CN108199005A - 一种电池极片的碾压方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂离子电池制造技术领域，特别涉及一种电池极片的碾压方法，包括：使涂布干燥后的电池极片依次通过箔材加热装置、电极预热装置、电极碾压装置和厚度固化装置；在电池极片通过箔材加热装置时，使用箔材加热装置对电池极片的箔材区域进行加热；在电池极片通过电极预热装置时，使用电极预热装置对电池极片的涂布区域进行加热；在电池极片通过电极碾压装置时，使用电极碾压装置以向电池极片的边缘部和中部施加大小不同的碾压力，来对电池极片进行碾压；在电池极片通过厚度固化装置时，使用厚度固化装置对电池极片依次进行烘烤和冷却。本发明还提供了一种电池极片的碾压设备。本发明有效地提高了碾压后电池极片厚度的一致性。

Description

一种电池极片的碾压方法及设备

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造技术领域，特别涉及一种电池极片的碾压方法及设备。

背景技术

随着锂离子电池的发展，工艺技术也得到不断的优化、提升，目前锂离子电池电池中，电极制作工艺流程主要有匀浆、涂布、碾压、分切、烘烤五大工序，其中碾压工艺流程对锂离子电池性能影响起着至关重要作用。

碾压工艺主要应用于软包动力电池及方形铝壳动力电池。传统的电极碾压工艺流程如附图1所示，包括：电极装载→电极手动连接→电极放卷→电极辊压→电极收卷。传统碾压工艺的碾压原理如图2所示，电极在放卷部1进行装载，接着通过碾压部2，碾压部的上碾压辊和下碾压辊施加相向的力，从而对电极进行挤压，使电极的活物质与集流体粘合，之后传送至收卷部3。然而，该电极辊压为冷碾压工艺，容易发生如图3所示的状况，即：活物质与集流体不能充分粘合。在电极进行冷碾压前，活物质与集流体未进行充分粘合，容易发生活物质脱落现象，经过压辊冷碾压后，活物质与集流体间仍有间隙，粘结力有一定程度提高，如果压力过大，会造成活物质分子结构破坏、集流体损伤以及电极报废，后工序继续作业会导致电芯短路、容量不良。

总之，利用传统的电极碾压工艺制作的电极片存在厚度一致性差、电极反弹率较高、电极不良较高的缺陷，并且生产效率较低。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种电池极片的碾压方法及设备，用于解决目前行业内采用碾压工艺加工锂离子电池极片时，出现的过程不易控制、电极厚度一致性差、过程异物控制难、电极不良不易检测及标记等问题。

本发明提供一种电池极片的碾压方法，所述方法包括：

使均匀涂布干燥后的电池极片依次通过箔材加热装置、电极预热装置、电极碾压装置和厚度固化装置；在电池极片通过箔材加热装置时，使用箔材加热装置对电池极片的箔材区域进行加热；在电池极片通过电极预热装置时，使用电极预热装置对电池极片的涂布区域进行加热；在电池极片通过电极碾压装置时，使用电极碾压装置对电池极片进行碾压；在电池极片通过厚度固化装置时，使用厚度固化装置对电池极片依次进行烘烤和冷却；

其中，电极碾压装置包括第一碾压辊、第二碾压辊、第一驱动组件和第二驱动组件，所述第一碾压辊与所述第一驱动组件连接，所述第二碾压辊与所述第二驱动组件连接，所述第一碾压辊和第二碾压辊均为中部内收、两端外鼓的圆柱体，所述第一碾压辊与第二碾压辊之间具有供电池极片通过的间隙，所述间隙由第一碾压辊和第二碾压辊的中部向所述第一碾压辊和第二碾压辊的端部逐渐缩小；所述第一碾压辊和第二碾压辊用于对电池极片进行碾压，以使电池极片的中部和边缘部的厚度一致。

优选地，使用电极碾压装置对电池极片进行碾压的同时，还对电池极片进行加热，所述加热温度的范围为90℃-110℃；所述第一碾压辊和第二碾压辊对电池极片的边缘部施加的碾压力大于对电池极片的中部施加的碾压力。

进一步地，所述方法还包括：使经过烘烤和冷却处理的电池极片通过测厚装置，使用测厚装置检测电池极片的厚度并对检测获得的厚度数据进行记录；在使用厚度固化装置对电池极片依次进行烘烤和冷却处理之前，使经碾压的电池极片通过检测装置，使用检测装置检测电池极片的不良区域并对所述不良区域的信息进行记录。

进一步地，在使电池极片通过箔材加热装置之前，还包括：

使电池极片通过电极纠偏装置，使用电极纠偏装置对电池极片的位置进行检测和调整。

进一步地，所述使涂布干燥后的电池极片依次通过箔材加热装置、电极预热装置、电极碾压装置和厚度固化装置之前，还包括：

将电极料卷装载于放卷装置上，所述电极料卷由电池极片卷绕而成；

将电极料卷的放卷端依次穿过电极纠偏装置、箔材加热装置、电极预热装置、电极碾压装置、厚度固化装置和检测装置后装载于收卷装置上。

本发明还提供了一种电池极片的碾压设备，用于运行上述的电池极片的碾压方法，所述设备包括依次设置的箔材加热装置、电极预热装置、电极碾压装置和厚度固化装置；

所述箔材加热装置用于对电池极片的箔材区域进行加热；所述电极预热装置用于对电池极片的涂布区域进行加热；所述电极碾压装置用于对电池极片进行碾压；所述厚度固化装置用于对电池极片依次进行烘烤和冷却，以使电池极片的厚度固化；

