CN111525075B - 一种锂电池隔膜除水装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锂电池隔膜除水装置，包括依次设置在水槽出口端的气刀组件和除水组件；所述除水组件包括至少两组真空吸水辊组，两组真空吸水辊组的吸水辊轴向平行布置、且旋转方向相反，带动锂电池隔膜以S型依次绕过两个吸水辊表面；所述真空吸水辊组包括一根两端架设在固定架上的吸水辊，吸水辊的一端固定连接密封钢板，密封钢板通过联轴器与驱动电机传动连接；吸水辊的另一端焊接有环形钢板，环形钢板的中心孔通过旋转接头与真空泵的真空管相连通。本发明能够去除锂电池隔膜表面的水分和微孔中的水分、杂质，水渍斑问题得以解决，并实现了锂电池隔膜的连续化除水，提高了生产效率。

Description

一种锂电池隔膜除水装置

技术领域

本发明涉及一种锂电池隔膜除水装置，属于锂电池制造技术领域。

背景技术

随着电子设备的广泛使用，空间技术的发展、国防科技的需求以及电动汽车的研制和开发，对于化学电源、特别是高性能二次电池的需求迅速增长。锂离子电池由于具有工作电压高、能量密度大、重量轻、长循环寿命、无记忆效应和无污染等优点得到日益广泛的应用，已成为各类电子产品的主力电源，在各行各业的使用量都正在迅速增加。

锂离子电池的四大关键材料分别为正极材料、负极材料、电解液及隔膜。隔膜的作用主要有两个方面，一方面分隔正负极并阻止电子通过，同时允许离子通过，从而完成在充放电的过程中锂离子在正负极之间的快速传输。因而，隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及电池安全性能的好坏。

根据制备工艺的不同，锂电池隔膜通常分为干法隔膜和湿法隔膜。其中，湿法隔膜因具有较高的孔隙率和良好的透气性，可以满足动力电池的大电流充放电的要求而占市场的比例越来越多。目前国内外湿法隔膜市场竞争激烈，随着湿法隔膜的产能逐渐释放，隔膜的价格呈走低的趋势，隔膜产量低的企业要想获得生存的空间，不仅要提高产品的质量，同时还要提高产量。

湿法隔膜生产工艺由原料熔融混炼、流延铸片、纵横双向拉伸、萃取除油、水洗、萃取剂干燥、二次横拉及热定型、收卷构成，因工艺中存在液态物质，必须采取可靠的除液措施。若除液效果不佳，则出现隔膜表观质量下降的问题，尤其是二氯甲烷密封水槽中的水，在隔膜生产过程中，因风干或吸热挥发而留下的水渍斑，严重影响隔膜的表观质量；若不采取有效的解决措施，这种水渍问题会在提高生产车速后表现更突出。

目前普遍采用的除水措施主要有气流吹除、刮辊除水、热辊加热三种方式。其中，气流吹除实际为风干的方式，其风干的只是水分，而水中的杂质并不会随水而挥发，因此还会留在膜面而形成水渍斑；刮辊除水仅可刮除隔膜表面的水分，对于隔膜微孔内部的水分难以除掉，除水效果不佳；中国专利CN108151501A公开了一种以热辊加热同时结合气刀吹除联合作用的除水方式，热辊加热通过升温除去膜面水分，加上气流吹除结合，进一步保证了隔膜水分的彻底清除，但水中所包含的杂质并不能去除，未能从根本上解决水渍斑的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种同时除去隔膜携带的水分和杂质、有效解决水渍斑问题的锂电池隔膜除水装置。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种锂电池隔膜除水装置，包括依次设置在水槽出口端的气刀组件和除水组件，气刀组件设置于除水组件的前端且靠近除水组件；所述除水组件包括至少两组真空吸水辊组，两组真空吸水辊组的吸水辊轴向平行布置、且旋转方向相反，带动锂电池隔膜以S型依次绕过两个吸水辊表面；所述真空吸水辊组包括一根两端架设在固定架上的吸水辊，吸水辊的一端固定连接密封钢板，密封钢板通过联轴器与驱动电机传动连接；吸水辊的另一端焊接有环形钢板，环形钢板的中心孔通过旋转接头与真空泵的真空管相连通；

