CN110302942A - 用于单组或多组锂电池极片的涂布模头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于单组或多组锂电池极片的涂布模头，包括上模头和下模头，在上模头或下模头设有进料口且在下模头内设置有用于容纳涂布浆料的料槽，进料口与料槽连通，上模头和下模头的前侧相配合地形成模嘴，其中，上模头和下模头围成容纳涂布浆料的模腔，模腔的前侧由上模头和下模头相间隔而形成模嘴的狭缝；料槽沿下模头的长度方向延伸，上模头和下模头之间垂直于涂布方向分布设置有若干调节滑块，调节滑块沿下模头表面滑动，调节滑块在模嘴侧配合形成具有可变宽度的涂布浆料的出料口。本发明通过控制滑块调节模腔尺寸，实现了涂布模头的涂布宽度的在线调整，调整过程无需打开模腔，提高了生产效率，有利于产品的一致性生产。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池极片制造设备领域，尤其涉及一种用于单组或多组锂电池极片的涂布模头。
背景技术
随着电动车、储能电池等新能源产业在全球范围内发展迅速。作为公认的理想储能元件，动力锂电池也得到高度关注。涂布机是动力锂电池极片的生产关键工艺设备。目前，锂电池极片涂布的工艺主要有刮刀式、辊涂转移式和狭缝挤压式等。其中，挤压式涂布的过程为涂布浆料在一定压力一定流量下沿着涂布模具的缝隙挤出而转移到基材上，挤压式涂布机结构简单、设备紧凑、调试方便，可用于较高粘度流体的涂布，能获得较高精度的涂层，因此，挤压涂布已逐渐成为主流涂布技术之一。
目前，电池极片的挤压式涂布产线的建设成本较高，例如自动化程度较高的合浆涂布产线一般需要上亿元的投入，而同时，动力锂电池的更新换代较快，一条产线往往需要生产多种不同电池型号的极片。因而，本领域技术人员致力于提供生产多种型号锂电池极片的装置。例如，公布号为CN109585782A的中国专利申请公开了一种挤压涂布装置，通过设置分流口宽度不一致的模头垫片与上模头、下模头配合，实现具有不同涂宽性质的不对称斑马式涂布。
提供新型的模头垫片以实现多种型号锂电池极片的涂布，是目前常用的一种改进方式，但是需要停机更换对应的尺寸垫片，并经过重新调整后才能再生产，这种操作是目前业内的常规手段，期间需要打开模腔，清理、安装、校正、调试，试机，不但耽误生产效率、浪费生产物料，还造成设备磨损大、精密度不高、产品的一致性差等后果。
为了实现快速有效换型，同时减少原材料和工时的浪费，本领域的技术人员致力于开发一种用于单组或多组锂电池极片的涂布模头。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于单组或多组锂电池极片的涂布模头，能够减少或者避免由于极片宽度变换而造成的停机。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于单组或多组锂电池极片的涂布模头，包括上模头和下模头，在上模头或下模头设有进料口且在下模头内设置有用于容纳涂布浆料的料槽，进料口与料槽连通，上模头和下模头的前侧相配合地形成模嘴，其中，上模头和下模头围成涂布浆料的模腔，模腔的前侧由上模头和下模头相间隔而形成模嘴的狭缝；料槽沿下模头的长度方向延伸，上模头和下模头之间垂直于涂布方向分布设置有若干调节滑块，调节滑块沿下模头表面滑动，调节滑块在模嘴侧配合形成具有可变宽度的涂布浆料的出料口。
进一步地，调节滑块至少包括位于下模头两端的第一滑块和第二滑块。
在本发明的一个实施方案中，调节滑块还包括位于第一滑块和第二滑块之间的联动滑块，第一滑块和第二滑块之间设有至少一个滑块组件，滑块组件包括联动滑块和联动机构，联动机构设置在下模头的外侧且与联动滑块连接，联动机构控制联动滑块沿着下模头且垂直于涂布方向滑动。