所述电极碾压装置包括第一碾压辊、第二碾压辊、第一驱动组件和第二驱动组件，所述第一碾压辊与所述第一驱动组件连接，所述第二碾压辊与所述第二驱动组件连接，所述第一碾压辊和第二碾压辊均为中部内收、两端外鼓的圆柱体，所述第一碾压辊与第二碾压辊并排设置，第一碾压辊与第二碾压辊之间具有供电池极片通过的间隙，所述间隙由第一碾压辊和第二碾压辊的中部向所述第一碾压辊和第二碾压辊的端部逐渐缩小。

优选地，所述电极碾压装置还包括第一碾压辊支架和第二碾压辊支架，所述第一碾压辊的两端分别固定在所述第一碾压辊支架上，所述第二碾压辊的两端分别固定在所述第二碾压辊支架上；

所述第一组件包括第一驱动器、第二驱动器，所述第二组件包括第三驱动器和第四驱动器，所述第一驱动器和第二驱动器分别与所述第一碾压辊的两端连接，所述第三驱动器和第四驱动器分别与所述第二碾压辊的两端连接，所述第一驱动器和第二驱动器能够同时向第一碾压辊的两端施加远离所述第二碾压辊的拉力，使第一碾压辊的中部向第二碾压辊凸出，所述第三驱动器和第四驱动器能够同时向所述第二碾压辊的两端施加远离所述第一碾压辊的拉力，使第二碾压辊的中部向第一碾压辊凸出，从而改变第一碾压辊与第二碾压辊之间的间隙的形状。

优选地，所述箔材加热装置包括加热头、加热组件、导轨和第五驱动器，所述第五驱动器安装在所述导轨上，第五驱动器的驱动轴与所述加热组件相连，所述加热组件与所述加热头连接，所述加热头位于电池极片的上方，所述第五驱动器能够驱动所述加热组件带动所述加热头向所述电池极片靠近，使所述加热头对电池极片的箔材区域进行加热；

所述电极预热装置包括第一加热辊和第二加热辊，所述第二加热辊位于第一加热辊的正上方，所述第一加热辊中设有第一加热棒，所述第二加热辊中设有第二加热棒，所述电池极片张紧在所述第一加热辊和第二加热辊上；

所述厚度固化装置包括烘烤机构和冷却机构，所述烘烤机构包括箱体、温度探头和发热管，所述发热管和温度探头均设置在所述箱体内，所述箱体上开设有供电池极片通过的入口和出口，所述箱体的顶部开设有空气入口和空气出口；所述冷却机构包括冷却辊，所述冷却辊的一端设有冷却液入口，冷却辊的另一端设有冷却液出口，所述冷却辊的中部具有连通所述冷却液入口和冷却液出口的导流腔。

优选地，所述电极碾压装置还包括第一导管、第一连接管、第二导管和第二连接管。

所述第一碾压辊的内部设有第一半通孔，所述第一半通孔自所述第一碾压辊的一端向另一端延伸，所述第一导管自所述第一半通孔的开口插入所述第一半通孔中，所述第一导管的前端与所述第一半通孔的底部之间存在空隙，所述第一导管的后端设有第一加热介质入口，所述第一连接管与所述第一半通孔的开口连通，所述第一连接管上设有第一加热介质出口。

所述第二碾压辊的内部设有第二半通孔，所述第二半通孔自所述第二碾压辊的一端向另一端延伸，所述第二导管自所述第二半通孔的开口插入所述第二半通孔中，所述第二导管的前端与所述第二半通孔的底部之间存在空隙，所述第二导管的后端设有第二加热介质入口，所述第二连接管与所述第二半通孔的开口连通，所述第二连接管上设有第二加热介质出口。

进一步地，所述设备还包括检测装置、测厚装置、电极纠偏装置、放卷装置和收卷装置，所述放卷装置设置在所述箔材加热装置之前，所述收卷装置设置在所述厚度固化装置之后，所述电极纠偏装置设置在所述放卷装置与所述箔材加热装置之间，所述检测装置设置在所述碾压装置与所述厚度固化装置之间，所述测厚装置设置在所述厚度固化装置与所述收卷装置之间；

所述检测装置用于检测电池极片的不良区域并对所述不良区域的信息进行记录；所述测厚装置用于检测电池极片的厚度并对检测获得的厚度数据进行记录；

所述电极纠偏装置包括位置检测机构和位置调整机构，所述位置检测机构用于检测电池极片是否在预设位置上，所述位置调整机构用于在检测出所述电池极片不在所述预设位置上时，将所述电池极片调整至预设位置；

所述放卷装置用于装载由电池极片卷绕而成的电极料卷，电极料卷的放卷端依次穿过所述电极纠偏装置、所述箔材加热装置、所述电极预热装置、所述电极碾压装置、所述厚度固化装置和所述检测装置后装载于收卷装置上。

由于上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明将电池极片依次通过箔材加热装置、电极预热装置、电极碾压装置和厚度固化装置，分别对电池极片的箔材区域、涂布区域进行加热，并对加热后的电池极片进行碾压，进而对碾压后的电池极片进行烘烤和冷却处理，有效地提高了碾压后电池极片厚度的一致性。

