CN109720920B - 一种锂电池隔膜切边收卷设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池隔膜切边收卷设备，包括牵引机构、展平机构、整形机构和收卷机构，所述牵引机构包括牵引辊以及牵引辊顶部的压辊；展平机构包括弧形的展平辊；整形机构包括两根跟进辊以及设于两根跟进辊之间的延展机构和切边机构；收卷机构包括收卷辊；隔膜经过牵引机构后经过弧形辊进行初步的展平，然后经过整形机构进行再次展平并进行切边后通过收卷辊完成收卷；本发明通过多次的展平后进行收卷，可有效避免隔膜在收卷时发生形变，使得膜卷平整，避免皱纹、暴筋等出现，切刀机构配合前端的延展机构能够得到精度较高的切边效果，为隔膜整形，提供直线形的边线，提高锂电池隔膜的产品质量，并且提高后续分切加工的产品量。

Description

一种锂电池隔膜切边收卷设备及其方法

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜加工技术领域，具体是一种锂电池隔膜切边收卷设备。

背景技术

锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。

根据不同的物理、化学特性，锂电池隔膜材料可以分为：织造膜、非织造膜(无纺布)、微孔膜、复合膜、隔膜纸、碾压膜等几类。聚烯烃材料具有优异的力学性能、化学稳定性和相对廉价的特点，因此聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃微孔膜在锂电池研究开发初期便被用作锂电池隔膜。

锂离子电池隔膜的生产工艺主要分为干法和湿法，其中干、湿法工艺的主要步骤和原理为：

一、干法——先对聚烯烃树脂进行熔融、挤压和吹制操作，形成结晶性高分子薄膜，然后进行结晶化热处理和退火操作，获得高度取向的薄膜结构，然后在高温中拉伸，测试结晶截面分离，形成多孔结构电池隔膜。干法工艺中还可以分为单向拉伸和双向拉伸。

二、湿法——传统湿法制备以相转化法为主，近年以TIPS热致相分离法为主。原理为将结晶性聚合物、热塑性聚合物以及具有高沸点的小分子化学物稀释剂(比如石蜡油)进行混合，在高温下形成均相溶液，然后降低溶液温度，使混合物发生固液相分离或者液液分离，将小分子化学物稀释剂萃取脱除后，形成热塑性与结晶性聚合物的多孔隔膜。

湿法工艺的主要特点是成本高、投资大，对设备要求高，建设投产周期长，并且在生产过程中对能源消耗较大，且会使用有机溶剂。隔膜生产的主要以干法拉伸为主；

干法隔膜工艺是隔膜制备过程中常采用的方法，该工艺是将高分子聚合物、添加剂等原料混合形成均匀熔体，挤出时在拉伸应力下形成片晶结构，热处理片晶结构获得硬弹性的聚合物薄膜，之后在一定的温度下拉伸形成狭缝状微孔，热定型后制得微孔膜。目前干法工艺主要包括干法单向拉伸和双向拉伸两种工艺。

干法单拉是使用流动性好、分子量低的聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)聚合物，利用硬弹性纤维的制造原理，先制备出高取向度、低结晶的聚烯烃铸片，低温拉伸形成银纹等微缺陷后采用高温退火使缺陷拉开，进而获得孔径均一、单轴取向的微孔薄膜；

干法单拉后产出的锂电池隔膜会由于流延阶段的缺陷以及热拉伸阶段的变形产生不均匀的边沿和毛边。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在隔膜收卷前对隔膜进行多次展平并切边整形，提高隔膜产品质量锂电池隔膜切边收卷设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锂电池隔膜切边收卷设备，包括牵引机构、展平机构、整形机构和收卷机构，所述牵引机构包括牵引辊以及牵引辊顶部的压辊；展平机构包括弧形的展平辊；整形机构包括两根跟进辊以及设于两根跟进辊之间的延展机构和切边机构；收卷机构包括收卷辊；隔膜经过牵引机构后经过弧形辊进行初步的展平，然后经过整形机构进行再次展平并进行切边后通过收卷辊完成收卷；

延展机构包括上下对称设置的移动延展辊和固定延展辊，其中移动延展辊和固定延展辊均为锥度辊，二者的锥度角相等，不同的是，移动延展辊的内端直径小于外端直径，固定延展辊的外端直径小于内端直径；两个相互楔合的延展辊对于之间的隔膜通过拉伸延展对齐起到展平作用，有效提高后续的切边加工的效果；

所述移动延展辊的辊轴通过滑座安装于机架上的竖直滑轨上，且滑座连接机架上的直线驱动机构，该直线驱动机构可以采用气缸或丝杆副，当采用气缸时，气缸的活塞杆连接滑座；气缸带动滑座在竖直滑轨上移动，进而带动移动延展辊移动，调节移动延展辊与固定延展辊之间的间隙，从而达到调整对于隔膜压力的作用。

