CN109814483A - 电池极片浆料充填重量的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池极片浆料充填重量的控制方法，使用电池极片浆料充填重量控制系统对基体进行浆料充填，电池极片浆料充填重量控制系统包括浆料输送泵、流量计和浆料提供装置，浆料输送泵的输入端与浆料提供装置的输出端相连通，浆料输送泵的输出端与流量计的输入端相连通，流量计的输出端通过输送管道分别与相对放置的两个喷浆模相连通，浆料输送泵、流量计、浆料提供装置、喷浆模的启动与停止均由PLC控制，流量计测量的浆料流量、密度数据实时传输至显示面板并保存在PLC中，建立浆料输送泵的转速与理论浆料充填重量之间的数学模型，通过PLC控制浆料输送泵的转速控制实际浆料充填重量。本发明简单可行，可提高电池极片浆料充填重量稳定性。

Description

电池极片浆料充填重量的控制方法

技术领域

本发明涉及一种电池极片浆料充填重量的控制方法。

背景技术

电池在诸多领域均有广泛使用，而电池的关键性能指标如容量、内阻等与浆料充填状态有直接关联，通常湿法充填方法有两种：一种是浸润式，是将基体材料如泡沫镍等穿过有浆料的料斗，利用浆料的流动自动充填，此种方式工艺简单，但充填重量不稳定；另一种方式是采用单一的泵定量输送充填，此种方法虽然重量稳定性有所提高，但由于浆料温度、含水率、流量随时可能发生变化，因此充填重量稳定性也不高，充填重量的偏差一般在高于±6％的水平。根据对浆料的研究发现，浆料在贮存、输送过程中不但会因重力或团聚等原因产生沉降，而且还会因水分损失等原因导致浆料密度、粘度发生变化，也可能因管道阻力、或浆料中有气泡等造成实际流量发生变化，而浆料的这些变化会对极片浆料充填重量的稳定性产生不良影响。在高端应用领域特别是动力汽车领域，需将电池组合成能量包，要严格挑选容量与内阻等，若产品容量、内阻等指标波动较大，会有部分产品被排出，造成浪费。因此，如何稳定电池极片浆料充填重量，成为电池极片制作的一个研究课题。

发明内容

本发明旨在提供一种简单可行、可提高极片浆料充填重量稳定性的电池极片浆料充填重量的控制方法。

本发明通过以下方案实现：

一种电池极片浆料充填重量的控制方法，使用电池极片浆料充填重量控制系统对基体进行浆料充填，所述电池极片浆料充填重量控制系统包括浆料输送泵、流量计和浆料提供装置，所述浆料输送泵的输入端与浆料提供装置的输出端相连通，所述浆料输送泵的输出端与流量计的输入端相连通，所述流量计的输出端通过输送管道分别与相对放置的两个喷浆模相连通，所述浆料输送泵、流量计、浆料提供装置、喷浆模的启动与停止均由PLC(即可编程控制器)控制，流量计测量的浆料流量、密度数据实时传输至显示面板并保存在PLC中，建立浆料输送泵的转速与理论浆料充填重量之间的数学模型，通过PLC控制浆料输送泵的转速控制实际浆料充填重量，浆料输送泵的转速ω(单位为r/min)与浆料流量之间的关系式如式(1)所示：

ω＝k₁×ρ×(100－η)×q/k₀…………………………………………(1)，

其中，ρ为相对应批次浆料的实测密度，单位为g/cm³；η为相对应批次浆料的实测含水率，单位为％；q为流量计实时测量的浆料流量，单位为cm³/min，流量计的精度可根据需要进行选择，流量计还可同时检测浆料的密度、温度，流量计对浆料的密度检测精度一般选择为0.001g/cm³；k₁为浆料输送泵吐出量修正系数，无单位；k₀为浆料充填重量关系系数，单位为g/r。