所述吸水辊包括圆柱形的钢辊、紧密套设在钢辊外部的套筒；所述钢辊为中空结构，钢辊表面均匀密布有若干个贯穿钢辊表面与钢辊内腔的吸附孔。

本发明的进一步改进在于：所述气刀组件包括对称设置的两个气刀，两个气刀之间形成锂电池隔膜的输送通道；所述气刀的出风方向与锂电池隔膜的输送方向相反。

本发明的进一步改进在于：所述气刀的出风方向与锂电池隔膜的表面所呈的夹角为10°～30°。

本发明的进一步改进在于：所述钢辊内腔为圆台型，靠近驱动电机的一端为细径端，靠近真空管一端为粗径端。

本发明的进一步改进在于：所述套筒为聚丙烯多孔棉套筒或聚氯乙烯多孔棉套筒。

本发明的进一步改进在于：所述套筒为中部粗、两端细的梭形套筒。

本发明的进一步改进在于：所述套筒为圆柱形套筒，套筒的两端对称设置外螺旋纹。

本发明的进一步改进在于：所述真空泵还连接用于液体排出的排液管。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明提供了一种锂电池隔膜除水装置，将气流阻挡和多孔材料吸附进行联合，不仅能除去锂电池隔膜表面的水分，也能除去隔膜微孔中的水分和杂质，除水除杂效果显著，水渍斑问题得以解决。本发明装置无需对隔膜进行加热，设备简单、除水完全、可靠性高，可实现对锂电池隔膜的连续化除水，满足提高生产效率的要求。

本发明先用气刀除去锂电池隔膜表面携带的大部分水，当隔膜在吸水辊表面经过时，剩余的少量表面水和微孔中的水分在真空吸附和旋转离心的双重作用下被彻底抽出、经由套筒的微孔和吸附孔进入钢辊内腔中，经真空泵后最终由排液管排出；同时，微孔中溶解在水中的杂质也随水分一同被抽出，达到了彻底除水除杂的目的，从而解决了水渍斑问题。

本发明特别将钢辊的内腔设置为圆台形，抽出的水分在重力作用下汇集于开口端，降低了液体排出难度，并保证了钢辊内腔中真空度的稳定。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是真空吸水辊组的结构示意图；

图3是梭形吸水辊的结构示意图；

图4是钢辊的剖视示意图；

图5是气刀的俯视示意图；

图6是气刀的侧视示意图。

图中各标号清单为：1-气刀，21-底座，22-立柱，23-支座，3-吸水辊，31-钢辊，32-套筒，33-吸附孔，34-外旋螺纹，4-密封钢板，5-联轴器，6-驱动电机，61-减速机构，7-环形钢板，8-旋转接头，9-真空管，10-真空泵，11-排液管，12-水槽，13-锂电池隔膜，14-第一支撑轴承，15-第二支撑轴承。

具体实施方式

下面通过参考附图来详细说明本发明。

本发明如图1所示，所述锂电池隔膜除水装置包括依次设置在水槽12出口端的气刀组件和除水组件，为了避免因工位距离较远而使水分挥发所带来的水中溶解物去除效果不佳的问题，气刀组件设置于除水组件的前端且靠近除水组件，用于预先吹除锂电池隔膜13上大部分的水，除水组件用于除去隔膜上的剩余水分和杂质。锂电池隔膜13由水槽12中提起后，先经气刀组件吹除表面水分、再送入除水组件进一步除水除杂。

