CN109648249B - 一种射线式铜箔检修补正设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射线式铜箔检修补正设备，包括与铜箔生产设备连接的铜箔检修补正设备，所述铜箔检修补正设备包括依次设置的：X光射线探伤仪；与X光射线探伤仪连接的监控主机；与X光射线探伤仪连接的铜箔修补台，所述铜箔修补台上设置有激光切割机、喷洒N目铜粉的喷粉打印机以及使铜粉吸附到铜箔上的静电产生器；抹平刮；激光加热器；辊压机构。本发明通过X光射线探伤仪发现缺陷并修补缺陷，保证铜箔的品质，产生高质量的均匀度高的，表面缺陷小的铜箔。

Description

一种射线式铜箔检修补正设备

技术领域

本发明涉及铜箔修补领域，尤其涉及一种射线式铜箔检修补正设备。

背景技术

近年来随着铜箔装备水平的提升和制造技术的进步，电解铜箔的物理、化学、机械和冶金等性能得到大幅提高,再加上生产控制连续、生产效率较高、价格相对便宜等优势,因此，采用高性能电解铜箔代替压延铜箔已在锂电池实际生产中得以广泛应用，目前,国内外大部分锂离子电池厂家都采用电解铜箔作为锂电池的负极集流体。

铜箔在锂电池中既充当负极活性物质的载体,又充当负极电子流的收集与传输体, 因此电解铜箔的抗拉强度、延伸性、致密性、表面粗糙度、厚度均匀性及外观质量等对锂离子电池负极制作工艺和锂离子电池的电化学性能有着很大的影响。

由于锂电池铜箔在性能方面，要求铜箔具有缺陷少、晶粒细、抗氧化性好、耐折性好、表面粗糙度低、抗拉强度高及延展性高等特点，因此，锂电池铜箔厚度、标重、抗拉强度、常温延伸率、粗糙度等需要达到指标。

铜箔是生产动力锂电池不可或缺的关键材料之一，其品质的优劣直接影响到电池工艺和性能。6μm锂离子电池是新能源汽车、以智能手机为代表的3C行业、笔记本电脑、ESS储能系统、航天等产品电池的核心材料。但这一领域的技术长期被美国、日本、韩国等国所垄断，目前，锂电铜箔产品追求轻薄化成为趋势。随着6微米锂电铜箔的应用量正在日趋增长， 铝箔产品在从8微米向6微米进行转变。6微米铜箔最大的特点是薄，这让很多铜箔制造企业望而却步，能发挥6微米铜箔优势的电池企业屈指可数。

电铜箔作为锂电池负极集流体，占锂电池成本的5%-8%，是一款重要的锂电材料，受新能源汽车爆发驱动动力电池市场需求增长，锂电铜箔产能紧俏，从技术角度而言，动力电池企业为满足下游续航里程需求、降本增效，对锂电铜箔的薄型化的需求趋势愈演愈烈，相比于8μm锂电铜箔，6μm的产品是当下动力电池企业竞相追逐的热点，但从实际应用情况来看，6μm锂电铜箔在动力电池企业的应用中却并没有达到预期，一是国内能够稳定量产6μm的铜箔企业不多；二是动力电池企业在导入过程中遇到诸如断箔、模切铜粉等多个技术难题需要解决。目前，6μm锂电铜箔正值“物以稀为贵”的阶段，来自国内多家锂电铜箔企业的反馈是，去年年底受宁德时代、沃特玛等大客户对6μm产品需求影响，很多铜箔企业纷纷加码布局，但实际上，到目前为止能够稳定量产并且满足动力电池企业高柔性、高抗压等性能需求的6μm锂电铜箔企业屈指可数，市场产能供给有限。除此之外，动力电池企业导入6μm的过程也远没有业内预期的那么快，6μm锂电铜箔的厚度恰如人类一根头发的十分之一，从铜箔企业和电池企业处了解到，动力电池企业此前从未使用过如此轻薄的铜箔，在涂布、模切、冷压、烘烤等环节都遭遇不小挑战。比如目前，切掉铜粉就是令动力电池企业最为头疼的一道难题。

