CN112038558A - 一种极片涂层刮除系统及极片涂层刮除方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种极片涂层刮除系统，包括横向电机、纵向电机、压力传感器、刮刀以及PLC控制系统，所述刮刀包括固定连接的刀体和刀刃，所述刀刃的底面设置为平面，可以有效地避免刮刀与基材刚刚接触时刺伤基材，所述刀刃的底面和所述刀刃的侧面形成圆角，能够有效地避免刮刀在刮除涂层的过程中刮伤基材。本发明还提供了一种极片涂层刮除方法，能够避免刮刀与涂层浆料颗粒硬接触，导致刃口的应力过大而造成刃口崩裂，避免了由于刃口崩裂而导致的涂层刮除不完全的情况发生，进而避免了极耳的虚焊，提高了锂离子电池的安全性能。

Description

一种极片涂层刮除系统及极片涂层刮除方法

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种极片涂层刮除系统及极片涂层刮除方法。

背景技术

锂离子电池重量轻、安全性能好等优点，故在蓝牙耳机、手机、笔记本电脑、平板电脑、摄像机等移动电子设备以及便携式移动电源等领域的应用已处在垄断地位。同时，锂离子电池也已经在电动摩托车、电动汽车等领域批量应用。

为了提高锂离子电池的快速充电效果，通常需要将极耳焊接在正极片的中心，这种极片的制备过程一般是通过先在基材的表面涂覆活性物质层，然后通过刮刀刮除基材中心的部分活性物质层，得到空白区域，在空白区域焊接极耳。

然而，现有的刮刀的底部为尖锐的刀刃，非常容易刺破基材。而且，在现有的工艺中，刮刀刮除极片涂层的方法为刮刀垂直于极片涂层下压，刮刀刃口与涂层为硬接触，刮刀刃口受到的应力很大，因此，刮刀的刀刃口容易出现崩裂，不能完全刮除设计区域的活性物质涂层，在后续极耳焊接时容易出现虚焊的问题。另外，刮刀的使用寿命目前只有四万次，使用四万次之后就需要重新更换刮刀，极大地制约了极片及电池制造的产能及优率。

有鉴于此，确有必要提供有一种解决上述技术问题的技术方案。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种极片涂层刮除系统，不但能够刮除极片涂层，还能够防止刮刀的刀刃刺破基材。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种极片涂层刮除系统，包括横向电机、纵向电机、压力传感器、刮刀以及PLC控制系统，所述横向电机带动所述刮刀横向移动，所述纵向电机带动所述刮刀纵向移动，所述压力传感器固定连接于所述刮刀，所述横向电机、所述纵向电机、所述压力传感器分别与所述PLC控制系统信号连接；

其中，所述刮刀包括固定连接的刀体和刀刃，所述刀刃的底面设置为平面，所述刀刃的底面和所述刀刃的侧面形成圆角。

作为本发明所述的极片涂层刮除系统的一种改进，所述刀刃其底面的宽度为0.1～0.3mm。

作为本发明所述的极片涂层刮除系统的一种改进，所述圆角的半径为0.01～0.05mm。

作为本发明所述的极片涂层刮除系统的一种改进，还包括溶剂喷射机构，所述溶剂喷射机构与所述PLC控制系统信号连接，所述溶剂喷射机构用于对要刮除的极片涂层喷射溶剂。

作为本发明所述的极片涂层刮除系统的一种改进，所述溶剂喷射机构包括高精密喷阀，所述溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、无水乙醇、丁酮、环氧树脂、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲基乙基酯、碳酸二甲酯和聚丙烯中的至少一种。

作为本发明所述的极片涂层刮除系统的一种改进，还包括烘干机构，所述烘干机构与所述PLC控制系统通过信号连接，所述烘干机构用于烘干刮除涂层的极片。

作为本发明所述的极片涂层刮除系统的一种改进，所述烘干机构包括烘干筒和与所述烘干筒连接的加热装置。

本发明的目的之二在于：提供一种极片涂层刮除方法，包括以下操作：

S1，PLC控制系统控制刮刀移动到极片涂层设计空白区域边缘的正上方并接触涂层；

S2，PLC控制系统控制横向电机带动所述刮刀沿所述设计空白区域的边缘横向移动0.2～0.5mm，同时控制纵向电机带动所述刮刀纵向移动，使所述刮刀接触到基材；

S3，PLC控制系统控制所述横向电机带动所述刮刀沿所述设计空白区域的长度方向或宽度方向横向移动，刮除极片涂层，得到空白区域。

作为本发明所述的极片涂层刮除方法的一种改进，所述刮刀纵向移动的距离与所述极片涂层的厚度相同。

作为本发明所述的极片涂层刮除方法的一种改进，所述刮刀沿所述设计空白区域的一侧横向移动到所述设计空白区域的另一侧，或所述刮刀沿所述设计空白区域的一端横向移动到所述设计空白区域的另一端。

