热机构(4)包括热风提供装置和热风输出装置，所述热风输出装置包括输风管(401)、吹风盒(402)和位于出风盒(402)顶部的出风嘴(403)，所述出风嘴(403)的横截面为下底长度小于上底长度的梯形。

7.根据权利要求1所述的一种铝箔石墨烯涂层涂布装置，其特征在于：所述干燥机构(7)为红外灯箱。

8.根据权利要求6所述的一种铝箔石墨烯涂层涂布装置，其特征在于：所述加热件(602)的结构与所述预热机构(4)的结构相同。