CN111054563A - 一种新型锂电池隔膜喷涂装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型锂电池隔膜喷涂装置及其使用方法，包括M面喷涂组件、N面喷涂组件、转盘、供料系统、回料系统、回料槽、冷却系统、过滤器、控制系统、联动调节装置、烘箱组件、张力调节装置、隔膜、供液泵，所述供料装置由供料泵及流量计模块、需将供料系统整合为一体、且供料罐带有搅拌功能防止浆料沉淀，搅拌杆由电机控制，所述M面喷涂组件与N面喷涂组件实现速度联动控制，所述烘箱组件可将隔膜双面同时烘干。本发明具有操作方便、涂布效果好、工作效率高、节省成本等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型锂电池隔膜喷涂装置及其使用方法。
背景技术
随着科学技术的发展，锂电池已成为动力电池发展的主流，其具有比能量高、工作温度范围宽、放电平稳等优点，但目前在使用过程中还存在各种安全隐患，制约其发展。安全性是电池必须考虑的因素，其中隔膜的闭孔温度和破膜温度是锂离子电池保障安全性的重要指标。现有锂电池主要由正极、负极、电解液及隔膜组成，隔膜的主要作用是将正极和负极隔开，防止正负极片直接接触而产生短路，防止电子通过，允许离子通过；其性能的优劣决定着电池的界面结构和内阻，进而影响着锂电池的容量、循环性、充放电电流密度等关键特性，因此隔膜性能的优劣对于提高电池的综合性能起重要的作用。
隔膜涂覆效果直接影响着隔膜的性能，现有双面涂覆设备工作效率低，结构复杂，成本高，占用空间大，喷涂效果不理想，间接增加了隔膜涂覆和锂电池的安全隐患。根据现状，本发明一种新型锂电池隔膜喷涂装置占用空间小，生产效率高，单双面切换方便，监控全面，生产有利于保证隔膜产品的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型锂电池隔膜喷涂装置及其使用方法，以解决现有技术中因监控不全面，切换不方便、涂布不均匀的问题。
为解决上述技术问题，一种新型锂电池隔膜喷涂装置及其使用方法，其特征在于：包括控制系统、联动调节装置、供料系统、过滤器A、转盘、M面喷涂组件、N面喷涂组件、隔膜、烘箱组件、回料槽、过滤器B、回料系统、供液泵，所述控制系统和联动调节装置同时与供料系统相连接，所述供料系统设有过滤器A，所述过滤器A连接至转盘喷头，所述转盘包括M面喷涂转盘和N面喷涂转盘，所述M面喷涂转盘和N面喷涂转盘分别设置在M面喷涂组件和N面喷涂组件内部，平行对称设置在隔膜的M面和N面两侧，所述M面喷涂组件和N面喷涂组件的上端设置烘箱组件，所述烘箱组件包括垂直烘箱和水平烘箱，所述烘箱组件平行对称设置在隔膜的两侧，所述M面喷涂组件和N面喷涂组件的下端分别设置有回料槽，所述回料槽的下端经回料管道连接过滤器B，所述过滤器B将浆料过滤输送至回料系统，所述回料系统一端与供液泵连接，所述供液泵另一端与供料系统相连接。
所述转盘侧端设置冷却系统，通过冷却管道相连接，所述冷却系统另一侧与联动调节装置连接。
所述M面喷涂组件和N面喷涂组件分别设置有张力调节装置，可独立检测并调节张力。
所述张力调节装置包括张力传感器和执行机构，通过接收张力传感器传送的信号，由内部的智能PID算法运算处理后输出信号，调节执行机构，以控制张力大小。
所述M面喷涂组件和N面喷涂组件分别设置有位置调节装置，调节转盘与隔膜的距离和角度。
所述位置调节装置包括机架导轨、丝杠、升降台、调节手轮，所述导轨设置在M面喷涂组件和N面喷涂组件的机架底端，所述丝杠设置在导轨的机架侧端，与导轨平行，所述调节手轮与丝杠连接，调节丝杠进给量；所述升降台一端设置在导轨的底部，另一端与控制系统相连接。
所述M面喷涂组件和N面喷涂组件的设有转盘喷涂调节装置。
所述转盘喷涂调节装置包括旋转台、转盘导轨、升降机构、电机，所述旋转台设置在转盘低部，调节转盘角度，所述转盘导轨设置在旋转台底部，所述升降机构设置在导轨设置低部，所述转盘由电机驱动。
所述M面喷涂组件和N面喷涂组件的喷头分别与隔膜的距离范围在30mm-300mm，角度范围在0°-180°。
所述回料系统设有过滤除铁装置，所述回料系统的管道为非金属材质。
所述的一种新型锂电池隔膜喷涂装置的使用方法：
