CN110355976A - 一种锂电池三层共挤隔膜生产设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂电池隔膜生产技术领域，且公开了一种锂电池三层共挤隔膜生产设备，包括挤出平台、第一动力电机、第二动力电机、第一螺杆挤出机、第二螺杆挤出机、流延平台、熔体泵、流延机、摆动装置、牵引装置、收卷机构、金属分离器和三腔模具，所述第一动力电机、第二动力电机、第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机的底部分别与挤出平台的顶部固定连接，所述第一动力电机和第二动力电机的输出端分别与第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机的输入端传动连接。本发明解决了原料在挤出后容易出现窜层现象的问题，使原料由挤出机挤出后呈现均匀分布的效果，并且原料整体呈现均匀化，同时能够提高原料挤出后的流动性，提高原料的塑化效果。

Description

一种锂电池三层共挤隔膜生产设备
技术领域
本发明涉及锂电池隔膜生产技术领域，具体为一种锂电池三层共挤隔膜生产设备。
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。
由于单层隔膜是采用PP原料，PP材料熔点较PE熔点高。而三层隔膜不仅具有更好的力学性能，而且PE夹在2层PP之间可以起到熔断保险丝的作用，为电池提供了更好的安全保护。
由于锂电池隔膜使用的聚丙稀原料熔指低，流动性差，因此导致原料的挤出形态塑化效果较差，同时物料的流动性较差，难以满足于生产需求，同时在原料的挤出过程中，由于两种原料密度等特性不同，在挤出机进行挤出后的复合过程中，原料之间容易出现窜层的现象，致使挤出状态的原料出现分布不均匀的现象发生，因此对于隔膜的生产带来质量上的困扰。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明的目的在于提供了一种锂电池三层共挤隔膜生产设备，解决了原料在挤出后容易出现窜层现象的问题，使原料由挤出机挤出后呈现均匀分布的效果，并且原料整体呈现均匀化，同时能够提高原料挤出后的流动性，提高原料的塑化效果，保证了隔膜生产的质量需求。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种锂电池三层共挤隔膜生产设备，包括挤出平台、第一动力电机、第二动力电机、第一螺杆挤出机、第二螺杆挤出机、流延平台、熔体泵、流延机、测厚仪、摆动装置、牵引装置、收卷机构、金属分离器和三腔模具，所述第一动力电机、第二动力电机、第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机的底部分别与挤出平台的顶部固定连接，所述第一动力电机和第二动力电机的输出端分别与第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机的输入端传动连接，所述挤出平台的右侧与流延平台的左侧固定连接，两个所述熔体泵的底部分别与流延平台顶部的左侧固定连接，两个所述熔体泵左侧的进料端分别与第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机右侧的出料端固定连通，两个所述熔体泵右侧的出料端均与三腔模具的进料端固定连通，所述三腔模具的出料口与流延机的流延辊相连通。
优选的，所述测厚仪位于挤出平台的右侧，所述测厚仪的右侧与摆动装置的左侧固定连接，所述摆动装置的右侧与牵引装置的左侧固定连接，所述收卷机构位于牵引装置的右侧。
优选的，所述第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机的进料端分别与两个所述金属分离器的出料端固定连通，所述金属分离器顶部的进料端与真空送料机的出料端固定连通。