(2)在对电池极片进行碾压之前，先对电池极片的箔材区域和涂布区域进行加热，使箔材区域和涂布区域软化，这样，在对电池极片碾压时，箔材区域能够充分延展，减少电池极片的涂布区域与箔材区域产生的应力，进而改善后续电池极片分切后应力释放造成的电池极片出现蛇形不良等缺陷。在对电池极片进行碾压时，对电池极片的边缘部施加的碾压力大于对电池极片的中部施加的碾压力，从而使经碾压的电池极片的中部与边缘部厚度一致。对经碾压的电池极片进行烘烤，并在烘烤后立即进行冷却，使其在短时间内固化，能够降低电池极片的水分含量并减少电池极片反弹，有利于防止电池极片在后续作业中产生电芯短路、容量不良、电线厚度不良等现象。

(3)在对电池极片进行碾压的同时还对电池极片进行加热，如此可以进一步软化涂布区域和箔材区域，提高涂布区域的活物质和箔材区域的集流体之间的粘结力，提高电池极片厚度的一致性，避免活物质脱落导致电芯不良、容量降低的问题。

(4)在对电池极片的箔材区域进行加热之前，还对电池极片进行纠偏，防止电极料卷放卷偏差较大，电池极片褶皱、扭曲、撕裂现象，同时也能够有效减少收卷部电池极片出现偏绕现象。

(5)对经过碾压处理的电池极片进行品质检测，判定并标记电池极片的不良区域，以便在后续工序中对不良区域进行去除，从而减少不良电芯产生，提高电芯性能。对经过固化处理的电池极片进行厚度检测，检测电池极片各区域的厚度，并将厚度数据上传至数据管理系统，在显示器上以图形的方式显示，方便实时进行调整，可有效的对电池极片的厚度进行管控，减少电池极片报废，避免产生较多不良品，利于降低生产成本。

(6)本发明解决了目前行业内采用碾压工艺加工锂离子电池极片时，出现的过程不易控制、电极厚度一致性差、过程异物控制难，电池极片不良不易检测和标记的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。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它附图。

图1是传统碾压工艺的流程示意图；

图2是传统碾压原理的示意图；

图3是采用传统碾压工艺制作的电池极片的截面示意图；

图4是本发明实施例提供的一种电池极片的碾压方法的流程图；

图5是采用本发明实施例提供一种电池极片的碾压方法制作的电池极片的截面示意图；

图6是本发明实施例提供的一种电池极片的碾压设备的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的箔材加热装置的俯视图；

图8是本发明实施例提供的箔材加热装置的正视图；

图9是本发明实施例提供的电极预热装置的使用场景图；

图10是本发明实施例提供的电极预热装置的使用场景图；

图11是本发明实施例提供的电极碾压装置的结构正视图；

图12是本发明实施例提供的电极碾压装置的结构左视图；

图13是本发明实施例提供的电极碾压装置的第一碾压辊的结构示意图；

图14是本发明实施例提供的厚度固化装置的使用场景图；

图15是本发明实施例提供的厚度固化装置的使用场景图；

图16是本发明实施例提供的测厚装置的结构示意图。

图中：1-放卷部，2-碾压部，3-收卷部，4-活物质，5-集流体，6-放卷装置，7-箔材加热装置，8-电极预热装置，9-电极碾压装置，10-检测装置，11-烘烤机构，12-冷却机构，13-测厚装置，14-收卷装置，15-电池极片，16-过辊，17-测厚仪。71-导轨，72-第五驱动器，73-冷却水管，74-加热头，81-第一加热辊，82-第二加热辊，83-第一加热棒，84-第二加热棒，111-箱体，112-温度探头，113-发热管，114-空气入口，115-空气出口，121-冷却辊，122-冷却液入口，123-冷却液出口，91-第一碾压辊，92-第二碾压辊，93-第一驱动器，94-第二驱动器，95-第三驱动器，96-第四驱动器，97-第一半通孔，98-第一导管，99-第一加热介质入口，910-第一连接管，911-第一加热介质出口，912-第一碾压辊支架，913-第二碾压辊支架。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

实施例1

锂离子电池的电池极片制作过程中要求：(1)在运行方向上，电池极片的碾压厚度需控制在规定范围内，并且持续稳定，厚度波动尽可能小；同时要求碾压后的电池极片的厚度在横向方向上，中央位置与边缘位置厚度无明显差异；(2)要求电池极片水分含量在规定范围内。而采用传统碾压工艺对电池极片进行碾压处理时，由于碾压过程中放卷、碾压、收卷动作精度不足，容易造成电池极片的撕裂、褶皱、电池极片的厚度变化较大；异常发生时，只能进行临时采取简单补救措施，如此，电池极片移送后续工序进行作业时，容易导致电芯厚度不良、电芯短路的问题，一方面降低了生产效率，另一方面也会产生报废，增加制造成本。

本实施例旨在提供一种新型的电池极片碾压工艺，该工艺技术可以有效改善锂离子电池制造过程中，电池极片的厚度一致性差，电池极片反弹率高、电池极片蛇形的问题。同时可以有效降低电池极片的水分含量，在方形铝壳电池制造过程中甚至可以取消电极烘烤工序，大幅度降低制造成本，可以有效的提高产品良率和生产效率。

