CN110038832A - 一种极片涂层清洗装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种极片涂层清洗装置及方法,属于锂离子电池极片清洗技术领域。所述的清洗装置包括清洗耗材、伺服电机一、收卷辊、放卷辊、清洗滚轮、伺服电机二、伺服电机三、伺服电机四、伺服电机五、大板一、大板二及大板三;其中,伺服电机一、伺服电机二及伺服电机五均固定在大板一的后侧面上;本发明的优点是:清洗过程中,清洗耗材与极片为软接触,既可保证清洗干净,无残留,又不会对极片产生氧化、损伤,不会对电池性能产生任何影响;湿法清洗,无浮粉产生,不会对极片产生二次污染,影响到电池的电性能;该清洗装置集浸润‑清洗‑除尘三位一体,结构简单、易操作,成本低。

Description

一种极片涂层清洗装置及方法
技术领域
本发明属于锂离子电池极片清洗技术领域,具体涉及一种极片涂层清洗装置及方法。
背景技术
目前,锂电池极片清洗基本都是在分切后进行,主要方式是激光清洗和机械方式清洗等。以激光清洗为例,激光能量较高,使箔材氧化甚至损伤透光,导致清洗区域阻抗增加和影响焊接效果,并且清洗过程中激光作用于清洗对象从而产生热效应来破坏涂层自身机构,消除它与基底之间的结合力(烧蚀效应)和在各层之间以及涂层和基底的界面上产生相当大的应力梯度,引起了振动波,并在涂层与基底的相界面处形成了强大的脱离应力(振动效应),进而会产生大量粉尘,易对极片产生二次污染,造成电池短路、K值不良和循环跳水等性能失效,激光除尘是业内难题,现有设备除尘效果差,且设备、工艺复杂,成本高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的锂电池极片清洗效果差的问题,提供一种极片涂层清洗装置及方法,该方法不仅不会对箔材造成损伤,且清洗同时可以将清洗废料带走,不会引起二次污染,且装置简单,成本低。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案如下:
一种极片涂层清洗装置,所述的清洗装置包括清洗耗材、伺服电机一、收卷辊、放卷辊、清洗滚轮、伺服电机二、伺服电机三、伺服电机四、伺服电机五、大板一、大板二及大板三;其中,伺服电机一、伺服电机二及伺服电机五均固定在大板一的后侧面上;
所述的收卷辊通过清洗耗材与放卷辊连接,所述的清洗滚轮贴附在收卷辊和放卷辊之间的清洗耗材上,所述的收卷辊和放卷辊水平高度一致,所述的清洗滚轮的一侧端面中部设置有注液泵接口,所述的清洗滚轮外圆面上靠近极片一侧并与清洗耗材接触区域排布有数个微孔M,所述的清洗滚轮固定装在所述的伺服电机一的输出轴上,所述的放卷辊固定装在伺服电机二的输出轴上,所述的收卷辊固定装在伺服电机五的输出轴上;
所述的伺服电机三固定在大板三上,滑轨二包括导杆二和丝母二,所述的导杆二水平固定在大板三上,丝母二固定在大板二上,所述的伺服电机三的输出轴与水平设置的丝杆二固定连接,所述的丝母二与伺服电机三的丝杆二旋合连接;大板三(14)固定在设备机架上;
所述的伺服电机四固定在大板二上,滑轨一包括导杆一和丝母一,所述的导杆一竖直固定在大板二上,丝母一固定在大板一上,所述的伺服电机四输出轴与竖直设置的丝杆一固定连接,所述的丝母一与伺服电机四的丝杆一旋合连接。
一种利用上述的装置实现极片涂层清洗的方法,所述方法具体步骤如下:
步骤一:注液泵通过清洗滚轮上的注液泵接口精确注入清洗溶剂,清洗溶剂通过数个微孔M,浸润到清洗耗材上;
步骤二:待清洗极片在真空作用下吸附在清洗平台上,伺服电机四正向转动时,通过丝杆一和丝母一旋合连接带动大板一沿导杆一向下运动,进而实现清洗滚轮下压,清洗耗材中的清洗溶剂接触到待清洗极片表面;
步骤三:伺服电机二驱动放卷辊转动,伺服电机五驱动收卷辊转动,与此同时清洗滚轮也在伺服电机一驱动下转动;极片运动到指定清洗位置时,通过PLC控制伺服电机一、伺服电机二和伺服电机五保持线速度一致,伺服电机三转动时,通过丝杆二和丝母二旋合连接带动大板二在导杆二上滑动,实现整个装置向左或向右运动;
