CN107999537A - 一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的装置及相应的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的装置，包括底座以及固设于底座上的机架和支撑架，机架上设有第一轧辊和第二轧辊，支撑架上设有驱动装置，第一轧辊、第二轧辊分别与驱动装置相连；机架包括左右对称、结构相同的两支部，支部下部的一端与底座固定相连、另一端通过液压缸与支部中部相连，支部中部通过斜铁与支部上部相连，支部上部设有第一轴承座，支部中部设有第二轴承座，第一轧辊、第二轧辊分别与第一轴承座、第二轴承座滚动连接。本发明还公开了通过使两个轧辊存在表面线速度差的状态下辊压电池极片，以抑制辊压后电池极片厚度反弹的方法。本发明结构简单、方法简洁，不增加现有设备和工艺的复杂度，适用于电池制造技术领域。

Description

一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的装置及相应的方法
技术领域
本发明属于电池制造设备技术领域，用于辊压电池极片，具体地说是一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的装置及相应的方法。
背景技术
电池极片的压实密度和致密性对电池性能有较大的影响，一般来说，致密性越高，电池的容量就能做得越高，合适的压实密度可以增大电池的放电容量，减少内阻，减少极化损失，延长电池的循环寿命，提高锂离子电池的利用率。
目前，大多数的电池制造工艺采用辊压技术进行电池极片的轧制，来控制电池极片的压实密度和致密性，经过辊压工序生产后的电池极片的厚度随着时间的推移会出现反弹的现象，这是电池极片辊压生产常见的现象，这种现象提高了电池极片厚度一致性的控制难度，同时电池极片辊压后厚度的反弹影响了电池极片的压实密度，不利于提高电池的能量密度。
于是人们增加电池极片的辊压次数或者在制造过程中增加加热的工艺步骤，以达到抑制电池极片厚度反弹的目的，然而两种方式都会增加工艺复杂程度和设备数量、浪费工时、增加制造成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的装置，该装置不增加现有设备的复杂程度；本发明的另外一个目的是提供利用上述装置实现的抑制辊压后电池极片厚度反弹的方法。
本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：
一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的装置，它包括底座以及固设于底座上的机架和支撑架，机架上自上而下设置有第一轧辊、第二轧辊，支撑架上设置有驱动装置，第一轧辊、第二轧辊分别与驱动装置的输出端相连；
所述机架包括左右对称、结构相同的两支部，支部下部的一端与底座固定相连、另一端通过液压缸与支部中部相连，支部中部通过斜铁与支部上部相连，支部上部设置有第一轴承座，支部中部设置有第二轴承座，所述斜铁的上表面与第一轴承座相连，斜铁的下表面与第二轴承座相连，第一轧辊与第一轴承座滚动连接，第二轧辊与第二轴承座滚动连接。
作为限定：所述驱动装置包括第一减速电机和第二减速电机，第一减速电机通过第一联轴器与第一轧辊相连，第二减速电机通过第二联轴器与第二轧辊相连，第一轧辊的直径为d1，第二轧辊的直径为d2，第一减速电机的输出转速为r1，第二减速电机的输出转速为r2，且有的取值范围是[0.9,1)∪(1,1.1]。
作为第二种限定：所述驱动装置为第三电机，所述第三电机通过第一减速器分别连接第二减速器和第三减速器，第二减速器通过第三联轴器与第一轧辊相连，第三减速器通过第四联轴器与第二轧辊相连，第一减速器的减速比为X，第二减速器的减速比为X1，第三减速器的减速比为X2，所述第一轧辊的直径为D1，第二轧辊的直径为D2，且有的取值范围是[0.9,1)∪(1,1.1]。
作为进一步限定：所述第一减速电机、第二减速电机所采用的电机以及第三电机为同步电机/伺服电机/变频电机。
一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的方法，它利用上述的一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的装置来实现，该方法包括以下过程：令第一轧辊和第二轧辊表面线速度之比为i，i的取值范围是[0.9,1)∪(1,1.1]。