1）所述控制系统启动所需功能，设置联动调节装置参数，转盘速度0-5000 r/min，生产速度0-200 r/min，烘箱温度0-150℃，冷却温度0-30℃，所述转盘转速和烘箱温度与生产速度的联动参数分别设定80℃、5000 r/min、60 r/min；
2）所述供料系统中浆料经过有过滤器A过滤，浆料量由液控单元控制，浆料经流量计精确计量后，由泵输送至转盘喷头；
3）所述转盘喷头在电机驱动下高速转动，所述隔膜在经过M面喷涂组件和N面喷涂组件时，当生产速度60 r/min，转盘速度达到5000 r/min，供料系统开始供料，冷却系统进行冷却，开始进行双面涂布，同时，未被利用的浆料经回料管道在过滤器B处过滤，输送至回料系统，再由供液泵将输送至供料系统，进行循环使用；
4）所述转盘在离心力的作用下，将浆料雾化成微小雾滴，通过调节转盘的转速，而调节浆料液滴的大小和雾化程度，保证均匀旋转喷射在隔膜的M面和N面，达到隔膜喷涂效果；
5）所述隔膜进入垂直烘箱和水平烘箱，有张力检测装置进行张力调节，当生产速度60r/min，烘箱温度80℃时，开始进行温控调节，对隔膜进行正常烘干；当生产速度小于60 r/min，烘箱根据调节比例进行温度调节，降低温度进行涂布；当生产速度高于60 r/min，烘箱升高温度进行涂布，保证将隔膜双面同时烘干。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
1. 多种功能相结合，人工操作与智能监控相结合，实现涂布速度、各处张力、烘箱温度的合理匹配，保证涂布效果的均匀性。
2. 占空空间小，单层烘箱结构，多种烘箱类型相结合，满足不同段的烘干需求，保证涂层层面的均匀性。
3. 单双面涂布切换方便，多种类型涂布方式切换稳定，具有各段涂布调节控制装置，满足多种涂布效果需求。
附图说明
图1是本发明中一种新型锂电池隔膜喷涂装置的结构示意图；
图中标号为：1-控制系统、2-联动调节装置、3-供料系统、4-过滤器A、5-转盘、51- M面喷涂转盘、52- N面喷涂转盘、6-M面喷涂组件、7-N面喷涂组件、8-隔膜、9-烘箱组件、91-垂直烘箱、92-水平烘箱、10-回料槽、11-过滤器B、12-回料系统、13-供液泵、14-冷却系统、15-张力调节装置。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示一种新型锂电池隔膜喷涂装置，包括控制系统1、联动调节装置2、供料系统3、过滤器A4、转盘5、M面喷涂组件6、N面喷涂组件7、隔膜8、烘箱组件9、回料槽10、过滤器B11、回料系统12、供液泵13，所述控制系统1和联动调节装置2同时与供料系统3相连接，保证隔膜8进入涂布系统与浆料同步到达喷头；所述供料系统3设有过滤器A4，过滤浆料中的金属和大颗粒异物；所述过滤器A4连接至转盘5喷头，所述转盘5包括M面喷涂转盘51和N面喷涂转盘52，所述M面喷涂转盘51和N面喷涂转盘52分别设置在M面喷涂组件6和N面喷涂组件7内部，平行对称设置在隔膜8的M面和N面两侧，保证隔膜8双面同时今天喷涂；所述M面喷涂组件6和N面喷涂组件7的上端设置烘箱组件9，所述烘箱组件9包括垂直烘箱91和水平烘箱92，所述烘箱组件9平行对称设置在隔膜8的两侧，同时将隔膜8两面进行烘干；所述M面喷涂组件6和N面喷涂组件7的下端分别设置有回料槽10，回收未被利用浆料，所述回料槽10的下端经回料管道连接过滤器B11，对浆料进行过滤，所述过滤器B11将浆料过滤输送至回料系统12，所述回料系统12一端与供液泵13连接，所述供液泵13另一端与供料系统3相连接，保证浆料循环使用，减少浪费。
所述转盘5侧端设置冷却系统14，减少转动轴承产生的摩擦热，提高转盘5使用寿命；所述冷却系统14另一侧与联动调节装置2连接，保证冷却与转盘5同时工作和停止，提高能源利用率。
所述M面喷涂组件6和N面喷涂组件7分别设置有张力调节装置，可独立检测并调节张力，保证隔膜8受力均匀；所述张力检测装置包括张力传感器和执行机构，通过接收张力传感器传送的信号，由内部的智能PID算法运算处理后输出信号，调节执行机构，以控制张力大小。