本实施例提供一种电池极片的碾压方法，所述方法包括：使均匀涂布干燥后的电池极片15依次通过箔材加热装置7、电极预热装置8、电极碾压装置9和厚度固化装置；在电池极片15通过箔材加热装置7时，使用箔材加热装置7对电池极片15的箔材区域进行加热；在电池极片15通过电极预热装置8时，使用电极预热装置8对电池极片15的涂布区域进行加热；在电池极片15通过电极碾压装置9时，使用电极碾压装置9对电池极片15进行碾压；在电池极片15通过厚度固化装置时，使用厚度固化装置对电池极片15依次进行烘烤和冷却；其中，电极碾压装置9以向电池极片15的边缘部和中部施加大小不同的碾压力，来使经碾压的电池极片15的中部与边缘部厚度一致。具体来说，电极碾压装置可以包括第一碾压辊、第二碾压辊、第一驱动组件和第二驱动组件，所述第一碾压辊与所述第一驱动组件连接，所述第二碾压辊与所述第二驱动组件连接，所述第一碾压辊和第二碾压辊均为中部内收、两端外鼓的圆柱体，所述第一碾压辊与第二碾压辊之间具有供电池极片通过的间隙，所述间隙由第一碾压辊和第二碾压辊的中部向所述第一碾压辊和第二碾压辊的端部逐渐缩小。当使用第一碾压辊和第二碾压辊挤压电池极片时，第一碾压辊和第二碾压辊的中间区域与电池极片的中部接触，第一碾压辊和第二碾压辊的边缘区域与电池极片的边缘接触，由于第一碾压辊和第二碾压辊为中部内收、两端外鼓的圆柱体形状，施加在电池极片的中部和边缘部的压力是不同的，具体来说，电池极片边缘部承受的碾压力大于电池极片中部承受的碾压力，可以避免使用各段直径相同的碾压辊进行碾压时电池极片边缘部向外延展和堆积造成的边缘部厚度大于中部厚度的问题，能够使经碾压的电池极片的中部与边缘部厚度一致。

本实施例将电池极片15依次通过箔材加热装置7、电极预热装置8、电极碾压装置9和厚度固化装置，分别对电池极片15的箔材区域、涂布区域进行加热，并对加热后的电池极片15进行碾压，进而对碾压后的电池极片15进行烘烤和冷却处理，有效地提高了碾压后电池极片15厚度的一致性。在对电池极片15进行碾压之前，先对电池极片15的箔材区域和涂布区域进行加热，使箔材区域和涂布区域软化，这样，在对电池极片15碾压时，箔材区域能够充分延展，减少电池极片15的涂布区域与箔材区域产生的应力，进而改善后续电池极片15分切后应力释放造成的电池极片15出现蛇形不良等缺陷。在对电池极片15进行碾压时，对电池极片15的边缘部施加的碾压力大于对电池极片15的中部施加的碾压力，从而使经碾压的电池极片15的中部与边缘部厚度一致。对经碾压的电池极片15进行烘烤，并在烘烤后立即进行冷却，使其在短时间内固化，能够降低电池极片15的水分含量并减少电池极片15反弹，有利于防止电池极片15在后续作业中产生电芯短路、容量不良、电线厚度不良等现象。

可选地，在使用电极碾压装置9对电池极片15进行碾压的同时，还对电池极片15进行加热，所述加热温度的范围为90℃-110℃，以使电池极片15的涂布区域和箔材区域软化，提高涂布区域的活物质4和箔材区域的集流体5之间的粘结力，提高电池极片厚度的一致性，避免活物质4脱落导致电芯不良、容量降低的问题。

图4是本发明实施例提供的一种电池极片的碾压方法的流程图。由图可见，所述方法还包括：

在使涂布干燥后的电池极片15依次通过箔材加热装置7、电极预热装置8、电极碾压装置9和厚度固化装置之前，将电极料卷装载于放卷装置6上，所述电极料卷由电池极片15卷绕而成；将电极料卷的放卷端依次穿过电极纠偏装置、箔材加热装置7、电极预热装置8、电极碾压装置9、厚度固化装置和检测装10置后装载于收卷装置14上。

在使用厚度固化装置对电池极片15依次进行烘烤和冷却处理之前，使经碾压的电池极片15通过检测装10置，使用检测装10置检测电池极片15的不良区域并对所述不良区域的信息进行记录。对经过碾压处理的电池极片15进行品质检测，判定并标记电池极片15的不良区域，以便在后续工序中对不良区域进行去除，从而减少不良电芯产生，提高电芯性能。

在使电池极片15通过箔材加热装置7之前，使电池极片15通过电极纠偏装置，使用电极纠偏装置对电池极片15的位置进行检测和调整。对电池极片15进行纠偏，可以防止电极料卷放卷偏差较大，电池极片15褶皱、扭曲、撕裂现象，同时也能够有效减少收卷部电池极片15出现偏绕现象。

在使用厚度固化装置对电池极片15依次进行烘烤和冷却处理之后，使经过烘烤和冷却处理的电池极片15通过测厚装置13，使用测厚装置13检测电池极片15的厚度并对检测获得的厚度数据进行记录。对经过固化处理的电池极片进行厚度检测，检测电池极片各区域的厚度，并将厚度数据上传至数据管理系统，在显示器上以图形的方式显示，方便实时进行调整，可有效的对电池极片的厚度进行管控，减少电池极片报废，避免产生较多不良品，利于降低生产成本。

实施例2

本实施例提供一种电池极片的碾压设备，用于运行实施例1的电池极片15的碾压方法。所述电池极片的碾压设备包括依次设置的箔材加热装置7、电极预热装置8、电极碾压装置9和厚度固化装置。