作为限定，驱动装置采用第一减速电机和第二减速电机，第一轧辊采用直径为d1的轧辊，第二轧辊采用直径为d2的轧辊，采用第一联轴器连接第一减速电机与第一轧辊，采用第二联轴器连接第二减速电机与第二轧辊，所述达到第一轧辊和第二轧辊表面线速度之比为i，i的取值范围是[0.9,1)∪(1,1.1]的过程包括依次进行的以下步骤：
一、将两液压缸的初始推力设定为相同值；
二、调节两斜铁的厚度直至第一轧辊和第二轧辊沿水平方向的辊缝宽度一致；
三、设定第一减速电机的输出转速为r1、第二减速电机的输出转速为r2，且有其中0.9≤i≤1.1且i≠1；
四、将待轧制电池极片的一端置于第一轧辊和第二轧辊之间；
五、打开第一减速电机和第二减速电机，开始轧制，在轧制过程中定时检测轧制后的电池极片是否达到要求，并实时调节两斜铁的厚度以保证第一轧辊和第二轧辊之间的辊缝沿水平方向的宽度一致且达到预设值。
作为第二种限定，驱动装置采用第三电机，将第三电机通过第一减速器分别连接第二减速器和第三减速器，通过第三联轴器将第二减速器与第一轧辊相连，通过第四联轴器将第三减速器与第二轧辊相连，第一减速器的减速比为X，第二减速器的减速比为X1，第三减速器的减速比为X2，第一轧辊采用直径为D1的轧辊，第二轧辊采用直径为D2的轧辊，且有0.9≤i≤1.1、i≠1；所述达到第一轧辊和第二轧辊表面线速度之比为i，i的取值范围是[0.9,1)∪(1,1.1]的过程包括依次进行的以下步骤：
一、将两液压缸的初始推力设定为相同值；
二、调节两斜铁的厚度直至第一轧辊和第二轧辊沿水平方向的辊缝宽度一致；
三、将待轧制电池极片的一端置于第一轧辊和第二轧辊之间；
四、打开第三电机，开始轧制，在轧制过程中定时检测轧制后的电池极片是否达到要求，并实时调节两斜铁的厚度以保证第一轧辊和第二轧辊之间的辊缝沿水平方向的宽度一致且达到预设值。
本发明由于采用了上述的技术方案，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
(1)本发明不增加现有设备的复杂程度，同时不需要反复轧制也不需要加热工艺，设备结构简单，方法简洁、易于实现。
(2)本发明通过使两个轧辊存在表面线速度差的状态下辊压电池极片，能够实现抑制辊压后电池极片厚度反弹的效果，线速度差能够增加电池极片在辊压传输过程中的摩擦力，而摩擦力分解为与电池极片运输方向平行和垂直的两个力，平行方向上的摩擦力会增加电池极片的延展，垂直方向上的摩擦力会增加对电池极片的压力，在两个摩擦力的同时作用下，电池极片表层的电池材料出现了更容易填充空隙的横移运动，即在摩擦力的作用下，电池材料更容易以填补空隙的形式被压薄，所以此时的电池极片不容易出现反弹；
(3)本发明通过采用一个电机带动不同的减速器分别驱动两个轧辊的方法可实现使两个轧辊存在表面线速度差的目的，也可通过采用两个减速电机分别驱动两个轧辊的方法实现使两个轧辊存在表面线速度差的目的；
(4)本发明能够将电池极片厚度反弹率降低至0.031，极大提高电池的良品率，延长电池的平均使用寿命。
本发明适用于电池制造技术领域。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
图3为本发明实施例3中两轧辊表面线速度比与电池极片厚度反弹率关系曲线图；
图4为本发明实施例4中两轧辊表面线速度比与电池极片厚度反弹率关系曲线图。
图中：1、底座，2、机架，3、支撑架，4、第一轧辊，5、第二轧辊，61、第一减速电机，62、第二减速电机，6、第三电机，71、第一联轴器，72、第二联轴器，73、第三联轴器，74、第四联轴器，75、第一减速器，76、第二减速器，77、第三减速器，8、液压缸，9、斜铁。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的装置
如图1所示，本实施例包括底座1以及固设于底座1上的机架2和支撑架3，机架2上自上而下设置有第一轧辊4、第二轧辊5，支撑架3上自上而下设置有第一减速电机61和第二减速电机62，第一减速电机61通过第一联轴器71与第一轧辊4相连，第二减速电机62通过第二联轴器72与第二轧辊5相连，第一轧辊4的直径为d1，第二轧辊5的直径为d2，第一减速电机61的输出转速为r1，第二减速电机62的输出转速为r2，且有的取值范围是[0.9,1)∪(1,1.1]。
机架2包括左右对称、结构相同的两支部，支部下部的一端与底座1固定相连、另一端通过液压缸8与支部中部相连，支部中部通过斜铁9与支部上部相连，支部上部设置有第一轴承座，支部中部设置有第二轴承座，斜铁9的上表面与第一轴承座相连，斜铁9的下表面与第二轴承座相连，第一轧辊4与第一轴承座滚动连接，第二轧辊5与第二轴承座滚动连接。
第一减速电机61和第二减速电机62所采用的电机均可为同步电机/伺服电机/变频电机。
实施例2一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的装置