优选的，所述收卷机构包括底座、收卷转盘、过渡辊、收卷辊、传动轴、驱动电机和翻转电机，两个所述收卷转盘相背一侧的轴心位置分别通过支架与底座顶部的两侧转动连接，两个所述收卷转盘相对一侧的顶部分别与过渡辊的两端转动连接。
优选的，两个所述收卷转盘相对的一侧分别与两个所述传动轴的一侧固定连接，所述收卷辊的两端分别与两个所述传动轴相对的一侧转动连接。
优选的，所述驱动电机的一侧与收卷转盘的一侧固定连接，所述驱动电机的输出端与传动轴的一端传动连接，所述翻转电机的一侧与的底座顶部的一侧固定连接，所述翻转电机的输出端与收卷转盘的一侧传动连接。
(三)有益效果
本发明提供了一种锂电池三层共挤隔膜生产设备。具备以下有益效果：
(1)、本发明由于第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机的设置，通过锂电池三层共挤隔膜生产线共有两台挤出机的分布，采用A/B/A分布，一螺杆挤出机用PP料，二螺杆挤出机用PE料，两种物料经过两台挤出机挤出后，分别经过两台熔体泵增压，然后在一个三腔模具内复合在一起，从而使两种物料确保了融合而又不会出现窜层的现象，进而解决了原料在挤出后容易出现窜层现象的问题，使原料由挤出机挤出后呈现均匀分布的效果，并且原料整体呈现均匀化。
(2)、本发明挤出机系统由第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机同时将原料挤出，第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机分别包含了进料口上的金属分离器和除尘系统，保障进入挤出机物料的干净度，保障了塑化效果和产量，第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机出口处增加一台熔体泵，保证模具出口的压力和物料具有足够的流动性，配合三腔模具和流延机，能够让两种物料在三腔模具内复合，物料不会产生窜层现象等问题。
附图说明
图1为本发明结构生产线的俯视图；
图2为本发明结构收卷机构的单体示意图。
图中：1、挤出平台；2、第一动力电机；3、第二动力电机；4、第一螺杆挤出机；5、第二螺杆挤出机；6、流延平台；7、熔体泵；8、流延机；9、测厚仪；10、摆动装置；11、牵引装置；12、收卷机构；13、金属分离器；14、三腔模具；121、底座；122、收卷转盘；123、过渡辊；124、收卷辊；125、传动轴；126、驱动电机；127、翻转电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，本发明提供一种技术方案：一种锂电池三层共挤隔膜生产设备，包括挤出平台1、第一动力电机2、第二动力电机3、第一螺杆挤出机4、第二螺杆挤出机5、流延平台6、熔体泵7、流延机8、测厚仪9、摆动装置10、牵引装置11、收卷机构12和金属分离器13，第一动力电机2、第二动力电机3、第一螺杆挤出机4和第二螺杆挤出机5的底部分别与挤出平台1的顶部固定连接，第一动力电机2和第二动力电机3的输出端分别与第一螺杆挤出机4和第二螺杆挤出机5的输入端传动连接，挤出平台1的右侧与流延平台6的左侧固定连接，两个熔体泵7的底部分别与流延平台6顶部的左侧固定连接，熔体泵7主要用于高温高粘度聚合物熔体的输送、增压、计量，熔体泵7将来自挤出机的高温塑料熔体增压、稳压后流量稳定的送入挤出机头，两个熔体泵7左侧的进料端分别与第一螺杆挤出机4和第二螺杆挤出机5右侧的出料端固定连通，两个熔体泵7右侧的出料端均与流延机8右侧的进料端固定连通，两个所述熔体泵7右侧的出料端均与三腔模具14的进料端固定连通，所述三腔模具14的出料口与流延机8的流延辊相连通，三腔模具14为两个独立的进料腔室和一个独立的出料腔室组成，同时两个进料的腔室与出料的腔室相连通，形成一个腔室，即对于挤出原料起到汇流的作用，流延机8系统包括一条流延辊、四条定型辊、一条冷却辊，每一条辊都有单独精准的温控系统，保证每条辊面的温度恒定，满足工艺的操作需求，测厚仪9负责在线监测簿膜的厚度，可以实现根据检测出的厚度自动调节模具，使产品的厚度均匀合格，由于第一螺杆挤出机4和第二螺杆挤出机5的设置，通过锂电池三层共挤隔膜生产线共有两台挤出机的分布，采用A/B/A分布，第一螺杆挤出机4用PP料，第二螺杆挤出机5用PE料，两种物料经过两台挤出机挤出后，分别经过两台熔体泵7增压，然后在一个三腔模具14内复合在一起，从而使两种物料确保了融合而又不会出现窜层的现象，进而解决了原料在挤出后容易出现窜层现象的问题，使原料由挤出机挤出后呈现均匀分布的效果，并且原料整体呈现均匀化。