所述M面喷涂组件6和N面喷涂组件7分别设置有位置调节装置，调节转盘5与隔膜8的距离和角度，保证隔膜8双面涂布均匀，保证厚度均一性，质量稳定；所述位置调节装置包括机架导轨、丝杠、升降台、调节手轮，所述导轨设置在M面喷涂组件6和N面喷涂组件7的机架底端，所述丝杠设置在导轨的机架侧端，与导轨平行，所述调节手轮与丝杠连接，调节丝杠进给量，调节转盘5与隔膜8的水平距离；所述升降台一端设置在导轨的底部，另一端与控制系统1相连接，调节转盘5与隔膜8的垂直距离。
所述M面喷涂组件6和N面喷涂组件7的设有转盘5喷涂调节装置，所述转盘5喷涂调节装置包括旋转台、转盘5导轨、升降机构、电机，所述旋转台设置在转盘5低部，调节转盘5角度，所述转盘5导轨设置在旋转台底部，所述升降机构设置在导轨设置低部，所述转盘5由电机驱动，每个转盘5可独立驱动，独立调节速度，根据生产实际情况进行微调，保证浆料液滴雾化程度均一；所述M面喷涂组件6和N面喷涂组件7的喷头分别与隔膜8的距离范围在30mm-300mm，角度范围在0°-180°。
一种新型锂电池隔膜喷涂装置的使用方法，其步骤具体如下：
1）所述控制系统1启动所需功能，设置联动调节装置2参数，转盘5速度0-5000 r/min，生产速度0-200 r/min，烘箱温度0-150℃，冷却温度0-30℃，所述转盘5转速和烘箱温度与生产速度的联动参数分别设定80℃、5000 r/min、60 r/min；
2）所述供料系统3中浆料经过有过滤器A4过滤，浆料量由液控单元控制，浆料经流量计精确计量后，由泵输送至转盘5喷头；
3） 所述M面喷涂组件6和N面喷涂组件7与放卷组件实现速度联动控制，当检测到放卷速度达到设定的涂布速度时，开始进行涂布，防止浆料和基膜的浪费，同时根据三者速度的进行调节，保证涂布的效果；当M面喷涂组件6与N面喷涂组件7的生产速度低于整机设定车速时，转盘5不转动，不进行涂布；当达到整机设定车速时，转盘5转动，供料系统3开始供料；
4）所述转盘5喷头在电机驱动下高速转动，所述隔膜8在进入M面喷涂组件6和N面喷涂组件7时，当生产速度60 r/min，转盘5速度达到5000 r/min，供料系统3开始供料，冷却系统14进行冷却，开始进行双面涂布，同时，未被利用的浆料经回料管道在过滤器B11处过滤，输送至回料系统12，再由供液泵13输送至供料系统3，进行循环使用；
5）所述转盘5在离心力的作用下，将浆料雾化成微小雾滴，通过调节转盘5的转速，而调节浆料液滴的大小和雾化程度，保证均匀旋转喷射在隔膜8的M面和N面，达到隔膜8喷涂效果；
6）所述烘箱组件9设置有温度调节装置，可与联动调节装置2进行联动控制，检测到生产速度设定值时，开始进行温控调节，所述烘箱组件9设有多种结构烘箱结构，可将隔膜8双面同时烘干，不同烘干段的温度不同，烘干效果和程度不同，保证涂层烘干效果，同时节约资源，降低成本。
7）所述隔膜8进入垂直烘箱91和水平烘箱92，有张力检测装置15进行张力调节，当生产速度60 r/min，烘箱温度80℃时，开始进行温控调节，对隔膜8进行正常烘干；当生产速度小于60 r/min，烘箱根据调节比例进行温度调节，降低温度进行涂布；当生产速度高于60r/min，烘箱升高温度进行涂布，保证将隔膜8双面同时烘干。
以上是对本发明一种新型锂电池隔膜喷涂装置及其使用方法进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种新型锂电池隔膜喷涂装置，包括控制系统（1）、联动调节装置（2）、供料系统（3）、过滤器A（4）、转盘（5）、M面喷涂组件（6）、N面喷涂组件（7）、隔膜（8）、烘箱组件（9）、回料槽（10）、过滤器B（11）、回料系统（12）、供液泵（13），所述控制系统（1）和联动调节装置（2）同时与供料系统（3）相连接，所述供料系统（3）设有过滤器A（4），所述过滤器A（4）连接至转盘（5）喷头，所述转盘（5）包括M面喷涂转盘（51）和N面喷涂转盘（52），所述M面喷涂转盘（51）和N面喷涂转盘（52）分别设置在M面喷涂组件（6）和N面喷涂组件（7）内部，平行对称设置在隔膜（8）的M面和N面两侧，所述M面喷涂组件（6）和N面喷涂组件（7）的上端设置烘箱组件（9），所述烘箱组件（9）包括垂直烘箱（91）和水平烘箱（92），所述烘箱组件（9）平行对称设置在隔膜（8）的两侧，所述M面喷涂组件（6）和N面喷涂组件（7）的下端分别设置有回料槽（10），所述回