如图2所示，本实施例包括底座1以及固设于底座1上的机架2和支撑架3，机架2上自上而下设置有第一轧辊4、第二轧辊5，支撑架3上设置有第三电机6，第三电机6通过第一减速器75分别连接第二减速器76和第三减速器77，第二减速器76通过第三联轴器73与第一轧辊4相连，第三减速器77通过第四联轴器74与第二轧辊5相连；
本实施例中，机架2的结构以及机架2与第一轧辊4、第二轧辊5的连接方式均与实施例1相同。
第一轧辊4的直径为D1，第二轧辊5的直径为D2，第一减速器75的减速比为X，第二减速器76的减速比为X1，第三减速器77的减速比为X2，且有的取值范围是[0.9,1)∪(1,1.1]。
本实施例中，第三电机6可采用同步电机/伺服电机/变频电机。
实施例3一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的方法
本实施例采用实施例1来实现，包括依次进行的以下步骤：
一、将两液压缸8的初始推力设定为相同值，并调节两斜铁9的厚度直至第一轧辊4和第二轧辊5沿水平方向的辊缝宽度一致；
二、设定第一减速电机61的输出转速为r1、第二减速电机62的输出转速为r2，且有其中0.9≤i≤1.1，i≠1；
三、将待轧制电池极片的一端置于第一轧辊4和第二轧辊5之间；
四、打开第一减速电机61和第二减速电机62，开始轧制，在轧制过程中定时检测轧制后的电池极片是否达到要求，并实时调节两斜铁9的厚度以保证第一轧辊4和第二轧辊5之间的辊缝沿水平方向的宽度一致且达到预设值。
本实施例中，第一轧辊4和第二轧辊5的直径均为750mm，设定第一轧辊4为基准辊，第一减速电机61的输出转速r1为21.22066r/min、第二减速电机62的输出转速为r2，r2取值如表1和表2所示。
表1中为两轧辊表面线速度比在[0.9,1)之间取值时，极片反弹率统计结果
表2中为两轧辊表面线速度比在(1,1.1]之间取值时，极片反弹率统计结果
上述两表中，r1和r2的单位都是r/min，两表中的数据，每次测试时间间隔为48小时。
如图3所示，为根据表1和表2中的数据得出的第一轧辊4、第二轧辊5表面线速度比与电池极片厚度反弹率关系曲线图，横坐标表示第一轧辊4与第二轧辊5表面线速度比，纵坐标表示电池极片厚度反弹率，从图中可以看出，i的取值在0.9至0.92之间时，电池极片厚度反弹率随着i取值的增大逐渐下降，取值在0.92至1之间时，电池极片厚度反弹率随着i取值的增大逐渐上升，取值在1至1.08之间时，电池极片厚度反弹率随着i取值的增大逐渐下降，取值在1.08至1.1之间时，电池极片厚度反弹率随着i取值的增大逐渐上升。
当然，也可改变第一减速电机61的输出转速，从而带动第一轧辊4的转速变化，也可根据需要改变两轧辊的直径，二者直径不相同也可，只要使第一轧辊4和第二轧辊5的表面线速度之比的取值落在[0.9,1)∪(1,1.1]范围内即可。
实施例4一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的方法
本实施例采用实施例2来实现，在轧制之前需将两液压缸8的初始推力设定为相同值，并调节两斜铁9的厚度直至第一轧辊4和第二轧辊5沿水平方向的辊缝宽度一致；辊压过程中，定时检测轧制后的电池极片是否达到要求，并实时调节两斜铁9的厚度以保证第一轧辊4和第二轧辊5之间的辊缝沿水平方向的宽度一致且达到预设值。
本实施例中，第一轧辊4和第二轧辊5的直径均为750mm，第三电机6的转速为1500r/min，以第二轧辊5为基准辊，第一减速器75的减速比为1，第三减速器77的减速比X2为70.68583，第二减速器76的减速比X1的取值如表3和表4所示。
表3中为两轧辊表面线速度比在[0.9,1)之间取值时，极片反弹率统计结果
表4中为两轧辊表面线速度比在(1,1.1]之间取值时，极片反弹率统计结果
上述两表中数据，每次测试时间间隔为48小时。
如图4所示，为根据表3和表4中的数据得出的第一轧辊4、第二轧辊5表面线速度比与电池极片厚度反弹率关系曲线图，横坐标表示第一轧辊4与第二轧辊5线速度比，纵坐标表示电池极片厚度反弹率，的取值在0.9至0.92之间时，电池极片厚度反弹率随着取值的增大逐渐下降，取值在0.92至1之间时，电池极片厚度反弹率随着取值的增大逐渐上升，取值在1至1.08之间时，电池极片厚度反弹率随着取值的增大逐渐下降，取值在1.08至1.1之间时，电池极片厚度反弹率随着取值的增大逐渐上升。
当然，也可改变第三减速器77的减速比，也可根据需要改变两轧辊的直径，二者直径不相同也可，只要使第一轧辊4和第二轧辊5的表面线速度之比的取值落在[0.9,1)∪(1,1.1]范围内即可。

Claims (8)

