CN112958392A - 一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机,涉及锂离子电池技术领域。包括极片放卷装置、压缩热气装置、供料及喷料模头装置、涂布装置、多节隧道干燥箱、牵引装置、表面厚度检测控制装置和收卷装置等。绝缘浆料在计量泵精确地输送下通过模头内部大小相连的多级衣架式流道均匀地传送至狭缝喷料板的喷嘴,从喷嘴挤出的绝缘浆料通过上下双层气道的压缩热空气吹送,均匀地喷洒在锂离子电池极片表面,通过采用有气喷涂的方法均匀地涂覆纳米陶瓷和有机微球绝缘涂层,以此法实现无隔膜锂离子电池制造的产业化大规模生产。

Description

一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,具体为一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机。
背景技术
锂离子电池由于具有电压高、比能量大、工作温度范围宽、比功率大、放电平稳、存储时间长等众多优点,目前被广泛应用于手机、电脑及电动汽车等众多领域。
锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液等等材料组成,隔膜作为锂离子电池的关键材料之一,其作用是隔离正负极、防止短路并让锂离子在电解液中自由通过。目前商业化的隔膜是聚烯烃隔膜,包括高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)隔膜,这两种隔膜熔点较低,分别为135℃和165℃左右,在电池发生过热的情况下这两种隔膜容易出现熔融收缩,使得正负极发生短路,从而产生严重的电池爆炸起火的安全事故。为了改善隔膜的热稳定性,大量的文献和专利提供了陶瓷涂层、PVDF涂层、PMMA涂层和有机硅粉涂层隔膜技术,通过在聚烯烃隔膜表面涂覆一层陶瓷层、PVDF、PMMA、有机硅粉涂层来改善隔膜的热稳定性,这些涂层隔膜也能很好地解决聚烯烃类隔膜的安全性能,因而在高电压和大功率锂电池中得到广泛应用。但是,这些涂层改性能治表不能治本,不能从根本上改变聚烯烃隔膜熔点低、热熔融收缩的特性,当电池温度超过这些改性隔膜的耐热极限时,同样会发生隔膜收缩、电池短路、爆炸起火的安全事故。
为了解决上述问题,人们在电池极片上直接涂覆一层纳米陶瓷粉或其他有机纳米微球生产无隔膜锂离子电池,从根本上解决了隔膜收缩、电池短路、爆炸起火的安全事故,有效地提高动力锂电池的安全性。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机,解决了上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机,包括极片放卷装置、压缩热气装置、供料及喷料模头装置、涂布装置、多节隧道干燥箱、牵引装置、表面厚度检测控制装置和收卷装置,所述极片放卷装置由一号单工位双卡式活动气胀轴、一号自动恒张力系统、一号墙板和一号钢结构纠偏平台组成,所述压缩热气装置由螺杆式空压机组、冷冻干燥机、吸附过滤装置、空气加热器和精密气压调节器组成,所述供料及喷料模头装置由搅拌储料罐、伺服电机或变频电机控制的精密流体计量泵以及喷料模头组成,所述涂布装置由一号钢板、一号钢构平台、一号包胶钢辊、一号包胶压辊和钢辊组成,所述多节隧道干燥箱内设置有循环加热空气系统和转轮除湿干燥气系统。
优选的,所述一号单工位双卡式活动气胀轴采用伺服电机或变频电机驱动,所述一号自动恒张力系统通过摆辊或浮辊式闭环控制,所述一号墙板整体结构安装在一号钢结构纠偏平台上。
优选的,所述喷料模头由多级衣架式流道和带双层气道狭缝喷料板组成,所述喷料模头为不锈钢长方体。
优选的,所述一号钢板用两块厚度30~50mm做机架安装在浇铸或方钢管焊接的一号钢构平台上,所述喷料模头固定安装在一号钢板机架上,所述一号钢板机架上安装一条由伺服电机驱动的直径为φ200~300mm一号包胶钢辊以及一条可调节的直径φ80~120mm一号包胶压辊。
优选的,所述多节隧道干燥箱由隧道箱体、不锈钢送风风管、一号铝过辊和不锈钢出风管道组成。
优选的,所述隧道箱体分水平式和拱桥式两种,长度9~40米不等,所述隧道箱体有侧开门和掀盖式两种,为不锈钢保温结构。
优选的,所述隧道箱体内固定安装不锈钢送风风管,所述不锈钢送风风管上开设有方形蜂窝孔送风口或三角形夹缝式吹风口。