所述气刀组件包括两个对称设置的气刀1，两个气刀1之间形成锂电池隔膜13的输送通道，气刀1的出风方向与锂电池隔膜13的输送方向相反，气刀1分别向隔膜的正反两面进行吹气。气刀1的出风口喷出的压缩空气流逆吹向锂电池隔膜13，将隔膜表面携带的大部分水吹落。所述气刀1出风口与锂电池隔膜13表面呈一定的夹角，气刀夹角的选择根据气刀的切削功能使用要求和阻挡功能使用要求两方面决定，使用切削功能时，小角度夹角效果佳，夹角为0°～5°，使用阻挡功能时，夹角接近垂直效果佳，夹角为60°～90°，同时使用两种功能时，且以切削功能为主，阻挡功能为辅，夹角为10°～30°，并进一步优选为20°～25°，除水效果最佳。

所述气刀组件还包含送风机构和调节机构，送风机构的一端连接压缩空气输送管路，另一端连接气刀1的进气口，为气刀1提供连续的压缩空气流；调节机构用于调节气刀1的吹风角度、气刀1的气流量。

所述除水组件包括至少两组真空吸水辊组，两组真空吸水辊组的吸水辊3轴向平行布置、且旋转方向相反，带动锂电池隔膜13以S型依次绕过两个吸水辊3表面，使得隔膜的正反两面均能与吸水辊3的表面直接接触，以确保隔膜微孔内部的液体和杂质充分去除。

所述真空吸水辊组，如图2所示，包括架设在固定架上的吸水辊3，吸水辊3的一端为密封端、一端为开口端。所述吸水辊3的密封端由密封钢板4焊接密封、并通过联轴器5与驱动电机6传动连接，驱动电机6的动力经联轴器5传递至吸水辊3、带动吸水辊3旋转。所述吸水辊3的开口端焊接有环形钢板7，环形钢板7的中心孔通过旋转接头8与真空泵10的真空管9相连通，使得吸水辊3的内腔形成真空环境，提供水分抽吸动力。所述真空泵10还连接有排液管11，来自锂电池隔膜13的水分和杂质，被真空泵抽出后由排液管11排出。

所述密封钢板4的外侧上设置有第一支撑轴承14，联轴器5的传动轴贯穿第一支撑轴承14后与密封钢板4传动连接；所述环形钢板7的外侧上设置第二支撑轴承15，旋转接头8的内管贯穿第二支撑轴承15后与环形钢板7的内孔密封连接。

所述吸水辊3包括圆柱形的钢辊31、紧密套设在钢辊31外侧的套筒32。所述钢辊31为中空结构，钢辊31表面均匀密布有若干个贯穿钢辊表面与钢辊内腔的吸附孔33；所述套筒32为多孔材质套筒，气体和液体可经套筒32上的微孔流入钢辊31的吸附孔33。锂电池隔膜13紧贴吸水辊3表面输送，隔膜表面的水分依次流经套筒32的微孔、吸附孔33后进入钢辊31内腔中，再在真空作用下由真空泵10排出。

如图2和图4所示，所述钢辊31内腔为圆台型，靠近驱动电机6的一端为细径端，靠近真空管9一端为粗径端；圆台型的内腔设置，有利于未被真空泵抽走的大液滴在重力作用下在钢辊内腔的粗径端汇集。

所述套筒32为多孔材料制成的筒状结构，其两端的端面通过压环和锁紧螺母实现压紧；套筒32可以吸附锂电池隔膜13表面的液体、并将其传输至钢辊31表面。用于制备套筒32的多孔材料是采用非织造工艺制造的聚合物材料，例如聚丙烯(PP)多孔棉、聚氯乙烯(PVC)多孔棉等，其微孔结构具有良好的吸附性和传导性。

为了便于锂电池隔膜13在吸水辊表面展平，所述套筒32可以设置为中部粗、两端细的梭形结构，如图3所示；或者在圆柱形套筒的表面设置展平螺纹。当套筒为圆柱形套筒时，如图2所示，套筒32的中部平滑，两端设置有对称的外螺旋纹，外螺旋纹的螺距优选为20mm，槽深优选为5mm，能够快速展平锂电池隔膜13，使隔膜与吸水辊3充分接触、吸水完全。

