CN108893789B - 一种纤维状锂离子电池的喷丝装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维状锂离子电池的喷丝装置，它包括针型板和喷丝板，所述针型板的尾端设有连接头，针型板的前端设有进料组件，连接头内设有进料腔，所述进料腔的腔底开设有外层进料孔，针型板的左右两侧均分别设有内层左进料孔和内层右进料孔，外层进料孔贯穿进料组件，进料组件与内层左进料孔和内层右进料孔均相通，且进料组件插设在所述喷丝板的成型腔内，进料组件与成型腔相适配，针型板与喷丝板通过螺栓固定连接；本发明利用设于针型板与喷丝板之间相匹配的进料组件与成型腔，纤维状锂离子电池外层涂覆液通过进料孔进入成型腔与通过进料组件进入成型腔口的纤维状锂离子电池储电源液在成型腔口相汇纺成纤维状锂离子电池。
Description
技术领域
本发明涉及纤维状锂离子电池技术领域，具体涉及一种纤维状锂离子电池的喷丝装置。
背景技术
纳米科技、新能源、微电子和大数据等多学科的交叉与融合，孕育了一系列对社会和经济发展产生深远影响的新兴领域。例如，近年来兴起的可穿戴设备已成为继计算机、移动终端和智能终端之后的又一革命性创新技术。据著名市场研究机构 StrategyAnalytics 预测，到 2019 年可穿戴设备年产值将超过 5000 亿美元。储能器件是可穿戴设备的“心脏” ，但其传统的块状和薄膜状结构无法满足可穿戴设备在柔性、透气性、可穿戴等方面的要求。传统的储能器件也难以有效满足现代通讯、医疗、军事等广泛领域对电子设备微型化、轻量化、集成化的迫切需求。2013 年彭慧胜团队在国际上首次报道了纤维状纤维状锂离子电池，这些纤维状储能器件可以实现弯曲、拉伸甚至三维扭曲等较大变形，易于集成，并能通过成熟的纺织技术，形成具有良好柔性和高通透性的储能织物，能有效满足可穿戴设备的发展需要。这种具有良好柔性和高通透性的储能织物采用纤维状锂离子电池纺线设备上安装一种纤维状锂离子电池的喷丝装置制备而成；因此研制一种喷丝性能稳定、生产效率高的纤维状锂离子电池的喷丝装置变得尤为重要。
发明内容
本发明主要是解决现有的的技术问题，从而提供一种喷丝性能稳定、生产效率高、纺线均匀且可保证两根正负极储电丝相互独立的纤维状锂离子电池的
喷丝装置。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种纤维状锂离子电池的喷丝 装置，它包括针型板和喷丝板，所述针型板的尾端设置有与纤维状锂离子电池 纺线设备相连的连接头，针型板的前端设有进料组件，所述连接头呈柱状结构， 连接头的外周设有外螺纹，连接头内设有进料腔，所述进料腔的腔底开设有外 层进料孔，针型板的左右两侧均分别设有内层左进料孔和内层右进料孔，外层 进料孔贯穿进料组件，进料组件与内层左进料孔和内层右进料孔均相通，且进 料组件插设在所述喷丝板的成型腔内，进料组件与成型腔相适配，针型板与喷 丝板通过螺栓固定连接。本发明利用在针型板与喷丝板之间分别设置进料组件 与进料腔，且进料组件与进料腔相匹配，纤维状锂离子电池外层涂覆液由进料 腔通过外层进料孔进入成型腔，纤维状锂离子电池储电源液通过进料组件在成 型腔口汇合纺成纤维状纤维状锂离子电池。
作为优选，所述内层左进料孔和内层右进料孔的结构相同呈镜像分布，所述内层左进料孔和内层右进料孔的上段带有与纤维状锂离子电池纺线设备相连的内螺纹；纤维状纤维状锂离子电池的里层需要两根正负极的丝组成且同时两根丝互不干涉交缠，因此在针型板上同时开设内层左进料孔和内层右进料孔。