进一步地，联动机构包括联动杆、滑套和连接条，滑套通过螺纹连接于连动杆外沿，连接条的两端分别与滑套、联动滑块铰接；在联动杆传动下，滑套沿联动杆滑动并通过连接条牵引联动滑块滑动。
更进一步地，每个滑块组件中具有一个或两个联动滑块，且每个联动滑块通过一个连接条与滑套连接。
优选地，联动杆的外端部与手柄或旋转电机连接。
在本发明的一个实施方案中，上模头和下模头的后侧和两侧的连接处设置有垫片。
优选地，料槽与模嘴之间设有缓冲槽，缓冲槽具有与料槽平行的延伸方向。
进一步优选地，在料槽与缓冲槽之间具有过渡梯台，过渡梯台的高度不高于出料口。
在本发明的另一个实施方案中，下模头两端各设有一个伸缩机构，伸缩机构包括伸缩杆，第一滑块和第二滑块均与伸缩杆固定连接且在伸缩杆牵引下滑动。
本发明具有以下技术特点：
(1)本发明通过沿下模头滑动的若干个滑块调节模腔尺寸，实现了涂布模头的涂布宽度的在线调整，调整过程无需打开模腔，从而避免了清理、调试等维护程序，提高了生产效率并有利于产品的一致性生产；
(2)本发明设置了联动机构等来控制滑块的活动，通过电机等对宽度尺寸调节进行精密调整，提高电池极片的涂布精度，有利于提高产品质量。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的锂电池极片的涂布模头一个实施例的结构示意图。
图2是本发明的锂电池极片的涂布模头所用的垫片的结构示意图。
图3是图1中的A处结构的局部放大示意图。
图4是本发明的锂电池极片的涂布模头的另一个实施例的下模头部分的结构示意图。
图5是本发明的锂电池极片的涂布模头的另一个较佳实施例的结构示意图。
图6是图5所示的锂电池极片的涂布模头沿C-C向的剖面结构示意图。
图7是本发明的锂电池极片的涂布模头的滑块组件的结构示意图。
图8是图5的涂布模头中滑块组件B处的局部结构示意图(联动滑块并拢状态)。
图9是图5的涂布模头中滑块组件B处的局部结构示意图(联动滑块打开状态)。
图10是本发明的锂电池极片的涂布模头中的联动滑块的结构示意图。
图11是本发明的锂电池极片的涂布模头的另一个实施例的结构示意图。
图12是是本发明的锂电池极片的涂布模头的第一滑块的另一种控制方案的示意图。
图13是本发明的锂电池极片的具有多组滑块组件的涂布模头的结构示意图。
图中，1上模头，11调节间隙，12调节螺孔，2下模头，21进料口，22料槽，23垫片， 24第一滑块，25第二滑块，26缓冲槽，27过渡梯台，271限位槽，28连接台，3模嘴，4伸缩机构，41伸缩杆，42牵引块，421牵引柱，43平推电机，5滑块组件，51联动滑块，52 联动杆，53滑套，54连接条，55手柄，56旋转电机。
具体实施方式
实施例1
如图1所示为本实施例的用于单组锂电池极片的涂布模头，包括上模头1和下模头2，在下模头2设有进料口21且设置有用于容纳涂布浆料的料槽22，进料口21与料槽22连通，上模头1和下模头2围成涂布浆料的模腔，上模头1和下模头2的前侧相配合地形成模嘴3。具体地，上模头1和下模头2的后侧和两侧通过螺柱连接，并在连接处设置有垫片23，如图 2所示，垫片23具有一定的厚度并在下模头2形成了后侧和两侧的台阶，因此，上模头1和下模头2的后侧和两侧经垫片23密封连接，并经过螺柱穿过连接，形成模腔，而前侧由于无垫片23而形成模嘴3的狭缝。上模头1和下模头2之间垂直于涂布方向(指涂布浆料挤出方向)分布设置有第一滑块24和第二滑块25，第一滑块24和第二滑块25在模嘴3侧配合形成具有可变宽度的涂布浆料的出料口。
在上模头1的前端还开设有一个取向与涂布方向垂直的调节间隙11，在该调节间隙11 上设置有调节涂布浆料在模嘴3的出料口张开大小的间隙调节机构。间隙调节机构包括沿调节间隙11长度方向均匀分布的数个调节螺孔12，以及从上模头1顶端经调节螺孔12连接调节间隙11底部的调节螺丝，通过设置调节螺丝并通过拧紧螺丝的程度来调节出料口的大小，有利于确保涂布厚度的均匀分布。