优选的,所述牵引装置用两块厚度30~50mm二号钢板做机架安装在浇铸或方钢管焊接的二号钢构平台上,所述二号钢板的机架上安装多条从动钢辊和一条由伺服电机驱动的直径为φ200~300mm二号包胶钢辊以及一条可调节的直径φ80~120mm二号包胶压辊。
优选的,所述表面厚度检测控制装置由立板式机架、二号铝过辊和红外或激光厚度测试仪组成。
(三)有益效果
本发明提供了一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机。具备以下有益效果:
(1)、该锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机,绝缘浆料在模头内部通过大小相连的多级衣架式流道均匀地输送至狭缝喷料板的喷嘴,狭缝喷料板的喷嘴挤出的绝缘浆料通过上下双层气道的压缩热空气吹送,均匀地喷洒在锂离子电池极片表面,通过采用有气喷涂的方法均匀地涂覆纳米陶瓷和有机微球绝缘涂层,以此法实现无隔膜锂离子电池制造的产业化大规模生产。
(2)、该锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机,锂电池大生产制作中已经辊压过的成卷的锂离子电池极片(包括正极极片和负极极片)通过喷涂绝缘浆料再进入隧道干燥箱干燥,然后通过牵引装置牵引,经过厚度检测装置在线监测涂覆厚度并实时在线控制,最后进入收卷装置收取成卷完成制作,此法提高了工作效率,实现了产业化大规模生产。
附图说明
图1为本发明整体的一种结构示意图;
图2为本发明极片放卷装置的一种结构示意图;
图3为本发明压缩热气装置的一种结构示意图;
图4为本发明供料及喷料模头装置的一种结构示意图;
图5为本发明涂布装置的一种结构示意图;
图6为本发明隧道箱体与循环加热空气系统的一种结构示意图;
图7为本发明隧道箱体与转轮除湿循环干燥系统的一种结构示意图;
图8为本发明牵引装置的一种结构示意图;
图9为本发明厚度检测装置的一种结构示意图;
图10为本发明收卷装置的一种结构示意图。
图中:1极片放卷装置、2压缩热气装置、3供料及喷料模头装置、4涂布装置、5多节隧道干燥箱、6牵引装置、7表面厚度检测控制装置、8收卷装置、101一号墙板、102一号单工位双卡式活动气胀轴、103一号自动恒张力系统、104一号钢结构纠偏平台、201螺杆式空压机组、202冷冻干燥机、203吸附过滤装置、204空气加热器、205精密气压调节器、301搅拌储料罐、302精密流体计量泵、303喷料模头、303A多级衣架式流道、303B带双层气道狭缝喷料板、401一号钢板、402一号钢构平台、403一号包胶钢辊、404一号包胶压辊、405钢辊、501隧道箱体、502不锈钢送风风管、503一号铝过辊、504不锈钢出风管道、505离心抽风机、502A方形蜂窝孔送风口、502B三角形夹缝式吹风口、601二号钢板、602二号钢构平台、603二号包胶钢辊、604二号包胶压辊、605从动钢辊、606二号自动恒张力系统、701立板式机架、702二号铝过辊、703红外或激光厚度测试仪、801二号墙板、802二号单工位双卡式活动气胀轴、803三号自动恒张力系统、804二号钢结构纠偏平台、5A-1加热箱体、5A-2循环风机、5A-3循环风管系统、5A-4可调阀门、5A-5三通出风管道、5A-6离心抽风机、5B-1熔喷布粉尘过滤进风口、5B-2转轮除湿机组、5B-3前表冷装置、5B-4后表冷装置、5B-5出风口。
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。
请参阅图1-10,本发明提供一种技术方案:一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机,包括极片放卷装置1、压缩热气装置2、供料及喷料模头装置3、涂布装置4、多节隧道干燥箱5、牵引装置6、表面厚度检测控制装置7和收卷装置8。
本发明所述放卷装置1采用由伺服电机或变频电机驱动的单工位双卡式活动气胀轴102进行放卷,并通过摆辊或浮辊式闭环自动恒张力系统103控制放卷张力,墙板101式整体结构安装在钢结构纠偏平台104上进行纠偏校正。
本发明中压缩热气装置2由螺杆式空压机组201、冷冻干燥机202、吸附过滤装置203、空气加热器204和精密气压调节器205组成,空气经压缩、除尘、除油、除水和加热,得到我们需要的加热压缩空气。