作为优选，所述进料组件呈一体式结构，进料组件包括设于针型板前部的进料凸台、设于所述进料凸台中心的进料凸头以及设于进料凸头顶端的左进料针管和右进料针管，左进料针管与右进料针管结构相同，左进料针管内设有贯穿左进料针管的左管流道，右进料针管内设有贯穿右进料针管的右管流道，左管流道与内层左进料孔相接通，右管流道与内层右进料孔相接通；进料组件呈一体式结构尤为重要，这种结构设置的优势在于通过在进料针管底部设置进料凸头增加了进料针管的强度，同时缩短了进料针管的长度，且便于加工；另外
保证左进料针管与左管流道的同心度，以及右进料针管与右管流道的同心度； 左进料针管和右进料针管之间具有间隙，因此左管流道和右管流道内的纤维状锂离子电池储电源液无法相汇。
作为优选，所述左进料针管 23 和右进料针管 24 为可拆卸的，所述进料凸
头 22 上开设有 2 个插孔供所述左进料针管 23 和右进料针管 24 插设；这种结构的优势在于便于加工。
作为优选，所述外层进料孔垂直贯穿所述进料凸台，外层进料孔的数量为 4 个，4个所述外层进料孔环绕进料凸头均匀分布在进料凸台上，所述进料凸头呈圆锥台型结构；在进料腔的腔底开设 4 个外层进料孔且均匀分布，其目的在于
纤维状锂离子电池外层涂覆液可同时从 4 个外层进料孔进入，进料量大、流速高且均流的效果。
作为优选，所述成型腔呈漏斗型结构，所述成型腔包括设于成型腔上段的连接孔、设于成型腔中段的料液缓冲腔以及设于成型腔下段的成型孔，且所述成型孔与料液缓冲腔相通，所述成型孔贯穿所述喷丝板；成型腔呈漏斗形结构且分为上中下 3 段，设于上段的连接孔便于成型腔与进料凸台相匹配安装，设于中段的料液缓冲腔便于外层涂覆液的均流以及液体进入缓冲相汇，设于下段的成型孔便于最终外层涂覆液与内层储电液相汇进入冷却设备成型，使得最终纤维状纤维状锂离子电池纺线成型。
作为优选，所述进料凸台呈圆柱型结构，进料凸台与所述连接孔相适配， 为便于进料凸台与连接孔安装，沿连接孔的顶部一圈倒有圆角；另外，在连接孔顶部倒一圈圆角使得针型板与喷丝板彼此更加贴合。
作为优选，所述喷丝板的底部设有成型凸台，所述成型凸台呈圆锥台结构， 所述成型孔贯穿成型凸台且彼此同心；左进料针管和右进料针管插设在所述成
型孔内，左进料针管与右进料针管之间的间距为 0.4mm，左进料针管和右进料针管的管底平面与所述成型凸台的平面相持平；左进料针管与右进料针管之间的间距为0.4mm 使得喷丝成型期间，避免左进料针管与右进料针管的管内的内层储电液相互交汇确保纤维状纤维状锂离子电池正负极的正常使用，同时左进料针管和右进料针管的管底平面与所述成型凸台的平面相持平确保成型时外层涂覆液与内层储电液的交合次序不混乱。
作为优选，所述针型板和喷丝板上各设有 2 个销孔，2 个销孔呈镜像分布， 针型板与喷丝板通过插设在销孔内的定位销彼此安装配合；通过在针型板与喷丝板之间设置定位销进行固定定位可确保针型板与喷丝板的同心度。
作为优选，所述针型板和喷丝板上分别设有相对应的螺纹孔和安装孔，螺纹孔的数量为 4 个均匀分布在针型板上的四周，安装孔的数量为 4 个均匀分布
在喷丝板上的四周；在针型板与喷丝板之间通过 4 个螺栓固定的结构使得针型板与喷丝板的固定连接更平稳以及受力均匀，彼此贴合紧密。
附图说明
图 1 是本发明的立体结构示意图；
图 2 是本发明的立体分解结构示意图；
图 3 是本发明的针型板的后视图； 图 4 是图 3 的 A-A 剖视图；
图 5 是本发明的针型板的立体结构示意图；
图 6 是本发明的喷丝板的主视图； 图 7 是图 6 的 B-B 剖视图；
图 8 是本发明的喷丝板的立体结构示意图；
图 9 是本发明的主视图；
图 10 是图 9 的 A 向局部放大图；