锂电池中的铜箔对锂电池性能会造成很大的影响：1.表面粗糙大的电解铜箔与石墨等负极活性物质的接触性差，易产生涂布活性物质的脱落，直接影响电池寿命；2、当铜箔抗拉强度较高时，铜箔较硬，在将含有石墨活性物质的负极进行轧辊的过程中，铜箔无足够变形以适应活性物质表面特性，两者的接触性能变差；相反，抗拉强度较低时易使电极尺寸稳定性和平整性变差，易产生铜箔断裂。这些将导致负极材料成品率下降，影响电池容量、内阻及寿命；3、高性能锂电池的铜箔必须有足够的延伸率，如果延伸率低，在轧辊工序中铜箔将产生内应力，出现分裂，影响电池容量等；4、用于锂电池的铜箔外观必须洁净、平整，不允许有任何条纹、表面凹陷、斑点和机械拉伤，否则容易导致铜箔附着力下降，涂布出现漏箔点，两面涂布量不等；5、厚度均匀性对负极活性物质涂布量有直接影响。

因为有缺陷的铜箔用到锂离子电池上，锂离子电池容易被击穿，会产生爆炸危险，修补铜箔缺陷会大幅降低产生的危险，在电池电化学反应过程中，因为铜箔的表面均匀度比较高，不容易产生局部腐蚀过多的情况。

基于上述情况，有必要研究一种铜箔修补补正设备，保证铜箔的品质。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种射线式铜箔检修补正设备，通过X光射线探伤仪发现缺陷并修补缺陷，保证铜箔的品质，产生高质量的均匀度高的，表面缺陷小的铜箔。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种射线式铜箔检修补正设备，包括与铜箔生产设备连接的铜箔检修补正设备，所述铜箔检修补正设备包括依次设置的：

X光射线探伤仪，包括X光发射器和X光接收器，用于通过X射线穿透所述铜箔并判断铜箔的缺陷；

与X光射线探伤仪连接的监控主机，所述监控主机设置有铜箔缺陷分析软件，所述铜箔缺陷分析软件用于分析铜箔缺陷，并将铜箔缺陷进行形状和位置的标定；

与X光射线探伤仪连接的铜箔修补台，所述铜箔修补台上设置有用于根据标定的铜箔缺陷将缺陷位置切割的激光切割机、用于将铜箔缺陷位置喷洒N目铜粉的喷粉打印机以及使铜粉吸附到铜箔上的静电产生器；

抹平刮，用于将铜箔缺陷位置上喷洒的铜粉与铜箔的厚度抹平，抹平凸凹；

激光加热器，用于加热修补的区域；

辊压机构，用于辊压所述修补的区域。

作为优选，所述铜箔缺陷分析软件标定包括现实标定和虚拟标定。

作为优选，所述激光切割机包括铜箔缺陷位置局部切割或铜箔缺陷位置整体切割或局部烧孔切割。

作为优选，所述喷粉打印机喷洒的铜粉的厚度设置在0.3-1.5um。

作为优选，所述抹平刮为防静电的抹平刮。

作为优选，在修补铜箔缺陷位置时，其修补的范围大于铜箔缺陷位置的1mm。

作为优选，所述激光加热器前还设置有喷枪，所述喷枪用于喷洒惰性气体或喷洒二氧化碳保护铜箔。

作为优选，所述辊压机构包括设置有多组对称的碾压辊，多组所述的碾压辊用于将修补后的铜箔进行多级碾压，使其碾压到铜箔的目标厚度，所述辊压的压力设置为0.2～0.8MPa，碾压后的粗糙度设置Ra≤0.1～0.4。

作为优选，所述铜箔缺陷包括铜箔的厚度是否达标、铜箔的光洁度是否达标、铜箔的密度是否达标。

作为优选，所述铜箔在X光射线探伤仪或铜箔修补台或抹平刮或激光加热器或辊压机构修补时运行的线速度为3～15米/分钟。

本发明的有益效果是：

1.发现铜箔生产过程中出现的缺陷，不仅节省了人力，减少了操作人员的劳动强度，缩短工序，提高工作效率，而且检查修补准确度高，时效性强，可靠性强；

2.通过X光射线探伤仪发现缺陷并修补缺陷，保证铜箔的品质，产生高质量的均匀度、光洁度高的，表面缺陷小的铜箔，提高铜箔的表面质量；

3.避免铜箔出现厚薄不一、起皱和龟裂等不良现象，从整体上提高铜箔的性能，有利于锂电池制造中的应用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明涉及的示意图；

图2为本发明涉及的铜箔生产设备1生产铜箔的流程图。

图中标号说明：铜箔生产设备1，铜箔11，铜箔检修补正设备2，X光射线探伤仪3，X光发射器31，X光接收器32，监控主机4，铜箔修补台5，激光切割机51，喷粉打印机52，静电产生器53，抹平刮6，激光加热器7，辊压机构8，喷枪9。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案：

