CN108296122A - 一种适合于多孔基材的微凹涂布装置及涂布方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适合于多孔基材的微凹涂布装置，包括基材，沿基材行进方向依次布置的放卷机辊、导向辊、烘箱、至少两个牵引辊、收卷机辊，所述导向辊位于基材上方，沿基材行进方向依次包括第一导向辊和第二导向辊，在基材下方位于第一导向辊和第二导向辊之间处设置有涂布时紧贴基材的微细凹印辊；所述位于微细凹印辊与第二导向辊之间的基材在第二导向辊向下的压力作用下形成一偏离水平方向的夹角α，且0°<α<5°。本发明还公开了该涂布装置的涂布方法。基材波动小，防止漏料，涂布效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种基材的涂布装置，特别是适合于锂离子电容器制作时所使用的多孔基材的微凹涂布装置及其涂布方法。
背景技术
锂离子电池或锂离子电容器的生产过程中，将涉及到多孔箔材的使用，多孔箔材在确保锂离子电容器的预嵌锂工艺更好进行的同时将提供更好的功率特性，其中对产品影响最大的便是前端工序搅料和涂布，涂布质量的好坏将直接影响到产品质量的好坏，涂布和搅料技术密切相关，通过调节浆料的参数，将浆料均匀涂覆在基材(铜箔或铝箔)的正反面。现有涂布方法是采用挤压式涂布的方式，将涂布头设置在基材的上方或侧方，即浆料涂布在基材的上面或下面，或者同时将涂布头设置在箔材的侧方和下方，上下两面同时涂布。这对于普通的无孔基材而言不会出现工艺缺陷，但对于多孔基材，由于浆料的重力作用，浆料极易从基材的孔隙中渗漏，这不但影响基材的涂布工艺，造成基材涂布不均匀，而且渗漏的浆料由于未及时烘干而玷污涂布辊，无法正常生产。此外，传统涂布工艺中，涂布头设置在烘箱的头部位置处，如专利文献CN 103567116B和CN 102744183A所述，这种涂布方式存在一定的缺陷。由于烘箱内较大的空气流速，基材在行进过程中会出现波动，进而造成基材涂布不均匀，在后期使用过程中容易造成局部形成锂枝晶，从而影响产品一致性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种适合于多孔基材的微凹涂布装置以及对应的涂布方法，使用该装置在多孔基材上进行涂布避免多孔基材涂布不均匀以及漏料污染涂布辊的工艺缺陷。
为解决上述技术问题，本发明首先公开了一种适合于多孔基材的微凹涂布装置，包括基材，沿基材行进方向依次布置的放卷机辊、导向辊、烘箱、至少两个牵引辊、收卷机辊，所述导向辊位于基材上方，沿基材行进方向依次包括第一导向辊和第二导向辊，在基材下方位于第一导向辊和第二导向辊之间处设置有涂布时紧贴基材的微细凹印辊；所述位于微细凹印辊与第二导向辊之间的基材在第二导向辊向下的压力作用下形成一偏离水平方向的夹角α，且0°<α<5°。α角的存在，可以使第二导向辊对基材起到良好的导向作用，在进行涂布作业时，基材波动越小，涂布均一性越好，并顺利进入烘箱，但是如果该α角设置过大，则会导致第二导向辊对基材的向下的压力过大，使其在导向过程中，会黏上涂布于基材上的涂布液，第二导向辊受到污染，并进一步污染基材，影响涂布效果。
进一步地，所述第一导向辊位于初始位置时，基材与微细凹印辊之间为非触碰状态；涂布时，第一导向辊纵向下移，使基材下侧紧贴微细凹印辊。第一导向辊在初始状态时，基材与微细凹印辊之间不触碰，而是有一定的距离，可使基材方便、顺利空载至该涂布装置中。而且第一导向辊可以下移操作，则可进一步调整基材的绷紧程度，以提高涂布效果。