步骤四:清洗完成后,伺服电机四反向转动时,通过丝杆一和丝母一旋合连接带动大板一沿导杆一向上运动,进而实现清洗滚轮上抬,等待下一次清洗。
本发明相对于现有技术的有益效果是:
(1)清洗过程中,清洗耗材与极片为软接触,既可保证清洗干净,无残留,又不会对极片产生氧化、损伤,不会对电池性能产生任何影响;湿法清洗,无浮粉产生,不会对极片产生二次污染,影响到电池的电性能;
(2)清洗后,涂层废料全部粘到清洗耗材表面,随收卷辊转动收卷,可实现废料自动收集;通过注液泵控制清洗溶剂,实现定量清洗,不会有过多清洗溶剂扩散到涂层区。清洗溶剂扩散会导致涂层粘结力降低、增加后续干燥难度,且后续生产中有掉粉风险,对锂电池安全性能产生极大隐患;
(3)该清洗装置集浸润-清洗-除尘三位一体,结构简单、易操作,成本低。
附图说明
图1为极片清洗区域尺寸示意图;
图2为清洗装置装配图;
图3为滚轮局部图;
图4为实际清洗后极片3D显微镜效果图,放大倍率100;
图5为实验组与正常组焊接拉力对比图;
其中,1-待清洗极片、2-清洗耗材、3-伺服电机一、4-收卷辊、5-放卷辊、6-清洗滚轮、7-注液泵接口、8-伺服电机二、9-伺服电机三、10-伺服电机四、11-滑轨一、12-大板一、13-大板二、14-大板三、15-滑轨二、16-伺服电机五、D-清洗宽度、L-清洗长度、C-涂层、F-基材、M-微孔、Q清洗区。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明,但并不局限于此,凡是对本发明技术方案进行修正或等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神范围,均应涵盖在本发明的保护范围之中。
具体实施方式一:如图2所示,本实施方式记载的是一种极片涂层清洗装置,所述的清洗装置包括清洗耗材2、伺服电机一3、收卷辊4、放卷辊5、清洗滚轮6、伺服电机二8、伺服电机三9、伺服电机四10、伺服电机五16、大板一12、大板二13及大板三14;其中,伺服电机一3、伺服电机二8及伺服电机五16均固定在大板一12的后侧面上;
所述的收卷辊4通过清洗耗材2与放卷辊5连接,所述的清洗滚轮6贴附在收卷辊4和放卷辊5之间的清洗耗材2上,所述的收卷辊4和放卷辊5水平高度一致,所述的清洗滚轮6的一侧端面中部设置有注液泵接口7,所述的清洗滚轮6外圆面上靠近极片一侧并与清洗耗材2接触区域(约1/4圆弧)排布有数个微孔M(如图3所示),所述的数个微孔M与注液泵接口7连通,所述的清洗滚轮6固定装在所述的伺服电机一3的输出轴上(伺服电机一3的输出轴转动穿出大板一12驱动清洗滚轮6转动),所述的放卷辊5固定装在伺服电机二8的输出轴上(伺服电机二8转动穿出大板一12驱动放卷辊5转动),所述的收卷辊4固定装在伺服电机五16的输出轴上(伺服电机五16转动穿出大板一12驱动收卷辊4转动);
所述的伺服电机三9固定在大板三14上,滑轨二15包括导杆二和丝母二,所述的导杆二水平固定在大板三14上,丝母二固定在大板二13上,所述的伺服电机三9的输出轴与水平设置的丝杆二固定连接(可实现机构的直线运行),所述的丝母二与伺服电机三9的丝杆二旋合连接;伺服电机三9转动时,通过丝杆二和丝母二旋合连接带动大板二13在导杆二上滑动,实现整个装置向左或向右运动;大板三14固定在设备机架上;
所述的伺服电机四10固定在大板二13上,滑轨一11包括导杆一和丝母一,所述的导杆一竖直固定在大板二13上,丝母一固定在大板一12上,所述的伺服电机四10输出轴与竖直设置的丝杆一固定连接(可实现机构的直线运行),所述的丝母一与伺服电机四10的丝杆一旋合连接;伺服电机四10转动时,通过丝杆一和丝母一旋合连接带动大板一12在导杆一上滑动,实现整个装置向上或向下运动。
具体实施方式二:具体实施方式一所述的一种极片涂层清洗装置,所述的清洗耗材为无纺布。