参照图1至图2 所示，一种射线式铜箔检修补正设备，包括与铜箔生产设备1连接的铜箔检修补正设备2，铜箔生产设备1为现有的电解铜生产设备，其电解铜的生产工艺如附图2所示，所述铜箔检修补正设备2包括依次设置的：

X光射线探伤仪3，包括X光发射器31和X光接收器32，用于通过X射线穿透所述铜箔11并判断铜箔11的缺陷；

与X光射线探伤仪3连接的监控主机4，所述监控主机设置有铜箔缺陷分析软件，所述铜箔缺陷分析软件用于分析铜箔缺陷，并将铜箔缺陷进行形状和位置的标定；

在本发明实施例中，X光射线探伤仪3利用X射线穿透铜箔，由于铜箔对射线的吸收和散射作用的不同程度的差异，从而使胶片感光不一样，于是在底片上形成黑度不同的影像，从软片和成像上显出铜箔的内部缺陷，将影像传输至监控主机4，由监控主机4内的铜箔缺陷分析软件根据设定的铜箔缺陷种类、形状、位置，分析铜箔生产设备1生产出的铜箔缺陷，并标定出铜箔缺陷的形状和位置。

铜箔的缺陷种类包括裂纹、缩孔、气孔、夹渣、光洁度、粗糙度、不平整，条纹、表面凹陷、斑点、机械拉伤、密度低、毛刺、弯曲、铜箔的目标厚度以及漏箔点等，并确定缺陷位置和大小。

在本发明中，铜箔的缺陷包括不限于以上的种类，还包括其他发现的铜箔缺陷。

在本发明实施例中，监控主机4包括计算机以及和计算机连接的摄像头。

与X光射线探伤仪3连接的铜箔修补台5，所述铜箔修补台5上设置有用于根据标定的铜箔缺陷并将缺陷位置切割的激光切割机51、用于将铜箔缺陷位置喷洒N目铜粉的喷粉打印机52以及使铜粉吸附到铜箔11上的静电产生器53；

在本发明实施例中，激光切割机包括紫外激光切割机，当监控主机标定了铜箔缺陷的位置和大小之后，根据铜箔缺陷的位置和大小切割铜箔缺陷的位置，切割的范围大于铜箔缺陷范围1mm。

用户能够通过局部切割或铜箔缺陷位置整体切割或通过激光局部烧孔切割的方式来进行。

切割完毕，用户通过喷粉打印机52喷洒或吹80-200目的铜粉填补缺陷位置，在喷洒或吹铜粉的同时，开启静电产生仪，让铜粉吸附到铜箔上。因为铜粉比较细，铜粉通过吹的方法，很容易到处飘散，所以通过静电产生仪方便铜粉吸附在缺陷位置。

本发明中根据铜箔厚度需求目标6um来填补缺陷位置。

抹平刮6， 用于将铜箔缺陷位置上喷洒或吹的铜粉与铜箔的厚度抹平，抹平凸凹；本发明中的抹平刮为防静电的抹平刮。

激光加热器7，用于加热修补的区域；

在本发明实施例中，激光加热器参考专利号CN201720823385.0 激光加热系统中的结构。

辊压机构8，用于辊压所述修补的区域，其中，辊压机构8包括设置有多组对称的碾压辊，多组所述的碾压辊用于将修补后的铜箔进行多级碾压，使其碾压到铜箔11的目标厚度，所述辊压的压力设置为0.2～0.8MPa，碾压后的粗糙度设置Ra≤0.1～0.4。

在本发明实施例中，铜箔缺陷分析软件标定包括现实标定和虚拟标定，所谓现实标定为根据发现的缺陷位置直接标定在铜箔上，所谓的虚拟标定为铜箔缺陷分析软件将发现缺陷的位置在监控主机上显示出来，用户根据监控主机上显示的缺陷位置寻找对应铜箔上的缺陷位置。