进一步地，所述烘箱内设置有对基材从上下两侧同时进行干燥的鼓风干燥设备。
进一步地，所述烘箱分为两段，前段为从一侧对基材进行干燥的红外线干燥段，后段为从上下两侧同时对基材进行干燥的鼓风干燥段。前段的红外线干燥可避免鼓风干燥将浆料沿孔吹出，造成涂覆不均匀，影响涂布质量。
进一步地，所述基材在烘箱内水平通过。
进一步地，所述放卷机辊有两个或两个以上。用于将基材卷出，增加放卷机辊可以保证基材在行进方向的平整度，使涂覆更为均匀。
进一步地，所述基材为铜箔，铝箔，镍箔，钢网或隔膜中的任意一种。
进一步地，在所述的至少两个牵引辊之间设置有使基材由水平向上倾斜的支撑辊。牵引辊作为基材的牵引系统，使基材沿着收卷机辊卷绕方向行进。支撑辊则使基材经牵引辊出来后处于绷紧状态，减少涂布过程中的基材波动，涂覆质量更高。
本发明还公开了一种用如前所述的涂布装置对基材的涂布方法，
(1)、基材随放卷机辊卷出，从第一导向辊和第二导向辊下方进入后，第一导向辊下移，使基材下方触碰微细凹印辊；
(2)、微细凹印辊沿基材行进反方向旋转，将涂布液涂布至基材上；
(3)、经过涂布后的基材水平进入烘箱干燥；
(4)、经烘箱干燥后，基材由牵引辊牵引后，通过收卷机辊卷入；或经牵引辊牵引后于支撑辊的支撑下向上倾斜，再经牵引辊牵引后通过收卷机辊卷入。
进一步地，所述基材上涂布液的涂布厚度为0.5～20μm。
用于锂离子电池或锂离子电容器生产的基材涂布所用的涂布液中一般含有电化学活性材料、导电剂、粘接剂以及溶剂。其中，电化学活性物质有活性炭，人造石墨，天然石墨，中间相碳微球，软碳，硬碳或石墨烯；导电剂有导电炭黑、导电石墨、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管或VGCF(气相生长炭纤维)；溶剂有NMP(N-甲基吡咯烷酮)、或去离子水；粘结剂有PVDF(聚偏氟乙烯)、CMC(羧甲基纤维素)、SBR(丁苯橡胶)、PTFE(聚四氟乙烯)或PVP(聚乙烯吡咯烷酮)。目前公开的涂布液均可采用本发明的装置和方法进行涂布。
本发明采用微凹涂布法进行涂布，采用没有背辊的结构，涂布面缺陷较少，通过导向辊单辊下移控制基材与微细凹印辊之间的触碰状态，并使位于微细凹印辊和第二导向辊之间的基材与水平方向之间形成一特定的夹角以减少基材波动。在涂布后经过第二导向辊的微压作用下快速进入到烘箱，防止漏料的发生。采用两段式烘烤方式，在保证了烘烤质量同时又保证了涂布的均匀性。
附图说明
图1为实施例1中第一导向辊位置未下移时的结构示意图；
图2为实施例1中第一导向辊位置下移后对基材进行涂布时的结构示意图；
图3为图2在A处，即第一导向辊下移后，基材与水平方向的夹角α的放大示意图；
图4为夹角α的进一步放大结构示意图；
图5为实施例2中第一导向辊位置未下移时的结构示意图；
图6为实施例2中第一导向辊位置下移后对基材进行涂布时的结构示意图；
图7为实施例3中第一导向辊位置未下移时的结构示意图；
图8为实施例3中第一导向辊位置下移后对基材进行涂布时的结构示意图；
图9为实施例4中第一导向辊位置未下移时的结构示意图；
图10为实施例4中第一导向辊位置下移后对基材进行涂布时的结构示意图。
图中附图标记，1-放卷机辊；2-基材；3-第一导向辊；4-第二导向辊；5-微细凹印辊；6-涂布槽；6.1-涂布液；7-烘箱；7.1-红外线干燥段；7.1.1-红外线；7.2-鼓风干燥段；8-牵引辊；9-收卷机辊；10-支撑辊。