切边机构包括上下对称设置的上切边辊和下切边辊，上切边辊内部设有两个对称设置的切刀机构，切刀机构包括若干个切刀片，切刀片呈扇环形，切刀片均匀环形阵列分布于锥形块的外周，切刀片与锥形块滑动连接，切刀片的内端设有滑块，锥形块的外壁上设有与滑块配合的滑槽，滑块嵌于该滑槽内，滑槽的数量与切刀片的数量相同，锥形块的外端连接切刀气缸的活塞杆，切刀气缸设于上切边辊的内部；初始时切刀片收入上切边辊，当需要伸出切刀片时切刀气缸伸缩带动锥形块向内移动，由于锥形块内端直径小于外端直径，随着锥形块的移动将切刀片向外挤出，从出刀口伸出，切刀气缸到达设定伸缩量后停止，切刀片伸出完成，切刀片收回时切刀气缸复位即可。

作为本发明优选的的方案：所述移动延展辊和固定延展辊的锥度角为3～5°。

作为本发明优选的的方案：所述滑块为T字型结构，对应的滑槽的横截面同样呈T字形。

作为本发明优选的的方案：所述上切边辊上开有若干个用于切刀片伸出的出刀口，该出刀口的宽度应该大于切刀片的最大宽度，且出刀口的厚度大于切刀片的厚度。

作为本发明优选的的方案：所述下切边辊上设有与切刀片配合的环槽，切刀片伸出时嵌于该环槽内。

作为本发明优选的的方案：所述上切边辊两端的辊轴为空心轴，切刀气缸的管道通过辊轴外端的旋转接头连接到供气系统。

锂电池隔膜切边收卷设备切边收卷的方法，包括以下步骤：

一、隔膜经过牵引机构后经过弧形辊进行初步的展平；

二、隔膜经过跟进辊之后进入延展机构进行再次展平然后进入切边机构；

三、隔膜上料前切边机构的切刀片收入上切边辊内部，当隔膜从跟进辊进入切边机构时切刀片伸出配合下切导辊对之间的隔膜进行切边，除去隔膜两侧不平整的边沿，在隔膜的两边形成直线形的边沿；

四、切边之后的隔膜进入收卷机构通过收卷辊收卷。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过多次的展平后进行收卷，可有效避免隔膜在收卷时发生形变，使得膜卷平整，避免皱纹、暴筋等出现；

本发明采用内置式切刀机构的切边辊组完成切边，能够最大限度的提高切边的精确度，配合前端的延展机构能够得到精度较高的切边效果，为隔膜整形，提供直线形的边线。

附图说明

图1为锂电池隔膜切边收卷设备的结构示意图。

图2为锂电池隔膜切边收卷设备中延展机构的结构示意图。

图3为锂电池隔膜切边收卷设备中移动延展辊的主视图。

图4为锂电池隔膜切边收卷设备中固定延展辊的主视图。

图5为锂电池隔膜切边收卷设备中上切边辊的内部结构示意图。

图6为锂电池隔膜切边收卷设备中切刀机构的横截面结构示意图。

图7为锂电池隔膜切边收卷设备中切刀机构的切刀伸出时的结构示意图。

图8为锂电池隔膜切边收卷设备中切刀片的结构示意图。

图中附图标记如下表：

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作优选的详细地说明。

请参阅图1-8，一种锂电池隔膜切边收卷设备，包括牵引机构、展平机构、整形机构和收卷机构，所述牵引机构包括牵引辊1以及牵引辊1顶部的压辊2；展平机构包括弧形的展平辊3；整形机构包括两根跟进辊4以及设于两根跟进辊4之间的延展机构5和切边机构6；收卷机构包括收卷辊7；隔膜经过牵引机构后经过弧形辊进行初步的展平，然后经过整形机构进行再次展平并进行切边后通过收卷辊7完成收卷；

延展机构5包括上下对称设置的移动延展辊501和固定延展辊502，其中移动延展辊501和固定延展辊502均为锥度辊，二者的锥度角相等，其锥度角为3～5°，不同的是，移动延展辊501的内端直径小于外端直径，固定延展辊502的外端直径小于内端直径；两个相互楔合的延展辊对于之间的隔膜通过拉伸延展对齐起到展平作用，有效提高后续的切边加工的效果；

优选的，移动延展辊501的辊轴通过滑座503安装于机架上的竖直滑轨504上，且滑座503连接机架上的直线驱动机构505，该直线驱动机构505可以采用气缸或丝杆副，当采用气缸时，气缸的活塞杆连接滑座503；气缸带动滑座503在竖直滑轨504上移动，进而带动移动延展辊501移动，调节移动延展辊501与固定延展辊502之间的间隙，从而达到调整对于隔膜压力的作用。