一般情况下，PLC有自动控制和人工操作两种工作模式，可根据需要进行切换。

浆料输送泵的转速与理论浆料充填重量之间的数学模型具体为：Q＝k₀×ω，Q为理论浆料充填重量，单位为g/min，而理论浆料充填重量与实际浆料充填重量相比较并通过回归拟合方法确定两者之间的关系式为：Q＝k₁×Q_{_实际}＝k₁×ρ×(1－η)×q，综上两个式子可得到式(1)。在实际使用过程中，浆料输送泵吐出量修正系数k₁、浆料充填重量关系系数k₀由定期实测得到，测定浆料输送泵吐出量修正系数k₁、浆料充填重量关系系数k₀的间隔时间可根据实际需要进行调整。浆料充填重量关系系数k₀的具体测定方法为：根据经验值先设定浆料输送泵转速，然后实施浆料充填，待电池极片浆料充填重量控制系统运行稳定后取极板重量，实测浆料充填重量并记录，并与理论浆料充填重量(工艺要求值)相比较，然后调整浆料输送泵转速，直至实测浆料充填量符合工艺要求值，利用公式k₀＝Q/ω计算得到浆料充填重量关系系数，并输入PLC中；浆料输送泵吐出量修正系数k₁的具体测定方法为：先设定浆料输送泵转速，然后启动浆料输送泵，待浆料输送泵运行稳定后通过流量计测量单位时间浆料输送泵的流量并记录，计算浆料充填重量实际值，并与理论浆料充填重量(工艺要求值)相比较，然后调整浆料输送泵转速，直至浆料充填量实际值符合工艺要求值，利用公式k₁＝Q/[ρ×(1－η)×q]计算得到浆料输送泵吐出量修正系数，并输入PLC中。

为提高电池极片浆料充填重量控制系统的稳定性，所述浆料输送泵与流量计之间串接有过滤装置。过滤装置的设置，能除去浆料中的团聚物或异物，保证浆料密度的均匀性。

进一步地，所述浆料输送泵的输出端上设置有第一压力计，所述输送管道靠近流量计的位置处设置有第二压力计，所述第一压力计、第二压力计的启动与停止均由PLC控制，第一压力计、第二压力计测量的浆料压力数据实时传输至显示面板并保存在PLC中，方便操作人员实时监控电池极片浆料充填重量控制系统的浆料压力数据情况。

进一步地，所述浆料输送泵优选为螺杆泵，其精度可根据需要进行选择，一般选择较高精度，以满足浆料充填要求。

为方便监测浆料提供装置内的浆料液位，所述浆料提供装置内设置有浆料液位感应器，浆料液位感应器感应到的液位数据传输至显示面板并保存在PLC中。为了更方便地将浆料提供装置内的浆料输送至输送泵内，所述浆料提供装置优选位于浆料输送泵的正上方。实际使用过程中，可根据空间需要布置浆料输送泵、流量计、输送管道、过滤装置等，以便尽可能地节省空间占用。

为保证浆料密度稳定、避免浆料沉淀，所述浆料提供装置内设置有搅拌装置，所述搅拌装置的启动与停止由PLC控制。

本发明的电池极片浆料充填重量的控制方法，简单可行，使用成闭环的电池极片浆料充填重量控制系统，通过建立浆料输送泵的转速与理论浆料充填重量之间的数学模型，通过PLC控制浆料输送泵的转速控制实际浆料充填重量，使得电池极片浆料充填重量较为稳定，也能更好地达到设计值，电池极片浆料充填重量的波动范围较小，其过程控制能力可控制在1.67以上。采用本发明电池极片浆料充填重量的控制方法制备的极片制作电池，可提高电池容量、内阻等关键性能的一致性，提升产品品质，降低不良损失。

附图说明

图1为实施例1中电池极片浆料充填重量控制系统的结构示意图；

图2为按实施例1方法制备得到的极片的浆料充填重量数据分布图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。

实施例1

一种电池极片浆料充填重量的控制方法，使用电池极片浆料充填重量控制系统对基体进行浆料充填，如图1所示，电池极片浆料充填重量控制系统包括浆料输送泵1、过滤装置2、流量计3和浆料提供装置4，浆料输送泵1为螺杆泵，浆料提供装置4内设置有浆料液位感应器5和搅拌装置(图中未示意出搅拌装置)，浆料输送泵1的输入端与浆料提供装置4的输出端相连通，浆料提供装置4位于浆料输送泵1的正上方，浆料输送泵1的输出端、过滤装置2、流量计3的输入端依次相连通，流量计3的输出端通过输送管道6分别与相对放置的两个喷浆模7相连通，浆料输送泵1的输出端上设置有第一压力计8，输送管道6靠近流量计3的位置处设置有第二压力计9，浆料输送泵1、流量计3、浆料提供装置4及搅拌装置、喷浆模7、第一压力计8、第二压力计9的启动与停止均由PLC 10(即可编程控制器)控制，流量计3测量的浆料流量、密度数据、第一压力计8及第二压力计9测量的浆料压力数据、浆料液位感应器感应到的液位数据均实时传输至显示面板并保存在PLC 10中，PLC 10有自动控制和人工操作两种工作模式，可根据需要进行切换，建立浆料输送泵1的转速与理论浆料充填重量之间的数学模型，通过PLC 10控制浆料输送泵1的转速控制实际浆料充填重量，浆料输送泵1的转速ω(单位为r/min)与浆料流量之间的关系式如式(1)所示：