具体实施方式
下面结合实施例，更具体地阐述本发明的内容。本发明的实施并不限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通或改变都应在本发明的保护范围内。
实施例1：
如图1所示，本实施例的适合于多孔基材的微凹涂布装置，包括基材2，放卷机辊1，第一导向辊3，第二导向辊4，微细凹印辊5，置于涂布槽6内的涂布液6.1，烘箱7，三个牵引辊8和收卷机辊9。本实施例中，基材2采用多孔铜箔。基材2通过放卷机辊1斜向下卷出，再横向经过第一导向辊3，微细凹印辊5，第二导向辊4(基材2位于第一导向辊3和第二导向辊4下方，微细凹印辊5的上方)，水平通过烘箱7后，由牵引辊8牵引之后由收卷机辊9卷入。第一导向辊3的初始位置较高，且高于第二导向辊4，如图1所示，该状态下基材2的下侧不触碰微细凹印辊5，将基材2空载到一定位置后，第一导向辊3下移，使基材2的下侧紧贴微细凹印辊5，如图2、图3、图4所示。此时位于微细凹印辊5与第二导向辊4之间的这一段基材2，一端受到微细凹印辊5向上顶的作用力，另一端受到第二导向辊4向下的微压作用，基材2呈倾斜状态，图2-4中显示为左端高，右端低，与水平方向的夹角0°<α<5°。防止基材2在行进过程中波动。涂布液6.1置于涂布槽6内，位于微细凹印辊5下方，使微细凹印辊5能接触涂布液6.1。微细凹印辊5采用与基材2行进方向相反的旋转方向，旋转过程中携带涂布液6.1，并涂布至基材2上。
基材2经第二导向辊4微压导向后即进入烘箱7，烘箱7采用的是鼓风干燥方式且从上下两个方向对基材2进行干燥。本实施例中放卷机辊1为1个，可以增加放卷机辊1的数量，以保证基材2在行进方向的平整度，使涂覆更为均匀。牵引辊8作为基材2的牵引系统，将基材2沿着收卷机辊9卷绕方向行进，本实施例中牵引辊8有三个，前两个水平设置于基材2的下方，使基材2从水平方向被牵引出，第三个设置于基材2上方且位置低于前两个，增加牵引辊8的个数可以进一步保证基材2行进的平整度。
实施例2：
本实施例的适合于多孔基材的凹版涂布装置如图5、6所示。该装置与实施例1中的不同之处在于基材2从烘箱7出来后先在水平方向受到牵引辊8的牵引作用，再受到支撑辊10的支撑作用(支撑辊10位于基材2下方，将基材2往上顶)，使其从水平方向向上倾斜方式行进，使基材2绷紧，可减少基材2的振动，确保涂覆均匀性。本实施例中牵引辊8数量采用两个，第一个位于支撑辊10的前方、基材2上方，保证基材2从水平方向受到牵引，第二个位于支撑辊10的后方，将经过支撑辊10的基材2其他未述及部分同实施例1。
实施例3：
本实施例的适合于多孔基材的凹版涂布装置，如图7,8所示。该装置与实施例1中的不同之处在于烘箱7由红外线干燥段7.1和鼓风干燥段7.2组成。基材2依次经过烘箱7的红外线干燥段7.1和鼓风干燥段7.2水平通过。其中红外线干燥段7.1采用红外干燥装置，红外线7.1.1从基材2的一侧对基材2进行干燥。红外干燥可避免鼓风干燥将浆料沿孔吹出，造成涂覆质量降低，待涂布液6.1干燥到一定程度，基材2进入鼓风干燥段7.2，鼓风干燥段7.2采用的是鼓风干燥方式，且红外线干燥段7.1从一侧对基材2进行干燥(由于涂布液6.1涂布在基材2的下侧，因此以基材2下方进行红外线干燥最佳)，鼓风干燥段7.2则从上下两侧对基材2进行干燥，其他未述及部分同实施例1。
实施例4：