在本发明实施例中，喷粉打印机52喷洒的铜粉的厚度设置在0.3-1.5um，而本发明中铜箔的目标厚度为6um。

在本发明实施例中，在修补铜箔缺陷位置时，其修补的范围大于铜箔缺陷位置的1mm。

在本发明实施例中，激光加热器7前还设置有喷枪9，喷枪9用于喷洒惰性气体或喷洒二氧化碳保护铜箔。

作为优选，所述铜箔缺陷包括铜箔的厚度是否达标、铜箔的光洁度是否达标、铜箔的密度是否达标。

在本发明实施例中，所述铜箔在X光射线探伤仪3或铜箔修补台5或抹平刮6或激光加热器7或辊压机构8修补时运行的线速度为3～15 米/分钟。

在本发明实施例中，铜箔的总厚度设置在6um-8um。

具体实施例：

在实际使用中，铜箔检修补正设备2对铜箔生产设备1生产出铜箔毛料检修补正，与X光射线探伤仪3通过X射线穿透铜箔11并判断铜箔11的缺陷，与X光射线探伤仪3连接的监控主机4内设置有铜箔缺陷分析软件，铜箔缺陷分析软件分析铜箔缺陷，并将铜箔缺陷形状和位置标定出来，标定完毕，通过铜箔修补台5上设置的激光切割机51将铜箔缺陷位置切割、然后将切割后的铜箔缺陷位置通过喷粉打印机喷洒或吹80-200目铜粉，在喷洒或吹铜粉的同时，启动静电产生器53方便使铜粉吸附到铜箔11上，然后使用防静电抹平刮6 将修补的铜箔缺陷位置上的铜粉与铜箔的厚度抹平，喷枪9喷洒惰性气体或喷洒二氧化碳保护铜箔，激光加热器7加热修补后的区域，最后通过碾压辊将修补后的铜箔进行多级碾压，使其碾压到铜箔11的目标厚度6um。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种射线式铜箔检修补正设备，其特征在于：包括与铜箔生产设备（1）连接的铜箔检修补正设备（2），所述铜箔检修补正设备（2）包括依次设置的：

X光射线探伤仪（3），包括X光发射器（31）和X光接收器（32），用于通过X射线穿透所述铜箔（11）并判断铜箔（11）的缺陷；

与X光射线探伤仪（3）连接的监控主机（4），所述监控主机设置有铜箔缺陷分析软件，所述铜箔缺陷分析软件用于分析铜箔缺陷，并将铜箔缺陷进行形状和位置的标定；

与X光射线探伤仪（3）连接的铜箔修补台（5），所述铜箔修补台（5）上设置有用于根据标定的铜箔缺陷将缺陷位置切割的激光切割机（51）、用于将铜箔缺陷位置喷洒N目铜粉的喷粉打印机（52）以及使铜粉吸附到铜箔（11）上的静电产生器（53）；

抹平刮（6），用于将铜箔缺陷位置上喷洒的铜粉与铜箔的厚度抹平，抹平凸凹；

激光加热器（7），用于加热修补的区域；

辊压机构（8），用于辊压所述修补的区域。

2.根据权利要求1所述的一种射线式铜箔检修补正设备，其特征在于：所述铜箔缺陷分析软件标定包括现实标定和虚拟标定。

3.根据权利要求1所述的一种射线式铜箔检修补正设备，其特征在于：所述激光切割机（51）包括铜箔缺陷位置局部切割或铜箔缺陷位置整体切割或局部烧孔切割。

4.根据权利要求1所述的一种射线式铜箔检修补正设备，其特征在于：所述喷粉打印机（52）喷洒的铜粉的厚度设置在0.3-1.5um,所述抹平刮（6）为防静电的抹平刮。

5.根据权利要求1所述的一种射线式铜箔检修补正设备，其特征在于：在修补铜箔缺陷位置时，其修补的范围大于铜箔缺陷位置的1mm。

6.根据权利要求1所述的一种射线式铜箔检修补正设备，其特征在于：所述激光加热器（7）前还设置有喷枪（9），所述喷枪（9）用于喷洒惰性气体或喷洒二氧化碳保护铜箔。

7.根据权利要求1所述的一种射线式铜箔检修补正设备，其特征在于：所述辊压机构（8）包括设置有多组对称的碾压辊，多组所述的碾压辊用于将修补后的铜箔进行多级碾压，使其碾压到铜箔（11）的目标厚度，所述辊压的压力设置为0.2～0.8MPa，碾压后的粗糙度设置Ra≤0.1～0.4。

8.根据权利要求1所述的一种射线式铜箔检修补正设备，其特征在于：所述铜箔缺陷包括铜箔的厚度是否达标、铜箔的光洁度是否达标、铜箔的密度是否达标。

9.根据权利要求1所述的一种射线式铜箔检修补正设备，其特征在于：所述铜箔在X光射线探伤仪（3）或铜箔修补台（5）或抹平刮（6）或激光加热器（7）或辊压机构（8）修补时运行的线速度为3～15 米/分钟。

10.根据权利要求1所述的一种射线式铜箔检修补正设备，其特征在于：所述铜箔的总厚度设置在6um-8um。

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