具体实施方式三:具体实施方式一所述的一种极片涂层清洗装置,所述的数个微孔M中的每相邻两个微孔M之间的间距为1~2mm,每个微孔M的直径为0.2~1.0mm。
具体实施方式四:如图3所示,具体实施方式一所述的一种极片涂层清洗装置,所述的清洗滚轮6的宽度大于清洗耗材2的宽度D1,清洗耗材2的宽度D1=D+d1,d1为浸润余量,d1的取值范围为0.5~2mm,D为清洗宽度。d1的设置可保证清洗区域D完全浸润及设备走带和定位公差对清洗效果的影响,确保清洗区域D的尺寸。
具体实施方式五:具体实施方式一所述的一种极片涂层清洗装置,所述的数个微孔M的分布区弧长L1=L+d2,L为待清洗极片的清洗长度,d2为浸润余量,d2的取值范围为0.5~1mm。d2的设置可保证清洗区域L完全浸润及设备走带偏移和定位公差对清洗效果的影响,确保清洗区域L的尺寸。
具体实施方式六:一种利用具体实施方式一至五任一具体实施方式所述的装置实现极片涂层清洗的方法,本方法在极片分切后进行,采用湿法清洗,所述方法具体步骤如下:
步骤一:注液泵通过清洗滚轮6上的注液泵接口7精确注入清洗溶剂,清洗溶剂通过数个微孔M,浸润到清洗耗材2(无纺布)上,实验中喷涂清洗溶剂的量可通过注液泵精确控制;
步骤二:待清洗极片1在真空作用下吸附在清洗平台上,伺服电机四10正向转动时,通过丝杆一和丝母一旋合连接带动大板一12沿导杆一向下运动,进而实现清洗滚轮6下压,清洗耗材2中的清洗溶剂接触到待清洗极片1表面,并浸润待清洗极片1;
步骤三:伺服电机二8驱动放卷辊5转动,伺服电机五16驱动收卷辊4转动,与此同时清洗滚轮6也在伺服电机一3驱动下转动;极片运动到指定清洗位置时,通过PLC控制伺服电机一3、伺服电机二8和伺服电机五16保持线速度一致,伺服电机三9转动时,通过丝杆二和丝母二旋合连接带动大板二13在导杆二上滑动,实现整个装置向左或向右运动,无纺布将待清洗极片1的涂层清洗干净,此过程中清洗滚轮6与清洗耗材2相对静止;
伺服电机四10转动时,通过丝杆一和丝母一带动大板一12沿导杆一向上或向下运动,伺服电机三9转动时,通过丝杆二和丝母二带动大板二13在导杆二上滑动,实现整个装置向前或向后运动;清洗过程中,待清洗极片1上的涂层C在压力作用下转移到清洗耗材2的表面,收卷辊4转动时,粘有涂层废料的清洗耗材2卷绕在收卷辊4上,实现废料的自动收集;
步骤四:清洗完成后,伺服电机四10反向转动时,通过丝杆一和丝母一旋合连接带动大板一12沿导杆一向上运动,进而实现清洗滚轮6上抬,等待下一次清洗。
具体实施方式七:具体实施方式六所述的进行极片涂层清洗的方法,步骤二中,所述的下压的压力范围为0.1~0.7Mpa。
具体实施方式八:具体实施方式六所述的进行极片涂层清洗的方法,所述的清洗溶剂为去离子水、NMP、DMAc、DMF、TEP、DMSO和无水乙醇等中的一种或多种混合。
效果:如图4和图5所示,针对清洗后的极片3D显微镜表征可以看出,清洗区Q表面无涂层C残留,且表面光滑无明显刮痕,焊接拉力测试可看出,实验组(清洗涂层后焊接)与正常组焊接拉力无明显差异,从侧面表明,实用该装置对极片清洗,不会对箔材造成损伤。

Claims (8)

1.一种极片涂层清洗装置,其特征在于:所述的清洗装置包括清洗耗材(2)、伺服电机一(3)、收卷辊(4)、放卷辊(5)、清洗滚轮(6)、伺服电机二(8)、伺服电机三(9)、伺服电机四(10)、伺服电机五(16)、大板一(12)、大板二(13)及大板三(14);其中,伺服电机一(3)、伺服电机二(8)及伺服电机五(16)均固定在大板一(12)的后侧面上;
所述的收卷辊(4)通过清洗耗材(2)与放卷辊(5)连接,所述的清洗滚轮(6)贴附在收卷辊(4)和放卷辊(5)之间的清洗耗材(2)上,所述的收卷辊(4)和放卷辊(5)水平高度一致,所述的清洗滚轮(6)的一侧端面中部设置有注液泵接口(7),所述的清洗滚轮(6)外圆面上靠近极片一侧并与清洗耗材(2)接触区域排布有数个微孔M,所述的清洗滚轮(6)固定装在所述的伺服电机一(3)的输出轴上,所述的放卷辊(5)固定装在伺服电机二(8)的输出轴上,所述的收卷辊(4)固定装在伺服电机五(16)的输出轴上;