本实施例的适合于多孔基材的涂布装置，如图9,10所示。该装置与实施例3不同之处在于烘箱7后方设置有两个牵引辊8和一个支撑辊10，支撑辊10位于两个牵引辊8之间。其中位于支撑辊10前方的牵引辊8设置于基材2的上方，使基材2从两段式的烘箱7的红外线干燥段7.1和鼓风干燥段7.2中被水平牵引出来，支撑辊10再从基材2下方，将基材2往上顶，使基材2从水平方向向上倾斜方式行进，可减少基材振动，确保涂覆均匀性，其他未述及部分同实施例3。
以上各实施例所述装置对基材的涂布方法为：
(1)、基材2随放卷机辊1斜向下卷出，从第一导向辊3和第二导向辊4下方横向进入后，第一导向辊3下移至略低于第二导向辊处，使基材2下方触碰微细凹印辊5；
(2)、微细凹印辊5沿基材2行进反方向旋转，将涂布液6.1涂布至基材2上，厚度0.5～20μm；
(3)、经过涂布后的基材2进入烘箱7干燥；
(4)、经烘箱7干燥后，基材2由牵引辊8牵引后，通过收卷机辊9卷入。
为方便描述，本发明中定义基材2行进过程中先达到的位置为前，后达到的位置为后。
Claims (10)
1.一种适合于多孔基材的微凹涂布装置，包括基材，沿基材行进方向依次布置的放卷机辊、导向辊、烘箱、至少两个牵引辊、收卷机辊，其特征在于：所述导向辊位于基材上方，沿基材行进方向依次包括第一导向辊和第二导向辊，在基材下方位于第一导向辊和第二导向辊之间处设置有涂布时紧贴基材的微细凹印辊；所述位于微细凹印辊与第二导向辊之间的基材在第二导向辊向下的压力作用下形成一偏离水平方向的夹角α，且0°<α<5°。
2.根据权利要求1所述的适合于多孔基材的微凹涂布装置，其特征在于：所述第一导向辊位于初始位置时，基材与微细凹印辊之间为非触碰状态；涂布时，第一导向辊纵向下移，使基材下侧紧贴微细凹印辊。
3.根据权利要求1所述的适合于多孔基材的微凹涂布装置，其特征在于：所述烘箱内设置有对基材从上下两侧同时进行干燥的鼓风干燥设备。
4.根据权利要求1所述的适合于多孔基材的微凹涂布装置，其特征在于：所述烘箱分为两段，前段为从一侧对基材进行干燥的红外线干燥段，后段为从上下两侧同时对基材进行干燥的鼓风干燥段。
5.根据权利要求1、3或4所述的适合于多孔基材的微凹涂布装置，其特征在于：所述基材在烘箱内水平通过。
6.根据权利要求1所述的适合于多孔基材的微凹涂布装置，其特征在于：所述放卷机辊有两个或两个以上。
7.根据权利要求1所述的适合于多孔基材的微凹涂布装置，其特征在于：所述基材为铜箔，铝箔，镍箔，钢网或隔膜中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的适合于多孔基材的微凹涂布装置，其特征在于：在所述的至少两个牵引辊之间设置有使基材由水平向上倾斜的支撑辊。
9.一种采用如权利要求1-8任意一项所述的涂布装置对基材的涂布方法，其特征在于：
(1)、基材随放卷机辊卷出，从第一导向辊和第二导向辊下方进入后，第一导向辊下移，使基材下侧触碰微细凹印辊；
(2)、微细凹印辊沿基材行进反方向旋转，将涂布液涂布至基材上；
(3)、经过涂布后的基材水平进入烘箱干燥；
(4)、经烘箱干燥后，基材由牵引辊牵引后，通过收卷机辊卷入；或经牵引辊牵引后于支撑辊的支撑下向上倾斜，再经牵引辊牵引后通过收卷机辊卷入。
10.根据权利要求9所述的涂布方法，其特征在于，所述基材上涂布液的涂布厚度为0.5～20μm。
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