所述驱动电机6和联轴器5之间设置有减速机构61。驱动电机6的动力输出端连接减速机构61的动力输入端，减速机构61的动力输出轴与联轴器5传动连接。

所述用于固定吸水辊3的固定架2，包括底座21，在底座21上设置有两根立柱22，两根立柱22分别支撑于吸水辊3两端的第一支撑轴承14和第二支撑轴承15上；所述底座21上还设置有用于固定减速机构61的支座23。

所述气刀1的宽度和吸水辊3的宽度均比锂电池隔膜13的宽度宽，以确保锂电池隔膜13充分除水，不留死角。

所述真空吸水辊组的数量可以根据实际生产需要进行添加，相邻两个吸水辊的旋转方向相反，以实现锂电池隔膜的持续输送除水。多个吸水辊组合后连续进行吸水，除水效果更佳。

本发明的工作原理为：

从液体槽中提出的锂电池隔膜，其表面所携带的大部分液体被气刀所吹落，表面含少量水的隔膜从吸水辊表面经过时，外旋螺纹将隔膜充分展平，使隔膜与辊面充分接触，套筒将隔膜表面的水分吸附；在真空泵的负压作用下，水分由套筒渗入钢辊内腔中，一部分直接被真空泵抽走排出，另一部分在重力作用下汇集于开口端，实现水的收集。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种锂电池隔膜除水装置，其特征在于：包括依次设置在水槽（12）出口端的气刀组件和除水组件，气刀组件设置于除水组件的前端且靠近除水组件；所述除水组件包括至少两组真空吸水辊组，两组真空吸水辊组的吸水辊（3）轴向平行布置、且旋转方向相反，带动锂电池隔膜（13）以S型依次绕过两个吸水辊（3）表面；所述真空吸水辊组包括一根两端架设在固定架上的吸水辊（3），吸水辊（3）的一端固定连接密封钢板（4），密封钢板（4）通过联轴器（5）与驱动电机（6）传动连接；吸水辊（3）的另一端焊接有环形钢板（7），环形钢板（7）的中心孔通过旋转接头（8）与真空泵（10）的真空管（9）相连通；

所述吸水辊（3）包括圆柱形的钢辊（31）、紧密套设在钢辊（31）外部的套筒（32）；所述钢辊（31）为中空结构，钢辊（31）表面均匀密布有若干个贯穿钢辊表面与钢辊内腔的吸附孔（33）；所述钢辊（31）内腔为圆台型，靠近驱动电机（6）的一端为细径端，靠近真空管（9）一端为粗径端；所述套筒（32）为多孔材质套筒。

2.根据权利要求1所述的锂电池隔膜除水装置，其特征在于：所述气刀组件包括对称设置的两个气刀（1），两个气刀（1）之间形成锂电池隔膜（13）的输送通道；所述气刀（1）的出风方向与锂电池隔膜（13）的输送方向相反。

3.根据权利要求2所述的锂电池隔膜除水装置，其特征在于：所述气刀（1）的出风方向与锂电池隔膜（13）的表面所呈的夹角为10°~30°。

4.根据权利要求1所述的锂电池隔膜除水装置，其特征在于：所述套筒（32）为聚丙烯多孔棉套筒或聚氯乙烯多孔棉套筒。

5.根据权利要求1所述的锂电池隔膜除水装置，其特征在于：所述套筒（32）为中部粗、两端细的梭形套筒。

6.根据权利要求1所述的锂电池隔膜除水装置，其特征在于：所述套筒（32）为圆柱形套筒，套筒（32）的两端对称设置有用于隔膜展平的外螺旋纹（34）。

7.根据权利要求1所述的锂电池隔膜除水装置，其特征在于：所述真空泵（10）还连接用于液体排出的排液管（11）。

Images