请参见图11-图13，其中，所述箔材加热装置7用于对电池极片15的箔材区域进行加热；所述电极预热装置8用于对电池极片15的涂布区域进行加热；所述电极碾压装置9用于对电池极片15进行碾压；所述厚度固化装置用于对电池极片15依次进行烘烤和冷却，以使电池极片15的厚度固化；所述电极碾压装置9包括第一碾压辊91、第二碾压辊92、第一碾压辊支架912、第二碾压辊支架913、第一驱动组件和第二驱动组件，所述第一碾压辊的两端分别固定在所述第一碾压辊支架912上，所述第二碾压辊的两端分别固定在所述第二碾压辊支架913上，所述第一碾压辊91与所述第一驱动组件连接，所述第二碾压辊92与所述第二驱动组件连接，所述第一碾压辊91和第二碾压辊92均为中部内收、两端外鼓的圆柱体，所述第一碾压辊91与第二碾压辊92并排设置，第一碾压辊91与第二碾压辊92之间具有供电池极片15通过的间隙，所述间隙由第一碾压辊91和第二碾压辊92的中部向所述第一碾压辊91和第二碾压辊92的端部逐渐缩小。

所述第一组件包括第一驱动器93、第二驱动器94，所述第二组件包括第三驱动器95和第四驱动器96，所述第一驱动器93和第二驱动器94分别与所述第一碾压辊91的两端连接，所述第三驱动器95和第四驱动器96分别与所述第二碾压辊92的两端连接，所述第一驱动器93和第二驱动器94能够同时向所述第一碾压辊91的两端施加远离所述第二碾压辊92的拉力，使第一碾压辊91的中部向第二碾压辊92凸出，所述第三驱动器95和第四驱动器96能够同时向所述第二碾压辊92的两端施加远离所述第一碾压辊的拉力，使第二碾压辊92的中部向第一碾压辊91凸出，从而改变第一碾压辊91与第二碾压辊92之间的间隙的形状。可选地，所述第一驱动器93、第二驱动器94、第三驱动器95和第四驱动器96可以为液压缸。作为一种优选地实施方式，所述第二碾压辊可以位于所述第一碾压辊的正上方。

第一碾压辊91的两端的半径与中间凹陷部的半径之间的差值为5-10微米，第二碾压辊92的两端的半径与中间凹陷部的半径之间的差值为5-10微米，因而在对第一碾压辊91和第二碾压辊92施加相向的力时能够使其发生轻微的形变，形变范围在几微米内，因而不会导致第一碾压辊91和第二碾压辊92开裂折断。作为一种优选地实施方式，第一碾压辊91和第二碾压辊92的材质为优质钢，其表面涂覆铬，具有耐磨损、耐高温的效果。

请参见图7-图8，所述箔材加热装置7包括加热头74、加热组件、导轨71和第五驱动器72，所述第五驱动器72安装在所述导轨71上，第五驱动器72的驱动轴与所述加热组件相连，所述加热组件与所述加热头74连接，所述加热头74位于电池极片15的上方，所述第五驱动器72能够驱动所述加热组件带动所述加热头74向所述电池极片15靠近，使所述加热头74对电池极片15的箔材区域进行加热。可选地，所述加热组件包括加热器和冷却水管73，所述加热头74具有空腔，该空腔与冷却水管73连通，所述加热器与加热头74连接，并对加热头74进行电磁加热；所述冷却水管73内具有冷却介质，当加热器加热达到85℃-90℃时，由于冷却介质的存在，可以防止金属材质的加热头74过烧，防止加热头74表面氧化，冷却介质和加热器共同作用下使加热头74温度维持在75℃-80℃。所述第五驱动器72可以为气缸，第五驱动器72能够控制冷却水管73和加热头74左右上下移动，使加热头74靠近辊轮托载的的电池极片15，以对电池极片15上的箔材区域进行加热，较优的，加热头74上具有与箔材区域相适配的形状。

请参见图9-图10，所述电极预热装置8包括第一加热辊81和第二加热辊82，所述第二加热辊82位于第一加热辊81的正上方，所述第一加热辊81中设有第一加热棒83，所述第二加热辊82中设有第二加热棒84，所述电池极片15张紧在所述第一加热辊81和第二加热辊82上。为实现更好的预热效果，第一加热辊81和第二加热辊82的一侧均设有过辊16，过辊16用于托载电池极片，增大电池极片与第一加热辊81和第二加热辊82的贴合面积，以实现更好的加热效果。

请参见图14-图15，所述厚度固化装置包括烘烤机构11和冷却机构12，所述烘烤机构11包括箱体111、温度探头112和发热管113，所述发热管113和温度探头112均设置在所述箱体111内，所述箱体111上开设有供电池极片15通过的入口和出口，所述箱体111的顶部开设有空气入口114和空气出口115；所述冷却机构12包括冷却辊121，所述冷却辊121的一端设有冷却液入口122，冷却辊121的另一端设有冷却液出口123，所述冷却辊121的中部具有连通所述冷却液入口122和冷却液出口123的导流腔。优选地，所述箱体111内设有两排发热管113，一排位于电池极片15的上方，一排位于电池极片15的下方，所述发热管113由多根加热灯管并排组成，电池极片15中的水分在发热管113的作用下迅速减少，烘烤过程中，通过向空气入口114通入压缩空气，可以将电池极片15蒸发的水分通过空气出口115排出箱体111。在热碾压时电池极片15可以达到理想形状，但存在反弹的可能，通过去水分、冷却固化，可以防止电池极片15反弹，固化电池极片15的形状。

