CN112563445B - 一种锂离子电池复合极片的辊压装置及辊压方法 - Google Patents

一种锂离子电池复合极片的辊压装置及辊压方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池复合极片的辊压装置及辊压方法，属于锂离子电池生产技术领域。该辊压装置包括顺序设置的放卷辊、第一张力调节机构、辊压机构、第二张力调节机构和收卷辊；所述辊压机构包括两个支撑辊、以及用于辊压复合极片的第一压辊和第二压辊，所述第一压辊和第二压辊垂直对称设置，所述第二压辊设置在两个所述支撑辊的上方并与两个所述支撑辊相抵。本发明的辊压装置及方法能够对复合极片进行连续辊压，使得复合极片在辊压时受力均匀，防止极片褶皱和断裂，提高了锂离子电池复合极片的辊压效率，有效解决了因箔材双面材料不同造成受力不一致的问题。

Description

一种锂离子电池复合极片的辊压装置及辊压方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池生产技术领域，具体涉及一种锂离子电池复合极片的辊压装置及辊压方法。
背景技术
锂离子电池作相比较于传统的铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池等具有高能量密度、体积小、使用寿命长、自放电小、无记忆效应、对环境零污染等优点，已经被广泛应用到国防、工业、民用领域的诸多移动设备上。随着人们对于能源的需求不断增加，对于电池能量密度的要求越来越高，锂离子电池能量密度越大，同等质量的电池储存的能量就越多。在锂离子电池的制造过程中，电池极片的辊压是必不可少的步骤。涂布后的极片经过辊压后能够提高压实密度，从而实现提高锂离子电池能量密度。
极片包括涂覆区和空箔区，辊压工序的目的在于使极片上的涂层与箔片结合更加质密、厚度均匀。目前，传统的辊压设备在辊压电极极片过程中，由于辊压时涂覆区箔材受挤压发生伸长，空箔区的箔材不受压，两部位的箔材延展性不一样，容易造成极片产生压痕、压裂、褶皱、翘起等不良缺陷。另外，传统辊压设备中压辊的直径大致相同，当对双面涂覆有不同材料的箔材进行辊压时，因涂覆材料性质的不同，使得箔材两面受到的张力也不一致，容易造成箔材断裂。
因此，针对锂电池行业极片辊压时箔材产生的不良缺陷，为提高辊压质量与效率，亟需研发一种能避免极片在辊压时容易不良缺陷、能解决极片箔材两面同步过辊受压的问题的装置和方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂离子电池复合极片的辊压装置及辊压方法，该辊压装置及方法能够对复合极片进行连续辊压，使得复合极片在辊压时受力均匀，防止极片褶皱和断裂，提高了锂离子电池复合极片的辊压效率，有效解决了因箔材双面材料不同造成受力不一致的问题。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种锂离子电池复合极片的辊压装置，其包括顺序设置的放卷辊、第一张力调节机构、辊压机构、第二张力调节机构和收卷辊；所述辊压机构包括两个支撑辊、以及用于辊压复合极片的第一压辊和第二压辊，所述第一压辊和第二压辊垂直对称设置，所述第二压辊设置在两个所述支撑辊的上方并与两个所述支撑辊相抵。
作为本发明优选的实施方式，所述第一压辊的直径大于所述第二压辊的直径。
进一步优选地，所述第一压辊的直径比所述第二压辊的直径大20～100cm。
作为本发明优选的实施方式，所述第一张力调节机构包括张力辊和两个过渡辊，所述张力辊设置在两个所述过渡辊之间且位于所述过渡辊下方。
作为本发明优选的实施方式，所述第二张力调节机构结构与所述第一张力调节机构相同。
作为本发明优选的实施方式，所述第一张力调节机构与辊压机构之间、所述辊压机构与第二张力调节机构之间均设置有夹送机构。
作为本发明优选的实施方式，所述夹送机构包括两个上下垂直对称设置的固定辊，所述复合极片穿过两个所述固定辊的间隙。
作为本发明优选的实施方式，所述复合极片包括复合集流体，所述复合集流体的镀铝面上设置有正极涂层，所述正极涂层的两侧设置有绝缘层，所述复合集流体的镀铜面上设置有负极涂层。
本发明还提供了一种锂离子电池复合极片的辊压方法，其是采用如上所述的辊压装置进行辊压，包括如下操作步骤：
S1、将正极涂层、绝缘层和负极涂层分别均匀涂覆在复合集流体上并烘干；
S2、放卷复合极片，复合极片穿过第一张力调节机构和辊压机构，调整第一压辊的下压量，并将辊压机构过辊后的复合极片穿过第二张力调节机构后卷绕在收卷辊上；
S3、复合极片在驱动力作用下在辊压机构上平移，第一压辊和第二压辊对复合极片进行辊压，使正极涂层、绝缘层和负极涂层得到延展；