测厚仪9位于挤出平台1的右侧，测厚仪9是用自动测厚仪检测薄膜横向厚薄状况的机构，通过检测探头每扫描一次的画面分析，由计算机处理系统驱动自动模头上的热膨胀螺栓，控制模唇口的大小，以达到及时控制产品厚度的目的，采用思肯德自动测厚仪9，带APC控制系统，自动控制模头调节螺丝，测厚仪9的右侧与摆动装置10的左侧固定连接，摆动装置10的右侧与牵引装置11的左侧固定连接，摆动装置10用直线电机控制摆动架来回摆动，解决了传统由凸轮控制产生的跳动问题，使簿膜表面有效展开，收卷机构12位于牵引装置11的右侧，牵引装置11是摆架到收卷的过渡部份，目的是通过其控制配合，将薄膜平整的卷到收卷机构的卷心上，牵引装置11采用S辊牵引，解决了传统胶辊牵引带来的粉尘问题，第一螺杆挤出机4和第二螺杆挤出机5的进料端分别与两个金属分离器13的出料端固定连通，金属分离器13顶部的进料端与真空送料机的出料端固定连通，挤出机系统由第一螺杆挤出机4和第二螺杆挤出机5同时将原料挤出，第一螺杆挤出机4和第二螺杆挤出机5分别包含了进料口上的金属分离器13和除尘系统，保障进入挤出机物料的干净度，保障了塑化效果和产量，第一螺杆挤出机4和第二螺杆挤出机5出口处增加一台熔体泵，保证模具出口的压力和物料具有足够的流动性，配合三腔模具14和流延机8，能够让两种物料在模具内复合，物料不会产生窜层现象等问题。
收卷机构12包括底座121、收卷转盘122、过渡辊123、收卷辊124、传动轴125、驱动电机126和翻转电机127，两个收卷转盘122相背一侧的轴心位置分别通过支架与底座121顶部的两侧转动连接，两个收卷转盘122相对一侧的顶部分别与过渡辊123的两端转动连接，两个收卷转盘122相对的一侧分别与两个传动轴125的一侧固定连接，收卷辊124的两端分别与两个传动轴125相对的一侧转动连接，驱动电机126的一侧与收卷转盘122的一侧固定连接，驱动电机126的输出端与传动轴125的一端传动连接，翻转电机127的一侧与的底座121顶部的一侧固定连接，翻转电机127的输出端与收卷转盘122的一侧传动连接，收卷机构12在整条生产线的最末端，收卷为主动收卷，双工位结构，其作用是由牵引机构上的摆动张力辊进行检测，控制收卷电机的转速，以保证适当的收卷张力，并由行走小车上的接触压辊将膜压靠在收卷的卷的卷芯上，实行接触性或间隙性收卷，最终在机台的相互控制配合下，将薄膜平整的收卷到卷芯上，了将薄膜牵引到卷芯上，必须给薄膜施加一定拉伸并张紧的牵引力，其中张紧薄膜的力即为张力，通常由于薄膜的材料厚度及性能不同，以及选用的收卷方式也有不同，张力的大小可设定为100～600N之间，收卷张力的大小直接影响产品收卷的质量，张力过大，收卷会过紧，薄膜容易产生皱纹，张力不足，带入膜层的空气量过多，母卷薄膜的密度小，薄膜容易在芯卷上产生严重的错位或轴向滑卷，以至造成无法卸卷，分切时放卷轴产生大幅度摆动影响分切薄膜的质量，收卷机构12采用低张力控制，保证工艺所需的簿膜表面低张力的要求，增加静电定边系统使收卷端面整齐，静电接卷装置使整个系统换卷成功率大大提高。