作为一种优选地实施方式，所述电极碾压装置9还包括第一导管98、第一连接管910、第二导管和第二连接管。图13是本发明实施例提供的电极碾压装置9的第一碾压辊91的结构示意图，请参见图13，所述第一碾压辊91的内部设有第一半通孔97，所述第一半通孔97自所述第一碾压辊91的一端向另一端延伸，所述第一导管98自所述第一半通孔97的开口插入所述第一半通孔97中，所述第一导管98的前端与所述第一半通孔97的底部之间存在空隙，所述第一导管98的后端设有第一加热介质入口99，所述第一连接管910与所述第一半通孔97的开口连通，所述第一连接管910上设有第一加热介质出口911。所述第二碾压辊92的内部设有第二半通孔，所述第二半通孔自所述第二碾压辊92的一端向另一端延伸，所述第二导管自所述第二半通孔的开口插入所述第二半通孔中，所述第二导管的前端与所述第二半通孔的底部之间存在空隙，所述第二导管的后端设有第二加热介质入口，所述第二连接管与所述第二半通孔的开口连通，所述第二连接管上设有第二加热介质出口。本发明的第一碾压辊91和第二碾压辊92为可以在加热状态下对电池极片15进行碾压，即进行热碾压。第一碾压辊91和第二碾压辊92中的加热介质可以为热油，使用热油对碾压辊进行加热，热油性质稳定且较为通用，具有传热快、使用寿命长的优势，能够对电池极片起到较好的加热效果。

锂离子电池属于化学电源，其工作原理依赖于锂离子在正/负极之间来回迁移，而达到充放电的目的，在电池极片15中，锂离子传导主要通过多孔结构中的电解液相进行，电解液填充在多孔电极的孔隙中，锂离子在孔隙内通过电解液传导，锂离子的传导特性与孔隙率密切相关。孔隙率越大，相当于电解液相体积分数越高，锂离子有效电导率越大。因此通过热碾压对电极进行压实，可有效提高电极片压实密度，提高能量，同时也能有效降低碾压过程中，压力过大对活物质4分子结构的破坏，提高电解液对电极片浸润效果，锂离子导电率提高。

一方面，电极热碾压可改善电极中颗粒在之间的接触，以及电池极片的涂层和集流体(箔材)之间的接触面积，降低不可逆容量损失接触内阻和交流阻抗。另一方面，压实太高，孔隙率损失，孔隙的迂曲度增加，颗粒发生取向，或活物质颗粒表面粘合剂被挤压，限制锂盐的扩散和离嵌入/脱嵌，锂离子扩散阻力增加，电池倍率性能下降。

如图3所示，传统电极冷碾压工艺均存在发生图3中所示状况的风险，在电极进行冷碾压前，活物质4与集流体5未进行充分粘合，容易发生活物质4脱落现象，经过压辊冷碾压后，活物质4与集流体5间仍有间隙，粘结力有一定程度提高，如果压力过大，会造成活物质4分子结构破坏、集流体5损伤、电极报废，后工序继续作业会造成电芯短路、容量不良的问题。

本发明对电池极片15进行热碾压，如图5所示，热碾压前，首先对电池极片15的箔材区域进行加热，使其箔材充分延展，通过加热辊对电池极片15的活物质4进行预加热，使活物质4分子处于活跃状态，同时也使集流体5一定程度上软化，经过碾压辊碾压后，活物质4分子可充分压实，结构稳定，有效减少快速碾压时对分子结构的破坏，使电池极片15处在热状态下，集流体5与活物质4能够充分接触，压力作用下使粘合更紧密。提高电池极片15压实密度，粘结力，能够有效减少不良电极，提升电芯性能。

进一步地，所述设备还可以包括检测装10置、测厚装置13、电极纠偏装置、放卷装置6和收卷装置14，所述放卷装置6设置在所述箔材加热装置7之前，所述收卷装置14设置在所述厚度固化装置之后，所述电极纠偏装置设置在所述放卷装置6与所述箔材加热装置7之间，所述检测装10置设置在所述碾压装置与所述厚度固化装置之间，所述测厚装置13设置在所述厚度固化装置与所述收卷装置14之间。所述检测装10置用于检测电池极片15的不良区域并对所述不良区域的信息进行记录；所述测厚装置13用于检测电池极片15的厚度并对检测获得的厚度数据进行记录。所述电极纠偏装置包括位置检测机构和位置调整机构，所述位置检测机构用于检测电池极片15是否在预设位置上，所述位置调整机构用于在检测出所述电池极片15不在所述预设位置上时，将所述电池极片15调整至预设位置。所述放卷装置6用于装载由电池极片15卷绕而成的电极料卷，电极料卷的放卷端依次穿过所述电极纠偏装置、所述箔材加热装置7、所述电极预热装置8、所述电极碾压装置9、所述厚度固化装置和所述检测装10置后装载于收卷装置14上。

本实施例提供的电池极片的碾压设备具有如下创新点：

1、设置了电极纠偏装置。电池极片在辊轴上传送时，左右位置可能发生偏差，需要对电池极片的位置进行调整。该电极纠偏装置通过光传感器检测电池极片的边缘，判断电池极片位置是否跑偏，进一步通过EPC传感器检测电池极片偏移的距离，然后控制辊轴前后移动，带动电池极片相对于光传感器移动，将电池极片调整到预设位置上。