图中所示：1.针型板，11.连接头，12.进料腔，13.外层进料孔，14.内层左进料孔，15.内层右进料孔，2.进料组件，21.进料凸台，22.进料凸头，23. 左进料针管，231.左管流道，24.右进料针管，241.右管流道，3.喷丝板，31. 成型腔，32.连接孔，33.料液缓冲腔，34.成型孔，35.成型凸台，4.销孔，5. 螺纹孔，6.安装孔。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例一为：一种纤维状锂离子电池的喷丝装置，如图 1 和图 2 所示：它
包括针型板 1 和喷丝板 3，针型板 1 的尾端设置有与纤维状锂离子电池纺线设备
相连的连接头 11，针型板 1 的前端设有进料组件 2，进料组件 2 呈一体式结构， 如图 2 和图 4 所示：进料组件 2 包括设于针型板 1 前部的进料凸台 21、设于所
述进料凸台 21 中心的进料凸头 22 以及设于进料凸头 21 顶端的左进料针管23
和右进料针管 24，左进料针管 23 与右进料针管 24 结构相同，左进料针管 23内
设有贯穿左进料针管 23 的左管流道 231，右进料针管 24 内设有贯穿右进料针管
24 的右管流道 241，左管流道 231 与内层左进料孔 14 相接通，右管流道 241与
内层右进料孔 15 相接通；左进料针管 23 和右进料针管 24 之间具有间隙，因此
左管流道 231 和右管流道 241 内的纤维状锂离子电池储电源液无法相汇；进料
组件 2 呈一体式结构尤为重要，这种结构设置的优势在于通过在进料针管底部
设置进料凸头 22 增加了进料针管的强度，同时缩短了进料针管的长度；另外保
证左进料针管 23 与左管流道 231 的同心度，以及右进料针管 24 与右管流道241
的同心度；左进料针管 23 和右进料针管 24 之间具有间隙，因此左管流道 231
和右管流道 241 内的纤维状锂离子电池储电源液无法相汇。如图 2、图 3、图 4
和图 5 所示：针型板 1 的左右两侧均分别设有内层左进料孔 14 和内层右进料孔
15，内层左进料孔 14 和内层右进料孔 15 的结构相同呈镜像分布，内层左进料
孔 14 和内层右进料孔 15 的上段带有与纤维状锂离子电池纺线设备相连的内螺纹；纤维状纤维状锂离子电池的里层需要两根正负极电丝组成且同时两根丝互不干涉交缠，因此在针型板 1 上同时开设内层左进料孔 14 和内层右进料孔 15。
如图 2、图 4 和图 5 所示：连接头 11 呈柱状结构，连接头 11 的外周设有外螺纹， 连接头 11 内设有进料腔 12，进料腔 12 的腔底开设有外层进料孔 13，外层进料孔13 垂直贯穿进料凸台 21，外层进料孔 13 的数量为 4 个，4 个外层进料孔 13
环绕进料凸头 22 均匀分布在进料凸台 21 上；在进料腔 12 的腔底开设 4 个外层
进料孔 13 且均匀分布，其目的在于纤维状锂离子电池外层涂覆液可同时从 4个
外层进料孔 13 进入，进料量大、流速高且均流的效果。
如图 2 所示：进料组件 2 插设在喷丝板 3 的成型腔 31 内，进料组件 2 与成
型腔 31 相适配，具体地为如图 6、图 7 和图 8 所示：成型腔 31 呈漏斗型结构，
成型腔 31 包括设于成型腔 31 上段的连接孔 32、设于成型腔 31 中段的料液缓冲
腔 33 以及设于成型腔 31 下段的成型孔 34，且成型孔 34 与料液缓冲腔 33相通，
成型孔 34 贯穿喷丝板 3；成型腔 31 呈漏斗形结构且分为上中下 3 段，设于上段
的连接孔 32 便于成型腔 31 与进料凸台 21 相匹配安装，设于中段的料液缓冲腔