料槽22沿下模头2的长度方向延伸，进料口21外接进料管道，涂布浆料从进料口21进入料槽22，在料槽22中积满浆料后，溢满模腔，并在进料管道压力下，涂布浆料溢出料槽22，然后到达模嘴3的狭缝。优选地，在料槽22与模嘴3之间设有缓冲槽26，缓冲槽26具有与料槽22平行的延伸方向，下模头2在料槽22与缓冲槽26之间具有过渡梯台27，过渡梯台27的高度不高于出料口，其结构如图3所示。这样涂布浆料是从料槽22溢满，流经过渡梯台27后到达缓冲槽26内，再流到出料口，经过多次缓冲的过程，使得涂布浆料到达出料口时具有均匀和缓和的内压力，有助于锂电池极片的均匀涂布，达到涂布后的均匀膜厚。
第一滑块24和第二滑块25沿其长度方向的截面形状与同向的模腔的纵向截面形状相对应，因此，两个滑块的下侧填充其下侧的料槽22以及缓冲槽26的空隙，对模腔中的涂布浆料起了围栏的作用，进料口21的位置位于两个滑块之间(例如位于下模头2的中部，进料口 21的设置应避免由于滑块移动而处于滑块所围区域之外)，涂布浆料因而随着进料口21的进料分布于两个滑块之间，并最终是沿着两个滑块之间形成的出料口挤出，涂布宽度可以根据需要来通过调节第一滑块24和第二滑块25的间距来实现。
下模头2两端各设有一个伸缩机构4，其包括有伸缩杆41，第一滑块24和第二滑块25 均与伸缩杆41连接且在伸缩杆41的牵引下滑动。优选地，第一滑块24和第二滑块25向外侧延伸地设置有牵引块42，牵引块42具有至少两个牵引柱421，牵引柱421沿平面均匀分布并且水平穿过下模头2的外壁与其内的第一滑块24、第二滑块25连接，用于牵引第一滑块24、第二滑块25时起导向作用能够使其水平稳定滑动。伸缩杆41穿过牵引块42并与其固定连接。根据生产需要调节两个滑块的间距，来实现挤出涂布的宽度调整，而在该调整过程中，不需要打开模腔，由于调节滑块位置后模腔的体积也发生了变化，只需要等待涂布浆料内压稳定后即可进行后续生产。
实施例2
本实施例提供了一种用于单组锂电池极片的涂布模头，其结构与实施例1相似，包括上模头1和下模头2，在下模头2设有进料口21且设置有用于容纳涂布浆料的料槽22，进料口 21与料槽22连通，上模头1和下模头2围成涂布浆料的模腔，上模头1和下模头2的前侧相配合地形成模嘴3。区别点在于，上模头1和下模头2之间的连接处不设置有垫片，如图4 所示，上模头1或下模头2在接合面处形成一连接台28，连接台28与上/下模头一体成型，设置在后侧和两侧的接合处，并设有螺孔，通过螺柱将上模头1和下模头2连接后，前侧形成模嘴3的狭缝。上模头1和下模头2之间垂直于涂布方向分布设置有第一滑块24和第二滑块25，第一滑块24和第二滑块25在模嘴3侧配合形成具有可变宽度的涂布浆料的出料口。
实施例3
如图5和图6所示为用于单组或多组锂电池极片的涂布模头的较佳实施例，包括上模头 1和下模头2，在下模头2设有进料口21以及用于容纳涂布浆料的料槽22，进料口21外接进料管道且与料槽22连通，上模头1和下模头2围成涂布浆料的模腔，上模头1和下模头2的前侧相配合地形成模嘴3。具体地，上模头1和下模头2的后侧和两侧通过螺柱连接，通过设置在接合面后侧和两侧设置垫片23或者一体成型的连接台28，由于高度差而在前侧形成狭缝。因此，上模头1和下模头2的后侧和两侧经密封连接形成模腔，而前侧形成模嘴3 的狭缝。料槽22沿下模头2的长度方向延伸，涂布浆料从进料口21进入料槽22，在料槽22 与模嘴3之间还设有缓冲槽26，缓冲槽26具有与料槽22平行的延伸方向，下模头2在料槽 22与缓冲槽26之间具有过渡梯台27，过渡梯台27的高度不高于出料口。涂布浆料从进料口 21进入，先进料槽22溢满，流经过渡梯台27后到达缓冲槽26内，再流到出料口，经过多次缓冲的过程，均匀地经模嘴3涂布到电池极片上。