2、设置了箔材加热装置。主要用于对电池极片的箔材区域进行加热，目的在于使箔材加热后软化，外加左右方向的拉力，使得电池极片经过碾压后，箔材区域能够充分延展，减少电池极片的涂布区域与箔材区域产生的应力，进而改善后工序电池极片分切后的应力释放所造成的电池极片蛇形不良的问题。

3、设置了电极预热装置。电极预热装置主要是通过电加热的方式对加热辊内的加热棒进行加热，以达到对加热辊加热的目的，并维持加热辊温度在要求范围内。进而达到对电池极片进行预加热，减少碾压辊碾压电池极片时碾压辊的热量损失，提高电池极片的压实效果。

4、设置了电极碾压装置。传统碾压辊为直型辊，碾压后，电池极片呈现中间薄、两边厚的结构，厚度差异很大，后续电池极片分切时电池极片蛇形不良严重。本发明的电极碾压装置中，碾压辊为弯型碾压辊，呈现中间部直径比边缘部直径稍微小数微米的结构，通过液压缸对弯型碾压辊两端施加相向的力，来改变弯型碾压辊的横向形状，进而改变碾压过程中，电池极片的中部与边缘部的厚度，使电池极片的厚度趋于一致。

5、设置了厚度固化装置。采用高温烘烤后立即冷却的方式对碾压后的电池极片进行固化，达到降低电池极片的水分含量以及减少电池极片反弹的目的，可以防止后工序作业中产生的电芯短路、容量不良、电线厚度不良的现象。

6、设置了检测装置。检测装置主要是通过高速摄像头对电池极片进行快速抓拍，收集电池极片正面和背面的放光数据，由此判断电池极片的不良位置，并发送反馈信号，以对不良区域进行分类、锁定和标记动作。对经过碾压处理的电池极片进行品质检测，判定并标记电池极片的不良区域，以便在后续工序中对不良区域进行去除，从而减少不良电芯产生，提高电芯性能。

7、设置了测厚装置，测厚装置可以是测厚仪，其主要是通过传感器在电池极片横向方向进行往复运动并发送射线，通过收集反射光线，实时检测电池极片的厚度，还可以将厚度数据上传至数据管理系统，在显示器上以图形的方式显示，方便对电极碾压装置实时进行调整，可有效的对电池极片的厚度进行管控，减少电池极片报废，避免产生较多不良品，利于降低生产成本。

与传统的碾压技术，本实施例能够有效提高碾压后，电池极片厚度一致性，对不良电池极片进行检测判定、标记，能够提高电池极片的压实密度，提高电池极片的良率和生产效率。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池极片的碾压方法，其特征在于，所述方法包括：

使均匀涂布干燥后的电池极片依次通过箔材加热装置、电极预热装置、电极碾压装置和厚度固化装置；在电池极片通过箔材加热装置时，使用箔材加热装置对电池极片的箔材区域进行加热；在电池极片通过电极预热装置时，使用电极预热装置对电池极片的涂布区域进行加热；在电池极片通过电极碾压装置时，使用电极碾压装置对电池极片进行碾压；在电池极片通过厚度固化装置时，使用厚度固化装置对电池极片依次进行烘烤和冷却；

其中，电极碾压装置包括第一碾压辊、第二碾压辊、第一驱动组件和第二驱动组件，所述第一碾压辊与所述第一驱动组件连接，所述第二碾压辊与所述第二驱动组件连接，所述第一碾压辊和第二碾压辊均为中部内收、两端外鼓的圆柱体，所述第一碾压辊与第二碾压辊之间具有供电池极片通过的间隙，所述间隙由第一碾压辊和第二碾压辊的中部向所述第一碾压辊和第二碾压辊的端部逐渐缩小；所述第一碾压辊和第二碾压辊用于对电池极片进行碾压，以使电池极片的中部和边缘部的厚度一致。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

使用电极碾压装置对电池极片进行碾压的同时，还对电池极片进行加热，所述加热温度的范围为90℃-110℃；所述第一碾压辊和第二碾压辊对电池极片的边缘部施加的碾压力大于对电池极片的中部施加的碾压力。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

使经过烘烤和冷却处理的电池极片通过测厚装置，使用测厚装置检测电池极片的厚度并对检测获得的厚度数据进行记录；

在使用厚度固化装置对电池极片依次进行烘烤和冷却处理之前，使经碾压的电池极片通过检测装置，使用检测装置检测电池极片的不良区域并对所述不良区域的信息进行记录。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在使电池极片通过箔材加热装置之前，还包括：

使电池极片通过电极纠偏装置，使用电极纠偏装置对电池极片的位置进行检测和调整。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述使涂布干燥后的电池极片依次通过箔材加热装置、电极预热装置、电极碾压装置和厚度固化装置之前，还包括：

将电极料卷装载于放卷装置上，所述电极料卷由电池极片卷绕而成；

将电极料卷的放卷端依次穿过电极纠偏装置、箔材加热装置、电极预热装置、电极碾压装置、厚度固化装置和检测装置后装载于收卷装置上。

6.一种电池极片的碾压设备，用于运行权利要求1-5中任意一项所述的电池极片的碾压方法，其特征在于，所述设备包括依次设置的箔材加热装置、电极预热装置、电极碾压装置和厚度固化装置；