33 便于外层涂覆液的均流以及液体进入缓冲相汇，设于下段的成型孔 34 便于最终外层涂覆液与内层储电液相汇进入冷却设备成型，使得最终纤维状纤维状锂离子电池纺线成型；如图 2 和图 4 所示：进料凸台 21 呈圆柱型结构，进料凸台
21 与连接孔 32 相适配，为便于进料凸台 21 与连接孔 32 安装，沿连接孔 32的
顶部一圈倒有圆角；另外，在连接孔 32 顶部倒一圈圆角使得针型板 1 与喷丝板
3 彼此更加贴合；如图 1、图 2 和图 7 所示；喷丝板 3 的底部设有成型凸台35，
成型凸台 35 呈圆锥台结构，成型孔 34 贯穿成型凸台 35 且彼此同心；如图 9和
图 10 所示：左进料针管 23 和右进料针管 24 插设在成型孔 34 内，左进料针管
23 与右进料针管 24 之间的间距为 0.4mm，左进料针管 23 和右进料针管 24的管
底平面与成型凸台 35 的平面相持平；左进料针管 23 与右进料针管 24 之间的间距为 0.4mm 使得喷丝成型期间，避免左进料针管 23 与右进料针管 24 的管内的内层储电液相互交汇确保纤维状纤维状锂离子电池正负极的正常使用，同时左进料针管 23 和右进料针管 24 的管底平面与成型凸台 35 的平面相持平确保成型时外层涂覆液与内层储电液的交合次序不混乱。
如图 1、图 2、图 3 和图 6 所示：针型板 1 和喷丝板 3 上各设有 2 个销孔 4，
针型板 1 与喷丝板 3 通过插设在销孔 4 内的定位销彼此安装配合；通过在针型
板 1 与喷丝板 3 之间设置定位销进行固定定位可确保针型板 1 与喷丝板 3的同
心度；针型板 1 和喷丝板 3 上分别设有相对应的螺纹孔 5 和安装孔 6，螺纹孔5
的数量为 4 个均匀分布在针型板 1 上的四周，安装孔 6 的数量为 4 个均匀分布
在喷丝板 3 上的四周；在针型板 1 与喷丝板 3 之间通过 4 个螺栓固定的结构使
得针型板 1 与喷丝板 3 的固定连接更平稳以及受力均匀，彼此贴合紧密。
一种纤维状锂离子电池的喷丝装置的工作原理：如图 1 和图 2 所示：首先： 由设于针型板上的连接头通过螺纹与锂离子电池纺线设备相连，纤维状锂离子 电池外层涂覆液从进料腔通过进料孔进入成型腔中段的料液缓冲腔，纤维状锂 离子电池外层涂覆液在料液缓冲腔内缓冲均流直至进入设于所述成型的下段的 成型孔；而成型孔内插设有左进料针管和右进料针管，纤维状锂离子电池储电 源液由针型板左右两侧的内层左进料孔和内层右进料孔同时通过左管流道和右
管流道进入，与纤维状锂离子电池外层涂覆液在成型孔口部汇合纺成纤维状锂离子电池；另外插设在成型孔内的左进料针管和右进料针管之间具有 0.4mm 的间距因此所纺线成型的纤维状锂离子电池内包含独立的两丝互不交汇；本发明的特点在于喷丝性能稳定、生产效率高且尤为重要的是左进料针管和右进料针管之间具有 0.4mm 的间距使得所纺线的纤维状锂离子电池内包含独立的两丝且互不交汇，保证纤维状锂离子电池优质可靠的使用性能。
Claims (7)
1.一种纤维状锂离子电池的喷丝装置，它包括针型板（1）和喷丝板（3），其特征在于：所述针型板（1）的尾端设置有与锂电池纺线设备相连的连接头（11），针型板（1）的前端设有进料组件（2），所述连接头（11）呈柱状结构，连接头（11）的外周设有外螺纹，连接头（11）内设有进料腔（12），所述进料腔（12）的腔底开设有外层进料孔（13），针型板（1）的左右两侧均分别设有内层左进料孔（14）和内层右进料孔（15），外层进料孔（13）贯穿进料组件（2），进料组件（2）与 内层左进料孔（14）和内层右进料孔（15）均相通，且进料组件（2）插设在所述喷丝板（3）的成型腔内，进料组件（2）与成型腔（31）相适配，针型板（1）与喷丝板（3）通过螺栓固定连接；