1.一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的装置，其特征在于：它包括底座以及固设于底座上的机架和支撑架，机架上自上而下设置有第一轧辊、第二轧辊，支撑架上设置有驱动装置，第一轧辊、第二轧辊分别与驱动装置的输出端相连；
所述机架包括左右对称、结构相同的两支部，支部下部的一端与底座固定相连、另一端通过液压缸与支部中部相连，支部中部通过斜铁与支部上部相连，支部上部设置有第一轴承座，支部中部设置有第二轴承座，所述斜铁的上表面与第一轴承座相连，斜铁的下表面与第二轴承座相连，第一轧辊与第一轴承座滚动连接，第二轧辊与第二轴承座滚动连接。
2.根据权利要求1所述的一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的装置，其特征在于：所述驱动装置包括第一减速电机和第二减速电机，第一减速电机通过第一联轴器与第一轧辊相连，第二减速电机通过第二联轴器与第二轧辊相连，第一轧辊的直径为d1，第二轧辊的直径为d2，第一减速电机的输出转速为r1，第二减速电机的输出转速为r2，且有的取值范围是[0.9,1)∪(1,1.1]。
3.根据权利要求1所述的一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的装置，其特征在于：所述驱动装置为第三电机，所述第三电机通过第一减速器分别连接第二减速器和第三减速器，第二减速器通过第三联轴器与第一轧辊相连，第三减速器通过第四联轴器与第二轧辊相连，第一减速器的减速比为X，第二减速器的减速比为X1，第三减速器的减速比为X2，所述第一轧辊的直径为D1，第二轧辊的直径为D2，且有的取值范围是[0.9,1)∪(1,1.1]。
4.根据权利要求2所述的一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的装置，其特征在于：所述第一减速电机、第二减速电机所用电机为同步电机/伺服电机/变频电机。
5.根据权利要求3所述的一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的装置，其特征在于：所述第三电机为同步电机/伺服电机/变频电机。
6.一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的方法，它利用权利要求1-5中任意一项所述的一种抑制辊压后电池极片厚度反弹的装置来实现，其特征在于：令第一轧辊和第二轧辊表面线速度之比为i，i的取值范围是[0.9,1)∪(1,1.1]。
7.根据权利要求6所述的抑制辊压后电池极片厚度反弹的方法，其特征在于，驱动装置采用第一减速电机和第二减速电机，第一轧辊采用直径为d1的轧辊，第二轧辊采用直径为d2的轧辊，采用第一联轴器连接第一减速电机与第一轧辊，采用第二联轴器连接第二减速电机与第二轧辊，所述达到第一轧辊和第二轧辊表面线速度之比为i，i的取值范围是[0.9,1)∪(1,1.1]的过程包括依次进行的以下步骤：
一、将两液压缸的初始推力设定为相同值；
二、调节两斜铁的厚度直至第一轧辊和第二轧辊沿水平方向的辊缝宽度一致；
三、设定第一减速电机的输出转速为r1、第二减速电机的输出转速为r2，且有其中0.9≤i≤1.1且i≠1；
四、将待轧制电池极片的一端置于第一轧辊和第二轧辊之间；
五、打开第一减速电机和第二减速电机，开始轧制，在轧制过程中定时检测轧制后的电池极片是否达到要求，并实时调节两斜铁的厚度以保证第一轧辊和第二轧辊之间的辊缝沿水平方向的宽度一致且达到预设值。
8.根据权利要求6所述的抑制辊压后电池极片厚度反弹的方法，其特征在于，驱动装置采用第三电机，将第三电机通过第一减速器分别连接第二减速器和第三减速器，通过第三联轴器将第二减速器与第一轧辊相连，通过第四联轴器将第三减速器与第二轧辊相连，第一减速器的减速比为X，第二减速器的减速比为X1，第三减速器的减速比为X2，第一轧辊采用直径为D1的轧辊，第二轧辊采用直径为D2的轧辊，且有0.9≤i≤1.1、i≠1；所述达到第一轧辊和第二轧辊表面线速度之比为i，i的取值范围是[0.9,1)∪(1,1.1]的过程包括依次进行的以下步骤：
一、将两液压缸的初始推力设定为相同值；
二、调节两斜铁的厚度直至第一轧辊和第二轧辊沿水平方向的辊缝宽度一致；
三、将待轧制电池极片的一端置于第一轧辊和第二轧辊之间；
四、打开第三电机，开始轧制，在轧制过程中定时检测轧制后的电池极片是否达到要求，并实时调节两斜铁的厚度以保证第一轧辊和第二轧辊之间的辊缝沿水平方向的宽度一致且达到预设值。
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