相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：

1)本发明提供了一种极片涂层刮除系统，包括横向电机、纵向电机、压力传感器、刮刀以及PLC控制系统，所述横向电机带动所述刮刀横向移动，所述纵向电机带动所述刮刀纵向移动，所述压力传感器固定连接于所述刮刀，所述横向电机、所述纵向电机、所述压力传感器分别与所述PLC控制系统信号连接；

其中，所述刮刀包括固定连接的刀体和刀刃，所述刀刃的底面设置为平面，可以有效地避免刮刀与基材刚刚接触时刺伤基材，所述刀刃的底面和所述刀刃的侧面形成圆角，能够有效地避免刮刀在刮除涂层的过程中刮伤基材。

2)本发明还提供了一种极片涂层刮除方法，能够避免刮刀与涂层浆料颗粒硬接触，导致刃口的应力过大而造成刃口崩裂，避免了由于刃口崩裂而导致的涂层刮除不完全的情况发生，进而避免了极耳的虚焊，提高了锂离子电池的安全性能。

3)本发明通过对刮刀的结构优化以及控制刮刀的动作，使得涂层的刮除效果好，刮刀的使用寿命显著提高，无需频繁更换刮刀，进而提高了极片产能和优率。

附图说明

图1是实施例1中刮刀的结构示意图。

图2是实施例1中刮刀的局部放大示意图。

图3是实施例2中极片刮除系统的结构示意图。

图4是实施例2中极片刮除系统的信号连接关系示意图。

图5是实施例3中极片涂层刮除方法的过程示意图。

图6是实施例3中极片涂层刮除后的俯视图。

图7是对比例1中刮刀刀刃的局部放大示意图。

其中：1-刮刀，11-刀体，12-刀刃，121-底面，122-圆角，2-横向电机，3-纵向电机，4-压力传感器，5-溶剂喷射机构，6-烘干机构，7-基材，71-设计空白区域，8-涂层。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和说明书附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例1

如图1～2所示，本实施例提供一种刮除极片涂层的刮刀，包括固定连接的刀体11和刀刃12，刀刃12的底面121设置为平面，可以有效地避免刮刀1与基材7刚刚接触时刺伤基材7，刀刃12的底面121和刀刃12的侧面形成圆角122，能够有效地避免刮刀1在刮除涂层8的过程中刮伤基材7。刮刀1整体的高度大于涂层8的厚度，涂层8的厚度一般为0.06～0.1mm。

进一步的，刀刃其底面121的宽度为0.1～0.3mm。平面的宽度无需过大，只要能不刺破基材7即可。

进一步的，圆角122的半径为0.01～0.05mm。圆角122的半径无需过大，过大的圆角122会使得刮刀1在行进过程中受到过大的阻力。

进一步的，刮刀1刮除的极片涂层8为正极活性物质层。

通常正极片的正极活性物质涂层8中的正极活性物质为钴酸锂、锰酸锂等三元正极材料，正极活性物质涂层8中还包括粘结剂聚偏氟乙烯和导电剂如导电碳黑等物质，正极活性物质涂层8是涂覆在基材7的表面，再经过辊压制得的。因此，正极活性物质、粘结剂和导电剂等物质与基材7结合得比较紧密，需要刮刀1施加一定的作用力才能将涂层8刮除，然而，现有技术中刮刀1的底部较为尖锐，容易刺破基材7。本实施例中的刮刀1的刀刃12的底面121设置为平面结构，能够避免在刮刀1刚刚接触基材7时就刮破基材7。刀刃12的底面121和刀刃12的侧面设置为圆角122结构，在刮刀1沿涂层8移动的过程中，也能够避免刮刀1刮破基材7。

实施例2

如图3～4所示，本实施例提供一种极片涂层刮除系统，包括横向电机2、纵向电机3、压力传感器4、实施例1中的刮刀1以及PLC控制系统，横向电机2带动刮刀1横向移动，纵向电机3带动刮刀1纵向移动，压力传感器4固定连接于刮刀1，横向电机2、纵向电机3、压力传感器4分别与PLC控制系统信号连接。

由于刮刀1在基材7和在涂层8表面的压力不一致，压力传感器4能够快速感应刮刀1在基材7和涂层8表面的压力的差异情况，并将信号传送给PLC控制系统。

进一步的，还包括溶剂喷射机构5，溶剂喷射机构5与PLC控制系统信号连接，溶剂喷射机构5用于对要刮除的极片涂层8喷射溶剂。溶剂喷射机构5包括高精密喷阀。溶剂包括但不限于NMP(N-甲基吡咯烷酮)、无水乙醇、丁酮、EP(环氧树脂)、DEC(碳酸二乙酯)、PC(碳酸丙烯酯)、EMC(碳酸甲基乙基酯)、DMC(碳酸二甲酯)、PP(聚丙烯)中的至少一种。PLC控制系统控制溶剂喷射机构5喷出的溶液的速度、含量以及时间等参数。

进一步的，还包括烘干机构6，烘干机构6与PLC控制系统信号连接，烘干机构6用于烘干刮除涂层8的极片，烘干机构6包括烘干筒和与烘干筒连接的加热装置。PLC控制系统控制烘干机构6吹出的热风的温度、时间和速率等参数。