在上模头1和下模头2之间的空隙内，沿垂直于涂布方向分布设置有第一滑块24和第二滑块25，第一滑块24和第二滑块25贴着下模头2滑行。在第一滑块24和第二滑块25之间设有一个滑块组件5，滑块组件5分别设于左右侧的联动滑块51，以及设置在下模头2的外侧的一个联动杆52，联动杆52通过连接孔穿过下模头2的侧壁，伸入模腔中，联动杆52外设有滑套53，且与联动滑块51连接，联动杆52与滑套53通过螺纹配合传动，将联动杆52 的转动转变为滑套53沿联动杆52的移动。滑套53上设有两个连接条54连接，连接条54分别与一侧的联动滑块51可转动连接，连接条54的两端均分别与滑套53、联动滑块51铰接，可选地，连接条54的两端设有轴孔，在滑套53和联动滑块51上各设有一轴柱，连接条54 的轴孔套在轴柱上实现活动连接；当滑套53沿着连接条54移动而使连接条54随之转动后向着联动杆52收拢时，两侧的联动滑块51受牵引而靠拢，当滑套53沿着连接条54移动而使连接条54随之转动后背向联动杆52方向打开时，两侧的联动滑块51被连接条54推动而打开，增大了间距。
在本实施例中示出了上述联动机构的一个具体实施方案，由联动机构控制左右两个联动滑块51沿着下模头2且垂直于涂布方向滑动，如图7所示。其中，联动机构中的联动杆52 穿过下模头2、料槽22，止于料槽22和缓冲槽26之间的过渡梯台27的一侧。在过渡梯台27上开设有限位槽271，联动杆52上的滑套53的移动区域被限制在限位槽271至料槽22内侧壁之间的直线部分。如图8-图9所示，当通过联动杆52驱动滑套53向前侧移动时，与其连接的连接条54趋于并拢，并牵引两侧联动滑块51相向滑动；当通过连动杆驱动滑套53向后侧移动，连接条54打开，同时推动两侧的联动滑块51相背向滑动，增大距离。
下模头2两端各设有一个伸缩机构4，伸缩机构4包括伸缩杆41，两端的伸缩杆41分别与第一滑块24、第二滑块25连接，通过伸缩杆41的伸缩来带动第一滑块24、第二滑块25的滑动。
因此，本实施例的下模头2上可滑动地设置了四个滑块，其中，两端的第一滑块24、第二滑块25各自控制滑动，中间的两个联动滑块51通过联动杆52来驱动同时向着打开或闭合的方向滑动。四个滑块沿涂布方向在竖直方向的截面形状与模腔的截面形状相对应，如图10 所示，各滑块对模腔中的涂布浆料起了围栏的作用，通过四个滑块的配合，限定了至少一个涂布浆料的流动区域，并在模嘴3侧配合形成了宽度可变的出料口。
本实施例的其中一个实施方案是，用左侧的第一滑块24和左侧的联动滑块51限定一个涂布浆料的区域，右侧的联动滑块51和第二滑块25限定另一个涂布浆料的区域，设置两个进料口21使其位置分别位于上述两组滑块之间，并控制滑块的滑动距离不超过进料口21而使进料口21漏出上述区域，从而经过上述两组滑块形成用于两组锂电池极片的宽度可变的涂布模头。
在对涂布宽度的精度要求较低时，联动机构和伸缩机构4中，联动杆52的外端部设有手柄55用于控制联动杆52沿其中心轴转动，来带动两侧联动滑块51的滑动；伸缩杆41的外端部也设有手柄55，用于操作人员握持手柄55前后运动以牵引其连接的滑块进行对应的前后滑动，并根据测量的涂布宽度进行实时调整。
实施例4
本实施例提供了一种用于单组或多组锂电池极片的涂布模头，其结构同实施例3，相比于实施例3的结构，本实施例改进点在于，联动机构和伸缩机构4均由电机连接驱动，如图 11所示。具体地，联动机构的联动杆52的端部连接有旋转电机56，通过旋转电机56带动联动杆52的转动，从而控制两侧联动滑块51的精密滑动；伸缩机构4的伸缩杆41的端部连接有平推电机43，平推电机43的输出端连接伸缩杆41，第一滑块24和第二滑块25均与伸缩杆41连接且在平推电机43驱动下进行精密的前后滑动。上述电机的选用根据实际宽度调整的精度要求进行选择，采用的是本领域中常见的电机产品。优选地，电机选用伺服电机以实现精密控制。上述电机均通过电机座连接在下模头2的外侧。