ω＝k₁×ρ×(1－η)×q/k₀………………………………………………(1)，

其中，ρ为相对应批次浆料的实测密度，单位为g/cm³；η为相对应批次浆料的实测含水率，单位为％；q为流量计实时测量的浆料流量，单位为cm³/min，流量计还可同时检测浆料的密度、温度，流量计对浆料的密度检测精度选择为0.001g/cm³；k₁为浆料输送泵吐出量修正系数，无单位；k₀为浆料充填重量关系系数，单位为g/r。

将使用实施例1方法制备得到的极片进行浆料充填重量数据检测，其数据分布具体如图2所示，从图2中可看出，极片浆料充填重量的过程控制能力Cpk达到2.28。

实施例2

一种电池极片浆料充填重量的控制方法，其步骤与实施例1中的电池极片浆料充填重量的控制方法的步骤基本相同，其不同之处在于：使用的电池极片浆料充填重量控制系统中没有过滤装置，浆料输送泵的输出端与流量计的输入端相连通。

实施例3

一种电池极片浆料充填重量的控制方法，其步骤与实施例1中的电池极片浆料充填重量的控制方法的步骤基本相同，其不同之处在于：使用的电池极片浆料充填重量控制系统中，浆料输送泵的输出端、输送管道靠近流量计的位置处均未设置压力计。

Claims (6)

1.一种电池极片浆料充填重量的控制方法，其特征在于：使用电池极片浆料充填重量控制系统对基体进行浆料充填，所述电池极片浆料充填重量控制系统包括浆料输送泵、流量计和浆料提供装置，所述浆料输送泵的输入端与浆料提供装置的输出端相连通，所述浆料输送泵的输出端与流量计的输入端相连通，所述流量计的输出端通过输送管道分别与相对放置的两个喷浆模相连通，所述浆料输送泵、流量计、浆料提供装置、喷浆模的启动与停止均由PLC控制，流量计测量的浆料流量、密度数据实时传输至显示面板并保存在PLC中，建立浆料输送泵的转速与理论浆料充填重量之间的数学模型，通过PLC控制浆料输送泵的转速控制实际浆料充填重量，浆料输送泵的转速ω与浆料流量之间的关系式如式(1)所示：

ω＝k₁×ρ×(1－η)×q/k₀………………………………………………(1)，

其中，ρ为相对应批次浆料的实测密度，η为相对应批次浆料的实测含水率，q为流量计实时测量的浆料流量，k₁为浆料输送泵吐出量修正系数，k₀为浆料充填重量关系系数。

2.如权利要求1所述的电池极片浆料充填重量的控制方法，其特征在于：所述浆料输送泵与流量计之间串接有过滤装置。

3.如权利要求1所述的电池极片浆料充填重量的控制方法，其特征在于：所述浆料输送泵的输出端上设置有第一压力计，所述输送管道靠近流量计的位置处设置有第二压力计，所述第一压力计、第二压力计的启动与停止均由PLC控制，第一压力计、第二压力计测量的浆料压力数据实时传输至PLC中保存。

4.如权利要求1～3任一所述的电池极片浆料充填重量的控制方法，其特征在于：所述浆料输送泵为螺杆泵。

5.如权利要求1～3任一所述的电池极片浆料充填重量的控制方法，其特征在于：所述浆料提供装置内设置有浆料液位感应器，浆料液位感应器感应到的液位数据传输至显示面板并保存在PLC中。

6.如权利要求5所述的电池极片浆料充填重量的控制方法，其特征在于：所述浆料提供装置内设置有搅拌装置，所述搅拌装置的启动与停止由PLC控制。