实施例3

如图5～6所示，本实施例提供一种极片涂层刮除方法，包括以下操作：

S1，PLC控制系统控制溶剂喷射机构5在设计空白区域71内喷射溶剂；

S2，PLC控制系统控制刮刀1移动到极片涂层8设计空白区域71边缘的正上方并接触涂层8；刮刀1为实施例1中的刮刀1。

S2，PLC控制系统控制横向电机2带动刮刀1沿设计空白区域71的边缘横向移动L＝0.2～0.5mm，同时控制纵向电机3带动刮刀1纵向移动，使刮刀1接触到基材7；即，刮刀1从涂层8的上方沿一定的倾斜角度接触到基材7，能够避免刮刀1直接与涂层8相接触，造成刮刀1的刀刃12的刃口崩裂。

S3，PLC控制系统控制横向电机2带动刮刀1沿设计空白区域71的长度方向L’或宽度方向W’横向移动，刮除极片涂层8，得到空白区域。

S5，PLC控制系统控制烘干机构6对刮除区域热封烘干，完成极片的涂层8的刮除。

进一步的，刮刀1纵向移动的距离H与极片涂层8的厚度相同。

进一步的，刮刀1沿设计空白区域71的一侧横向移动到设计空白区域71的另一侧，或刮刀1沿设计空白区域71的一端横向移动到设计空白区域71的另一端。

该控制方法能够避免刮刀1与涂层8浆料颗粒硬接触，导致刀刃12的应力过大而造成刃口崩裂。

对比例1

如图7所示，本对比例提供一种刮刀1，与实施例1不同的是，刮刀1刀刃12的截面设置为三角形，三角形的角正对基材7涂层8。

在使用时，三角形的角先垂直下压嵌入到涂层8里，然后刮刀1横向移动实现对涂层8的刮除。

然而，由于刮刀1刀刃12为尖锐的刃口，用同样的压力下压刮刀1时，刀刃12的受力面积更小，进而导致压强增加，会划伤基材7。另外，由于刮刀1刀刃12与涂层8的接触为硬接触，刀刃12受到的应力较大，刀刃12极易出现微小的裂口，从而使得基材7在刀刃12崩裂的区域出现漏刮的问题。极耳焊接在漏刮的区域上，会出现极耳虚焊的问题。

综上所述，本发明通过对刮刀1的结构优化以及控制刮刀1的动作，使得涂层8的刮除效果好，刮刀1的使用寿命显著提高，无需频繁更换刮刀1，进而提高了产能和优率。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种极片涂层刮除系统，其特征在于，包括横向电机、纵向电机、压力传感器、刮刀以及PLC控制系统，所述横向电机带动所述刮刀横向移动，所述纵向电机带动所述刮刀纵向移动，所述压力传感器固定连接于所述刮刀，所述横向电机、所述纵向电机、所述压力传感器分别与所述PLC控制系统信号连接；

其中，所述刮刀包括固定连接的刀体和刀刃，所述刀刃的底面设置为平面，所述刀刃的底面和所述刀刃的侧面形成圆角。

2.根据权利要求1所述的极片涂层刮除系统，其特征在于，所述刀刃其底面的宽度为0.1～0.3mm。

3.根据权利要求1所述的极片涂层刮除系统，其特征在于，所述圆角的半径为0.01～0.05mm。

4.根据权利要求1所述的极片涂层刮除系统，其特征在于，还包括溶剂喷射机构，所述溶剂喷射机构与所述PLC控制系统信号连接，所述溶剂喷射机构用于对要刮除的极片涂层喷射溶剂。

5.根据权利要求4所述的极片涂层刮除系统，其特征在于，所述溶剂喷射机构包括高精密喷阀，所述溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、无水乙醇、丁酮、环氧树脂、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲基乙基酯、碳酸二甲酯和聚丙烯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的极片涂层刮除系统，其特征在于，还包括烘干机构，所述烘干机构与所述PLC控制系统信号连接，所述烘干机构用于烘干刮除涂层的极片。

7.根据权利要求6所述的极片涂层刮除系统，其特征在于，所述烘干机构包括烘干筒和与所述烘干筒连接的加热装置。

8.一种极片涂层刮除方法，其特征在于，包括以下操作：

S1，PLC控制系统控制刮刀移动到极片涂层设计空白区域边缘的正上方并接触涂层；

S2，PLC控制系统控制横向电机带动所述刮刀沿所述设计空白区域的边缘横向移动0.2～0.5mm，同时控制纵向电机带动所述刮刀纵向移动，使所述刮刀接触到基材；

S3，PLC控制系统控制所述横向电机带动所述刮刀沿所述设计空白区域的长度方向或宽度方向横向移动，刮除极片涂层，得到空白区域。

9.根据权利要求8所述的极片涂层刮除方法，其特征在于，所述刮刀纵向移动的距离与所述极片涂层的厚度相同。

10.根据权利要求8所述的极片涂层刮除方法，其特征在于，所述刮刀沿所述设计空白区域的一侧横向移动到所述设计空白区域的另一侧，或所述刮刀沿所述设计空白区域的一端横向移动到所述设计空白区域的另一端。

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