所述箔材加热装置用于对电池极片的箔材区域进行加热；所述电极预热装置用于对电池极片的涂布区域进行加热；所述电极碾压装置用于对电池极片进行碾压；所述厚度固化装置用于对电池极片依次进行烘烤和冷却，以使电池极片的厚度固化；

所述电极碾压装置包括第一碾压辊、第二碾压辊、第一驱动组件和第二驱动组件，所述第一碾压辊与所述第一驱动组件连接，所述第二碾压辊与所述第二驱动组件连接，所述第一碾压辊和第二碾压辊均为中部内收、两端外鼓的圆柱体，所述第一碾压辊与第二碾压辊并排设置，第一碾压辊与第二碾压辊之间具有供电池极片通过的间隙，所述间隙由第一碾压辊和第二碾压辊的中部向所述第一碾压辊和第二碾压辊的端部逐渐缩小。

7.根据权利要求6所述的电池极片的碾压设备，其特征在于，

所述电极碾压装置还包括第一碾压辊支架和第二碾压辊支架，所述第一碾压辊的两端分别固定在所述第一碾压辊支架上，所述第二碾压辊的两端分别固定在所述第二碾压辊支架上；

所述第一组件包括第一驱动器、第二驱动器，所述第二组件包括第三驱动器和第四驱动器，所述第一驱动器和第二驱动器分别与所述第一碾压辊的两端连接，所述第三驱动器和第四驱动器分别与所述第二碾压辊的两端连接，所述第一驱动器和第二驱动器能够同时向第一碾压辊的两端施加远离所述第二碾压辊的拉力，使第一碾压辊的中部向第二碾压辊凸出，所述第三驱动器和第四驱动器能够同时向所述第二碾压辊的两端施加远离所述第一碾压辊的拉力，使第二碾压辊的中部向第一碾压辊凸出，从而改变第一碾压辊与第二碾压辊之间的间隙的形状。

8.根据权利要求6所述的电池极片的碾压设备，其特征在于，

所述箔材加热装置包括加热头、加热组件、导轨和第五驱动器，所述第五驱动器安装在所述导轨上，第五驱动器的驱动轴与所述加热组件相连，所述加热组件与所述加热头连接，所述加热头位于电池极片的上方，所述第五驱动器能够驱动所述加热组件带动所述加热头向所述电池极片靠近，使所述加热头对电池极片的箔材区域进行加热；

所述电极预热装置包括第一加热辊和第二加热辊，所述第二加热辊位于第一加热辊的正上方，所述第一加热辊中设有第一加热棒，所述第二加热辊中设有第二加热棒，所述电池极片张紧在所述第一加热辊和第二加热辊上；

所述厚度固化装置包括烘烤机构和冷却机构，所述烘烤机构包括箱体、温度探头和发热管，所述发热管和温度探头均设置在所述箱体内，所述箱体上开设有供电池极片通过的入口和出口，所述箱体的顶部开设有空气入口和空气出口；所述冷却机构包括冷却辊，所述冷却辊的一端设有冷却液入口，冷却辊的另一端设有冷却液出口，所述冷却辊的中部具有连通所述冷却液入口和冷却液出口的导流腔。

9.根据权利要求6所述的电池极片的碾压设备，其特征在于，

所述电极碾压装置还包括第一导管、第一连接管、第二导管和第二连接管；

所述第一碾压辊的内部设有第一半通孔，所述第一半通孔自所述第一碾压辊的一端向另一端延伸，所述第一导管自所述第一半通孔的开口插入所述第一半通孔中，所述第一导管的前端与所述第一半通孔的底部之间存在空隙，所述第一导管的后端设有第一加热介质入口，所述第一连接管与所述第一半通孔的开口连通，所述第一连接管上设有第一加热介质出口；

所述第二碾压辊的内部设有第二半通孔，所述第二半通孔自所述第二碾压辊的一端向另一端延伸，所述第二导管自所述第二半通孔的开口插入所述第二半通孔中，所述第二导管的前端与所述第二半通孔的底部之间存在空隙，所述第二导管的后端设有第二加热介质入口，所述第二连接管与所述第二半通孔的开口连通，所述第二连接管上设有第二加热介质出口。

10.根据权利要求6所述的电池极片的碾压设备，其特征在于，所述设备还包括检测装置、测厚装置、电极纠偏装置、放卷装置和收卷装置，所述放卷装置设置在所述箔材加热装置之前，所述收卷装置设置在所述厚度固化装置之后，所述电极纠偏装置设置在所述放卷装置与所述箔材加热装置之间，所述检测装置设置在所述碾压装置与所述厚度固化装置之间，所述测厚装置设置在所述厚度固化装置与所述收卷装置之间；

所述检测装置用于检测电池极片的不良区域并对所述不良区域的信息进行记录；所述测厚装置用于检测电池极片的厚度并对检测获得的厚度数据进行记录；

所述电极纠偏装置包括位置检测机构和位置调整机构，所述位置检测机构用于检测电池极片是否在预设位置上，所述位置调整机构用于在检测出所述电池极片不在所述预设位置上时，将所述电池极片调整至预设位置；

所述放卷装置用于装载由电池极片卷绕而成的电极料卷，电极料卷的放卷端依次穿过所述电极纠偏装置、所述箔材加热装置、所述电极预热装置、所述电极碾压装置、所述厚度固化装置和所述检测装置后装载于收卷装置上。