所述的伺服电机三(9)固定在大板三(14)上,滑轨二(15)包括导杆二和丝母二,所述的导杆二水平固定在大板三(14)上,丝母二固定在大板二(13)上,所述的伺服电机三(9)的输出轴与水平设置的丝杆二固定连接,所述的丝母二与伺服电机三(9)的丝杆二旋合连接;大板三(14)固定在设备机架上;
所述的伺服电机四(10)固定在大板二(13)上,滑轨一(11)包括导杆一和丝母一,所述的导杆一竖直固定在大板二(13)上,丝母一固定在大板一(12)上,所述的伺服电机四(10)输出轴与竖直设置的丝杆一固定连接,所述的丝母一与伺服电机四(10)的丝杆一旋合连接。
2.根据权利要求1所述的一种极片涂层清洗装置,其特征在于:所述的清洗耗材为无纺布。
3.根据权利要求1所述的一种极片涂层清洗装置,其特征在于:所述的数个微孔M中的每相邻两个微孔M之间的间距为1~2mm,每个微孔M的直径为0.2~1.0mm。
4.根据权利要求1所述的一种极片涂层清洗装置,其特征在于:所述的清洗滚轮(6)的宽度大于清洗耗材(2)的宽度D1,清洗耗材(2)的宽度D1=D+d1,d1为浸润余量,d1的取值范围为0.5~2mm,D为清洗宽度。
5.根据权利要求1所述的一种极片涂层清洗装置,其特征在于:所述的数个微孔M的分布区弧长L1=L+d2,L为待清洗极片的清洗长度,d2为浸润余量,d2的取值范围为0.5~1mm。
6.一种利用权利要求1~5任一权利要求所述的装置实现极片涂层清洗的方法,其特征在于:所述方法具体步骤如下:
步骤一:注液泵通过清洗滚轮(6)上的注液泵接口(7)精确注入清洗溶剂,清洗溶剂通过数个微孔M,浸润到清洗耗材(2)上;
步骤二:待清洗极片(1)在真空作用下吸附在清洗平台上,伺服电机四(10)正向转动时,通过丝杆一和丝母一旋合连接带动大板一(12)沿导杆一向下运动,进而实现清洗滚轮(6)下压,清洗耗材(2)中的清洗溶剂接触到待清洗极片(1)表面;
步骤三:伺服电机二(8)驱动放卷辊(5)转动,伺服电机五(16)驱动收卷辊(4)转动,与此同时清洗滚轮(6)也在伺服电机一(3)驱动下转动;极片运动到指定清洗位置时,通过PLC控制伺服电机一(3)、伺服电机二(8)和伺服电机五(16)保持线速度一致,伺服电机三(9)转动时,通过丝杆二和丝母二旋合连接带动大板二(13)在导杆二上滑动,实现整个装置向左或向右运动;
步骤四:清洗完成后,伺服电机四(10)反向转动时,通过丝杆一和丝母一旋合连接带动大板一(12)沿导杆一向上运动,进而实现清洗滚轮(6)上抬,等待下一次清洗。
7.根据权利要求6所述的进行极片涂层清洗的方法,其特征在于:步骤二中,所述的下压的压力范围为0.1~0.7Mpa。
8.根据权利要求6所述的进行极片涂层清洗的方法,其特征在于:所述的清洗溶剂为去离子水、NMP、DMAc、DMF、TEP、DMSO和无水乙醇等中的一种或多种混合。
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Applicant after: Zhuhai Guanyu Battery Co., Ltd

Address before: 519180 No. 209 Pearl Peak Avenue, Jingan Town, Doumen District, Zhuhai City, Guangdong Province

Applicant before: ZHUHAI COSLIGHT BATTERY Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
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