在使用时，PP料从第一螺杆挤出机4下料口投入，在进入金属分离器13内部后对原料内部的金属杂质进行剔除，随后第一螺杆挤出机4螺杆挤出原料，通过熔体泵7进行增压，使原料保持流动性，同时PE料从第二螺杆挤出机5的下料口投入，同样经过金属分离器13进行剔除原料内部的金属杂质，随后经第二螺杆挤出机5的螺杆挤出原料，由熔体泵7进行增压，随后第一螺杆挤出机4和第二螺杆挤出机5挤出的原料进入三腔模具14内进行复合，随后由三腔模具14进行流出，经过流延辊成型，随后定型辊定型和冷却辊冷却，测厚仪9负责在线监测簿膜的厚度，可以实现根据检测出的厚度自动调节模具，使产品的厚度均匀合格，摆动装置10用直线电机控制摆动架来回摆动，解决了传统由凸轮控制产生的跳动问题，使簿膜表面有效展开，牵引装置11采用S辊牵引，解决了传统胶辊牵引带来的粉尘问题，收卷机构12采用低张力控制，保证工艺所需的簿膜表面低张力的要求，增加静电定边系统使收卷端面整齐，静电接卷装置使整个系统换卷成功率大大提高。
本发明的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种锂电池三层共挤隔膜生产设备，包括挤出平台(1)、第一动力电机(2)、第二动力电机(3)、第一螺杆挤出机(4)、第二螺杆挤出机(5)、流延平台(6)、熔体泵(7)、流延机(8)、测厚仪(9)、摆动装置(10)、牵引装置(11)、收卷机构(12)、金属分离器(13)和三腔模具(14)，其特征在于：所述第一动力电机(2)、第二动力电机(3)、第一螺杆挤出机(4)和第二螺杆挤出机(5)的底部分别与挤出平台(1)的顶部固定连接，所述第一动力电机(2)和第二动力电机(3)的输出端分别与第一螺杆挤出机(4)和第二螺杆挤出机(5)的输入端传动连接，所述挤出平台(1)的右侧与流延平台(6)的左侧固定连接，两个所述熔体泵(7)的底部分别与流延平台(6)顶部的左侧固定连接，两个所述熔体泵(7)左侧的进料端分别与第一螺杆挤出机(4)和第二螺杆挤出机(5)右侧的出料端固定连通，两个所述熔体泵(7)右侧的出料端均与流延机(8)右侧的进料端固定连通，两个所述熔体泵(7)右侧的出料端均与三腔模具(14)的进料端固定连通，所述三腔模具(14)的出料口与流延机(8)的流延辊相连通。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池三层共挤隔膜生产设备，其特征在于：所述测厚仪(9)位于挤出平台(1)的右侧，所述测厚仪(9)的右侧与摆动装置(10)的左侧固定连接，所述摆动装置(10)的右侧与牵引装置(11)的左侧固定连接，所述收卷机构(12)位于牵引装置(11)的右侧。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池三层共挤隔膜生产设备，其特征在于：所述第一螺杆挤出机(4)和第二螺杆挤出机(5)的进料端分别与两个所述金属分离器(13)的出料端固定连通，所述金属分离器(13)顶部的进料端与真空送料机的出料端固定连通。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池三层共挤隔膜生产设备，其特征在于：所述收卷机构(12)包括底座(121)、收卷转盘(122)、过渡辊(123)、收卷辊(124)、传动轴(125)、驱动电机(126)和翻转电机(127)，两个所述收卷转盘(122)相背一侧的轴心位置分别通过支架与底座(121)顶部的两侧转动连接，两个所述收卷转盘(122)相对一侧的顶部分别与过渡辊(123)的两端转动连接。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池三层共挤隔膜生产设备，其特征在于：两个所述收卷转盘(122)相对的一侧分别与两个所述传动轴(125)的一侧固定连接，所述收卷辊(124)的两端分别与两个所述传动轴(125)相对的一侧转动连接。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池三层共挤隔膜生产设备，其特征在于：所述驱动电机(126)的一侧与收卷转盘(122)的一侧固定连接，所述驱动电机(126)的输出端与传动轴(125)的一端传动连接，所述翻转电机(127)的一侧与的底座(121)顶部的一侧固定连接，所述翻转电机(127)的输出端与收卷转盘(122)的一侧传动连接。
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