S4、双面分别覆有正极涂层、绝缘层和负极涂层的复合极片经过辊压后由收卷辊收卷。
作为本发明优选的实施方式，所述步骤S2中，复合极片的正极涂层和绝缘层与所述第一压辊相接触，复合极片的负极涂层与所述第二压辊相接触。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明所述的辊压装置通过第一压辊、第二压辊和支撑辊的配合，使复合极片上的涂层经过第一辊压和第二辊压的辊压下发生延展和变形，其中设有黏度高、流动性差材料的涂层经过第一压辊，而设有黏度低、流动性强材料的涂层经过第二压辊，经过辊压之后复合极片正反两面的延展和变形能够保持一致或接近，不仅能够对复合极片进行连续辊压的同时，使得双面涂覆有不同材料的复合极片在辊压时受力均匀，有效避免了辊压过程中因空箔区受力不均而造成的皱褶、断裂、翘起等现象，提高了锂离子电池复合极片的辊压效率，有效解决了因箔材双面材料不同导致在辊压过程中张力不同而造成受力不一致甚至撕裂的问题。本发明的辊压方法能够实现连续的辊压操作，受力均匀，便于操作、节约成本，提高了辊压效率。
附图说明
图1为本发明所述的锂离子电池复合极片的辊压装置的结构示意图；
图2为本发明所述的辊压机构的结构示意图；
图3为本发明所述的复合极片的结构示意图；
附图标号说明：1、放卷辊；2、过渡辊；3、张力辊；4、固定辊；5、第一压辊；6、第二压辊；7、支撑辊；8、收卷辊；9、复合集流体；10、正极涂层；11、负极涂层；12、绝缘层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1～图2所示，为本发明所述的锂离子电池复合极片的辊压装置，其包括用于放卷复合极片的放卷辊1、用于对箔材的张力进行调整的第一张力调节机构和第二张力调节机构、用于传送复合极片的夹送机构、用于对复合极片进行辊压的辊压机构、以及用于对辊压后的复合极片进行收卷的收卷辊8。其中，放卷辊1、第一张力调节机构、辊压机构、第二张力调节机构和收卷辊8按顺序设置，两个夹送机构分别设置于第一张力调节机构与辊压机构之间和辊压机构与第二张力调节机构之间。其中，参见图3，复合极片包括复合集流体9，复合集流体9的镀铝面上设置有连续涂覆的正极涂层10，正极涂层10的两侧设置有绝缘层12，复合集流体9的镀铜面上设置有连续涂覆的负极涂层11，绝缘层12的边缘处和负极涂层11的边缘处留有空箔区；正极涂层10的宽度小于负极涂层11，而正极涂层10和绝缘陶瓷层的总宽度大于负极涂层11。
参照图2，具体地，辊压机构包括两个支撑辊7、以及用于对复合极片进行辊压的第一压辊5和第二压辊6；第一压辊5和第二压辊6垂直对称设置，且第一压辊5位于第二压辊6的上方，即第一压辊5的中轴线和第二压辊6的中轴线处于同一垂直面且相互平行。第二压辊6设置在两个支撑辊7的上方并落于两个支撑辊7之间，第二压辊6与两个支撑辊7相抵接，使得两个支撑辊7能够支撑第二压辊6并向第二压辊6施加可调控的压力，避免辊压过程中第一压辊5向第二压辊6施加压力导致第二压辊6发生形变而使复合极片的正反两面受力不均，设置在第二压辊6两侧下方的支撑辊7会对第二压辊6施加向上的压力，使第二压辊6的形变恢复，不仅能够对复合极片进行连续辊压的同时，使得双面涂覆有不同材料的复合极片在辊压时受力均匀，有效避免了辊压过程中因空箔区受力不均而造成的皱褶、断裂、翘起等现象，提高了锂离子电池复合极片的辊压效率，有效解决了因箔材双面材料不同导致在辊压过程中张力不同而造成受力不一致甚至撕裂的问题。进一步优选地，第一压辊5的直径大于第二压辊6的直径，黏度高、流动性差材料的正极涂层10经过第一压辊5的辊压后，而黏度低、流动性强材料的负极涂层11经过第二压辊6的辊压后，复合极片正反两面的延展和变形能够保持一致或接近，从而克服了两面受力不一致的问题。更具体地，第一压辊5的直径比第二压辊6的直径大20～100cm。
具体地，第二张力调节机构结构与第一张力调节机构相同。第一张力调节机构包括张力辊3和两个过渡辊2，张力辊3设置在两个过渡辊2之间且位于过渡辊2下方，用于对复合极片的带材的张力进行调整，保证带材在运动过程中张紧。夹送机构包括两个上下垂直对称设置的固定辊4，即两个固定辊4的中轴线处于同一垂直面且相互平行；夹送机构中两个固定辊4之间的间隙与辊压机构中两个压辊之间的间隙处于同一水平线，在两个固定辊4的作用下能够保证复合极片在移动过程中始终处于同一水平线。