切边机构6包括上下对称设置的上切边辊601和下切边辊602，上切边辊601内部设有两个对称设置的切刀机构603，切刀机构603包括若干个切刀片631，切刀片631呈扇环形，切刀片631均匀环形阵列分布于锥形块632的外周，切刀片631与锥形块632滑动连接，切刀片631的内端设有滑块633，锥形块632的外壁上设有与滑块633配合的滑槽634，滑块633嵌于该滑槽634内，滑槽634的数量与切刀片631的数量相同，锥形块632的外端连接切刀气缸635的活塞杆，切刀气缸635设于上切边辊601的内部；初始时切刀片631收入上切边辊601，当需要伸出切刀片631时切刀气缸635伸缩带动锥形块632向内移动，由于锥形块632内端直径小于外端直径，随着锥形块632的移动将切刀片631向外挤出，从出刀口604伸出，切刀气缸635到达设定伸缩量后停止，切刀片631伸出完成，切刀片631收回时切刀气缸635复位即可。

优选的，滑块633为T字型结构，对应的滑槽634的横截面同样呈T字形。

优选的，上切边辊601上开有若干个用于切刀片631伸出的出刀口604，该出刀口604的宽度应该大于切刀片631的最大宽度，且出刀口604的厚度大于切刀片631的厚度。

优选的，下切边辊602上设有与切刀片631配合的环槽605，切刀片631伸出时嵌于该环槽605内。

优选的，上切边辊601两端的辊轴为空心轴，切刀气缸635的管道通过辊轴外端的旋转接头连接到供气系统。

优选的，切刀片631的外周设有一圈刀刃。

必要的，牵引机构的牵引辊1连接驱动机构，该驱动机构可以是电机，电机通过带传动机构连接牵引辊1一端设置的传动皮带，通过电机带动牵引辊1主动转动。

锂电池隔膜切边收卷设备切边收卷的方法，包括以下步骤：

一、隔膜经过牵引机构后经过弧形辊进行初步的展平；

二、隔膜经过跟进辊4之后进入延展机构5进行再次展平然后进入切边机构6；

三、隔膜上料前切边机构6的切刀片631收入上切边辊601内部，当隔膜从跟进辊4进入切边机构6时切刀片631伸出配合下切导辊对之间的隔膜进行切边，除去隔膜两侧不平整的边沿，在隔膜的两边形成直线形的边沿；

四、切边之后的隔膜进入收卷机构通过收卷辊7收卷。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种锂电池隔膜切边收卷设备，其特征在于，包括牵引机构、展平机构、整形机构和收卷机构，所述牵引机构包括牵引辊以及牵引辊顶部的压辊；展平机构包括弧形的展平辊；整形机构包括两根跟进辊以及设于两根跟进辊之间的延展机构和切边机构；收卷机构包括收卷辊；所述切边机构包括上下对称设置的上切边辊和下切边辊，上切边辊内部设有两个对称设置的切刀机构，切刀机构包括若干个切刀片，切刀片呈扇环形，切刀片均匀环形阵列分布于锥形块的外周，切刀片与锥形块滑动连接，切刀片的内端设有滑块，锥形块的外壁上设有与滑块配合的滑槽，滑块嵌于该滑槽内，滑槽的数量与切刀片的数量相同，锥形块的外端连接切刀气缸的活塞杆，切刀气缸设于上切边辊的内部；所述下切边辊上设有与切刀片配合的环槽，切刀片伸出时嵌于该环槽内。

2.根据权利要求1所述的锂电池隔膜切边收卷设备，其特征在于，所述延展机构包括上下对称设置的移动延展辊和固定延展辊，其中移动延展辊和固定延展辊均为锥度辊，二者的锥度角相等，不同的是，移动延展辊的内端直径小于外端直径，固定延展辊的外端直径小于内端直径。

3.根据权利要求2所述的锂电池隔膜切边收卷设备，其特征在于，所述移动延展辊的辊轴通过滑座安装于机架上的竖直滑轨上，且滑座连接机架上的直线驱动机构，该直线驱动机构采用气缸或丝杆副，当采用气缸时，气缸的活塞杆连接滑座。

4.根据权利要求2所述的锂电池隔膜切边收卷设备，其特征在于，所述移动延展辊和固定延展辊的锥度角为3～5°。

5.根据权利要求1所述的锂电池隔膜切边收卷设备，其特征在于，所述滑块为T字型结构，对应的滑槽的横截面同样呈T字形。

6.根据权利要求1所述的锂电池隔膜切边收卷设备，其特征在于，所述上切边辊上开有若干个用于切刀片伸出的出刀口，该出刀口的宽度应该大于切刀片的最大宽度，且出刀口的厚度大于切刀片的厚度。

7.根据权利要求1所述的锂电池隔膜切边收卷设备，其特征在于，所述上切边辊两端的辊轴为空心轴，切刀气缸的管道通过辊轴外端的旋转接头连接到供气系统。

8.一如权利要求1-7任意一项所述的锂电池隔膜切边收卷设备的方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、隔膜经过牵引机构后经过弧形辊进行初步的展平；

二、隔膜经过跟进辊之后进入延展机构进行再次展平然后进入切边机构；

三、隔膜上料前切边机构的切刀片收入上切边辊内部，当隔膜从跟进辊进入切边机构时切刀片伸出配合下切导辊对之间的隔膜进行切边，除去隔膜两侧不平整的边沿，在隔膜的两边形成直线形的边沿；

四、切边之后的隔膜进入收卷机构通过收卷辊收卷。

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