实施例5
本实施例提供了一种用于单组或多组锂电池极片的涂布模头，其结构同实施例4，相比于实施例4的结构，本实施例区别点在于，去掉了下模头2两侧的伸缩机构4，而采用增设两侧联动机构来控制第一滑块24和第二滑块25。
如图12所示，与前面的实施例中的中间联动机构类似地，下模头2的同侧与第一滑块 24和第二滑块25的对应位置各设有由电机驱动的联动杆52，联动杆52上设有滑套53，第一滑块24、第二滑块25各与一个连接条54铰接，连接条54的另一端则与滑套53铰接。调整时，电机驱动联动杆52的转动，从而控制滑套53沿联动杆52前后滑动以带动连接条54，并由连接条54牵引另一端与活动连接的第一滑块24或第二滑块25，从而实现对第一滑块24、第二滑块25的滑动控制。
实施例6
本实施例提供了一种用于单组或多组锂电池极片的涂布模头，其结构同实施例4，相比于实施例4的结构，本实施例区别点在于，在第一滑块24和第二滑块25之间设有多组联动机构，如图13所示为具有两组联动机构的锂电池极片的涂布模头，通过多个滑块的配合，在模嘴3侧形成了数个涂布出料口。
根据本实施例的方案，在不影响进料口21进料的前提下，锂电池极片的涂布模头可以根据实际需要设置各滑块之间的距离来形成多个具有可变涂布宽度的出料口，并且上述调整时并不需要打开模腔，只需要通过相应电机根据所需宽度使出料口达到产品要求，调整后待涂布浆料模腔中的浆料流动稳定后，即可继续进行生产。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于单组或多组锂电池极片的涂布模头，包括上模头和下模头，在上模头或下模头设有进料口且在下模头内设置有用于容纳涂布浆料的料槽，进料口与料槽连通，上模头和下模头的前侧相配合地形成模嘴，其特征在于，上模头和下模头围成容纳涂布浆料的模腔，模腔的前侧由上模头和下模头相间隔而形成模嘴的狭缝；料槽沿下模头的长度方向延伸，上模头和下模头之间垂直于涂布方向分布设置有若干调节滑块，调节滑块沿下模头表面滑动，调节滑块在模嘴侧配合形成具有可变宽度的涂布浆料的出料口。
2.如权利要求1所述的涂布模头，其特征在于，调节滑块至少包括位于下模头两端的第一滑块和第二滑块。
3.如权利要求2所述的涂布模头，其特征在于，调节滑块还包括位于第一滑块和第二滑块之间的联动滑块，第一滑块和第二滑块之间设有至少一个滑块组件，滑块组件包括联动滑块和联动机构，联动机构设置在下模头的外侧且与联动滑块连接，联动机构控制联动滑块沿着下模头且垂直于涂布方向滑动。
4.如权利要求3所述的涂布模头，其特征在于，联动机构包括联动杆、滑套和连接条，滑套通过螺纹连接于连动杆外沿，连接条的两端分别与滑套、联动滑块铰接；在联动杆传动下，滑套沿联动杆滑动并通过连接条牵引联动滑块滑动。
5.如权利要求4所述的涂布模头，其特征在于，每个滑块组件中具有一个或两个联动滑块，且每个联动滑块通过一个连接条与滑套连接。
6.如权利要求4所述的涂布模头，其特征在于，联动杆的外端部与手柄或旋转电机连接。
7.如权利要求1所述的涂布模头，其特征在于，上模头和下模头的后侧和两侧的连接处设置有垫片。
8.如权利要求1所述的涂布模头，其特征在于，料槽与模嘴之间设有缓冲槽，缓冲槽具有与料槽平行的延伸方向。
9.如权利要求8所述的涂布模头，其特征在于，在料槽与缓冲槽之间具有过渡梯台，过渡梯台的高度不高于出料口。
10.如权利要求1所述的涂布模头，其特征在于，下模头两端各设有一个伸缩机构，伸缩机构包括伸缩杆，第一滑块和第二滑块均与伸缩杆固定连接且在伸缩杆牵引下滑动。
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