本发明的辊压装置的使用过程如下：涂布后的复合极片的带材通过放卷辊1放出，依次经过第一张力调节机构的过渡辊2、张力辊3、过渡辊2后，穿过夹送机构的两个固定辊4的间隙进入辊压机构的辊压间隙，使得辊压过程中第一压辊5施力于复合极片的正极涂层10和绝缘层12上，第二压辊6施力于复合极片的负极涂层11上。经第一压辊5和第二压辊6共同辊压后复合极片上的双面涂层同时被压实和延展，辊压后的复合极片带材穿过夹送机构的固定辊4和第二张力调节机构的过渡辊2、张力辊3、过渡辊2后由收卷辊8收卷带材。
本发明还提供了一种锂离子电池复合极片的辊压方法，其是采用如上所述的辊压装置进行辊压，包括如下操作步骤：
S1、将正极涂层10、绝缘层12和负极涂层11分别均匀涂覆在复合集流体9上并烘干；
S2、放卷复合极片，复合极片穿过第一张力调节机构和辊压机构，调整第一压辊5的下压量，并将辊压机构过辊后的复合极片穿过第二张力调节机构后卷绕在收卷辊8上；其中，复合极片的正极涂层10和绝缘层12与第一压辊5相接触，复合极片的负极涂层11与第二压辊6相接触；
S3、复合极片在驱动力作用下在辊压机构上平移，第一压辊5和第二压辊6对复合极片进行辊压，使正极涂层10、绝缘层12和负极涂层11得到延展；
S4、双面分别覆有正极涂层10、绝缘层12和负极涂层11的复合极片经过辊压后由收卷辊8收卷。
综上所述，本发明所述的辊压装置不仅能够对复合极片进行连续辊压的同时，使得双面涂覆有不同材料的复合极片在辊压时受力均匀，有效避免了辊压过程中因空箔区受力不均而造成的皱褶、断裂、翘起等现象，提高了锂离子电池复合极片的辊压效率，有效解决了因箔材双面材料不同导致在辊压过程中张力不同而造成受力不一致甚至撕裂的问题。本发明的辊压方法能够实现连续的辊压操作，受力均匀，便于操作、节约成本，提高了辊压效率。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种锂离子电池复合极片的辊压装置，其特征在于：包括顺序设置的放卷辊、第一张力调节机构、辊压机构、第二张力调节机构和收卷辊；所述辊压机构包括两个支撑辊、以及用于辊压复合极片的第一压辊和第二压辊，所述第一压辊和第二压辊垂直对称设置，所述第二压辊设置在两个所述支撑辊的上方并与两个所述支撑辊相抵，所述第一压辊的直径大于所述第二压辊的直径；所述复合极片的双面涂覆有不同材料。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池复合极片的辊压装置，其特征在于：所述第一压辊的直径比所述第二压辊的直径大20~100cm。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池复合极片的辊压装置，其特征在于：所述第一张力调节机构包括张力辊和两个过渡辊，所述张力辊设置在两个所述过渡辊之间且位于所述过渡辊下方。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池复合极片的辊压装置，其特征在于：所述第二张力调节机构结构与所述第一张力调节机构相同。
5.根据权利要求1或2所述的锂离子电池复合极片的辊压装置，其特征在于：所述第一张力调节机构与辊压机构之间、所述辊压机构与第二张力调节机构之间均设置有夹送机构。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池复合极片的辊压装置，其特征在于：所述夹送机构包括两个上下垂直对称设置的固定辊，所述复合极片穿过两个所述固定辊的间隙。
7.根据权利要求1或2所述的锂离子电池复合极片的辊压装置，其特征在于：所述复合极片包括复合集流体，所述复合集流体的镀铝面上设置有正极涂层，所述正极涂层的两侧设置有绝缘层，所述复合集流体的镀铜面上设置有负极涂层。
8.一种锂离子电池复合极片的辊压方法，其特征在于：采用如权利要求1~7中任一项所述的辊压装置进行辊压，包括如下操作步骤：
S1、将正极涂层、绝缘层和负极涂层分别均匀涂覆在复合集流体上并烘干；
S2、放卷复合极片，复合极片穿过第一张力调节机构和辊压机构，调整第一压辊的下压量，并将辊压机构过辊后的复合极片穿过第二张力调节机构后卷绕在收卷辊上；
S3、复合极片在驱动力作用下在辊压机构上平移，第一压辊和第二压辊对复合极片进行辊压，使正极涂层、绝缘层和负极涂层得到延展；
S4、双面分别覆有正极涂层、绝缘层和负极涂层的复合极片经过辊压后由收卷辊收卷。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池复合极片的辊压方法，其特征在于：所述步骤S2中，复合极片的正极涂层和绝缘层与所述第一压辊相接触，复合极片的负极涂层与所述第二压辊相接触。
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