料槽（10）的下端经回料管道连接过滤器B（11），所述过滤器B（11）将浆料过滤输送至回料系统（12），所述回料系统（12）一端与供液泵（13）连接，所述供液泵（13）另一端与供料系统（3）相连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型锂电池隔膜喷涂装置，其特征在于，所述转盘（5）侧端设置冷却系统（14），通过冷却管道相连接，所述冷却系统（14）另一侧与联动调节装置（2）连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型锂电池隔膜喷涂装置，其特征在于，所述M面喷涂组件（6）和N面喷涂组件（7）分别设置有张力调节装置，可独立检测并调节张力。
4.根据权利要求3所述的一种新型锂电池隔膜喷涂装置，其特征在于，所述张力调节装置包括张力传感器和执行机构，通过接收张力传感器传送的信号，由内部的智能PID算法运算处理后输出信号，调节执行机构，以控制张力大小。
5.根据权利要求1所述的一种新型锂电池隔膜喷涂装置，其特征在于，所述M面喷涂组件（6）和N面喷涂组件（7）分别设置有位置调节装置，调节转盘（5）与隔膜（8）的距离和角度。
6.根据权利要求5所述的一种新型锂电池隔膜喷涂装置，其特征在于，所述位置调节装置包括机架导轨、丝杠、升降台、调节手轮，所述导轨设置在M面喷涂组件（6）和N面喷涂组件（7）的机架底端，所述丝杠设置在导轨的机架侧端，与导轨平行，所述调节手轮与丝杠连接，调节丝杠进给量；所述升降台一端设置在导轨的底部，另一端与控制系统（1）相连接。
7.根据权利要求1所述的一种新型锂电池隔膜喷涂装置，其特征在于，所述M面喷涂组件（6）和N面喷涂组件（7）的设有转盘（5）喷涂调节装置。
8.根据权利要求7所述的一种新型锂电池隔膜喷涂装置，其特征在于，所述转盘（5）喷涂调节装置包括旋转台、转盘（5）导轨、升降机构、电机，所述旋转台设置在转盘（5）低部，调节转盘（5）角度，所述转盘（5）导轨设置在旋转台底部，所述升降机构设置在导轨设置低部，所述转盘（5）由电机驱动。
9.根据权利要求3所述的一种新型锂电池隔膜喷涂装置，其特征在于，所述M面喷涂组件（6）和N面喷涂组件（7）的喷头分别与隔膜（8）的距离范围在30mm-300mm，角度范围在0°-180°。
10.根据权利要求1所述的一种新型锂电池隔膜喷涂装置，其特征在于，所述回料系统（12）设有过滤除铁装置，所述回料系统（12）的管道为非金属材质。
11.根据权利要求1所述的一种新型锂电池隔膜喷涂装置的使用方法：
1）所述控制系统（1）启动所需功能，设置联动调节装置（2）参数，转盘（5）速度0-5000r/min，生产速度0-200 r/min，烘箱温度0-150℃，冷却温度0-30℃，所述转盘（5）转速和烘箱温度与生产速度的联动参数分别设定80℃、5000 r/min、60 r/min；
2）所述供料系统（3）中浆料经过有过滤器A（4）过滤，浆料量由液控单元控制，浆料经流量计精确计量后，由泵输送至转盘（5）喷头；
3）所述转盘（5）喷头在电机驱动下高速转动，所述隔膜（8）在经过M面喷涂组件（6）和N面喷涂组件（7）时，当生产速度60 r/min，转盘（5）速度达到5000 r/min，供料系统（3）开始供料，冷却系统（14）进行冷却，开始进行双面涂布，同时，未被利用的浆料经回料管道在过滤器B（11）处过滤，输送至回料系统（12），再由供液泵（13）将输送至供料系统（3），进行循环使用；
4）所述转盘（5）在离心力的作用下，将浆料雾化成微小雾滴，通过调节转盘（5）的转速，而调节浆料液滴的大小和雾化程度，保证均匀旋转喷射在隔膜（8）的M面和N面，达到隔膜（8）喷涂效果；
5）所述隔膜（8）进入垂直烘箱（91）和水平烘箱（92），有张力检测装置（15）进行张力调节，当生产速度60 r/min，烘箱温度80℃时，开始进行温控调节，对隔膜（8）进行正常烘干；当生产速度小于60 r/min，烘箱根据调节比例进行温度调节，降低温度进行涂布；当生产速度高于60 r/min，烘箱升高温度进行涂布，保证将隔膜（8）双面同时烘干。
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