所述内层左进料孔（14）和内层右进料孔（15）的结构相同且呈镜像对称分布， 所述内层左进料孔（14）和内层右进料孔（15）的上段带有与锂电池纺线设备相连的内螺纹；
所述进料组件（2）呈一体式结构，进料组件（2）包括设于针型板（1）前部的进料凸台（21）、设于所述进料凸台（21）中心的进料凸头（22）以及设于进料凸头（22）顶端的左进料针管（23）和右进料针管（24），左进料针管（23）与右进料针管（24）结构相同，左进料针管（23）内设有贯穿左进料针管（23）的左管流道（231），右进料针管（24）内设有贯穿右进料针管（24）的右管流道（241），左管流道（231）与内层左进料孔（14）相接通，右管流道（241）与内层右进料孔（15）相接通；
所述成型腔（31）呈漏斗型结构，所述成型腔（31）包括设于成型腔（31）上段的连接孔（32）、设于成型腔（31）中段的料液缓冲腔（33）以及设于成型腔（31）下段的成型孔（34），且所述成型孔（34）与料液缓冲腔（33）相通，所述成型孔（34）贯穿所述喷丝板（3）；
左进料针管（23）和右进料 针管（24）插设在所述成型孔（34）内，左进料针管（23）与右进料针管（24） 之间的间距为 0.4mm；
纤维状锂离子电池储电 源液由针型板左右两侧的内层左进料孔和内层右进料孔同时通过左管流道和右管流道进入，与纤维状锂离子电池外层涂覆液在成型孔口部汇合纺成纤维状锂离子电池；另外插设在成型孔内的左进料针管和右进料针管之间具有 0.4mm 的间距因此所纺线成型的纤维状锂离子电池内包含独立的两丝互不交汇。
2.根据权利要求 1 所述的一种纤维状锂离子电池的喷丝装置，其特征在于： 所述外层进料孔（13）垂直贯穿所述进料凸台（21），外层进料孔（13）的数量为4 个，4 个所述外层进料孔（13）环绕进料凸头（22）均匀分布在进料凸台（21） 上，所述进料凸头（22）呈圆锥台型结构。
3.根据权利要求 1 或 2 所述的一种纤维状锂离子电池的喷丝装置，其特征在于：所述左进料针管（23）和右进料针管（24）为可拆装的，所述进料凸头（22） 上开设有 2 个插孔供所述左进料针管（23）和右进料针管（24）插设。
4.根据权利要求 1 或 2 或 3 所述的一种纤维状锂离子电池的喷丝装置，其特征在于：所述进料凸台（21）呈圆柱型结构，进料凸台（21）与所述连接孔（32） 相适配，沿连接孔（32）的顶部一圈倒有圆角。
5.根据权利要求 4 所述的一种纤维状锂离子电池的喷丝装置，其特征在于： 所述喷丝板（3）的底部设有成型凸台（35），所述成型凸台（35）呈圆锥台结构，所述成型孔（34）贯穿成型凸台（35）且彼此同心；左进料针管（23）和右进料针管（24）的管底平面与所述成型凸台（35）的平面相持平。
6.根据权利要求 1 或 2 或 3所述的一种纤维状锂离子电池的喷丝装置，其特征在于：所述针型板（1）和喷丝板（3）上各设有 2 个销孔（4），针型板（1）与喷丝板（3）通过插设在销孔（4）内的定位销彼此安装配合；通过在针型板（1）与喷丝板（3）之间设置定位销进行固定定位可确保针型板（1）与喷丝板（3）的同心度。
7.根据权利要求 6 所述的一种纤维状锂离子电池的喷丝装置，其特征在于：所述针型板（1）和喷丝板（3）上分别设有相对应的螺纹孔（5）和安装孔（6），螺纹孔（5）的数量为 4 个均匀分布在针型板（1）上的四周，安装孔（6）的数量为 4 个均匀分布在喷丝板（3）上的四周。
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