本发明中供料及喷料模头装置3由搅拌储料罐301、伺服电机或变频电机控制的精密流体计量泵302以及喷料模头303组成,喷料模头303为不锈钢长方体,宽度为400~1200mm不等,长宽等比例增减,喷料模头303由多级衣架式流道303A和带双层气道狭缝喷料板303B组成,绝缘浆料从搅拌储料罐301输出,经过精密流体计量泵302输送到喷料模头303,绝缘浆料在模头内部通过大小相连的多级衣架式流道均匀地输送至狭缝喷料板303B的喷嘴,狭缝喷嘴挤出的绝缘浆料通过上下双层气道的压缩热空气吹送,均匀地喷洒在锂离子电池极片表面。
本发明所述涂布装置4,用两块厚度30~50mm一号钢板401做机架,安装在浇铸或方钢管焊接的一号钢构平台402上,喷料模头303固定在一号钢板401的机架上,一号钢板401的机架上安装一条由伺服电机驱动的直径为φ200~300mm一号包胶钢辊403以及一条可调节的直径φ80~120mm一号包胶压辊404做为涂布主传动,保证极片传动的稳定性,锂离子电池极片通过一号包胶钢辊403牵引,通过两条平行的钢辊405展平,收纳喷料模头303喷洒的绝缘浆料,然后进入多节隧道干燥箱5。
本发明中设置有多节隧道干燥箱5,其中干燥气源采用循环加热空气系统和转轮除湿干燥气系统两种,同时,隧道箱体501也分水平式和拱桥式两种,长度9~40米不等,隧道箱体501有侧开门和掀盖式两种,为不锈钢保温结构,隧道箱体501内固定安装有不锈钢送风风管502,不锈钢送风风管502上开设有方形蜂窝孔送风口502A或三角形夹缝式吹风口502B,隧道箱体501内中间安装间距为300~500mm不等且直径50~100mm不等的一号铝过辊503,一号铝过辊503有从动和主动两种,由干燥箱长度决定取舍,隧道箱体501内下面安装带蜂窝孔不锈钢出风管道504。
隧道箱体501与循环加热空气系统的连接方式是:隧道箱体501的不锈钢送风管道502、不锈钢出风管道504与循环加热空气系统的水、电、油波纹加热管加热箱体5A-1、循环风机5A-2、循环风管系统5A-3首尾相连,循环气体由恒温系统自动控制加热,循环风机前管道5A-3上安装可调阀门5A-4适量补充新风,同时连接一个三通出风管道5A-5,此管道安装一个离心抽风机5A-6向外排放一部分湿热空气。
隧道箱体501与转轮除湿干燥系统的连接方式是:不锈钢送风风管502与转轮除湿干燥系统的出风口5B-5相连,转轮除湿干燥系统包括熔喷布粉尘过滤进风口5B-1、转轮除湿机组5B-2、前表冷装置5B-3、后表冷装置5B-4和出风口5B-5,循环干燥风温度恒定在20~80℃,相对湿度保持在1~2%,隧道箱体的不锈钢出风管道504安装一台离心抽风机505直接向外排放湿热空气。
本发明中设置有牵引装置6,用两块厚度30~50mm二号钢板601做机架,二号钢板601的机架固定安装在浇铸或方钢管焊接的二号钢构平台602上,机架上安装多条从动钢辊605和一条由伺服电机驱动的直径为φ200~300mm二号包胶钢辊603以及一条可调节的直径φ80~120mm二号包胶压辊604做为牵引辊进行传动,牵引辊前安装一套摆辊或浮辊式闭环二号自动控制恒张力系统606进行牵引和张力的控制。
本发明中的厚度检测装置7分别由立板式机架701、二号铝过辊702、红外或激光厚度测试仪703组成,红外或激光厚度测试仪703电控部分与喷料模头的流体计量泵302的变频或伺服电机电信连接,根据检测的喷料厚度变化实时控制流体计量泵302的出料,简化了工作人员的操作,提高了工作效率。
本发明中收卷装置8采用由伺服电机或变频电机驱动的二号单工位双卡式活动气胀轴802进行收卷,并通过摆辊或浮辊式闭环三号自动恒张力系统803控制收卷张力,二号墙板801整体结构安装在二号钢结构纠偏平台804上进行纠偏校正。
工作时(或使用时),成卷的已经辊压的正极或负极极片从放卷装置1出来,然后经过涂布装置4,然后纳米陶瓷和有机微球浆料(以下简称绝缘浆料)通过精密流体计量泵302精确地输送到喷料模头303,此时绝缘浆料在热气流的吹送下均匀地喷洒在极片表面,喷涂绝缘浆料的极片再进入隧道干燥箱5干燥,然后通过牵引装置6牵引,经过厚度检测装置7在线监测涂覆厚度并实时在线控制,最后进入收卷装置8收取成卷完成制作,综上所述,通过采用有气喷涂的方法均匀地涂覆纳米陶瓷和有机微球绝缘涂层,以此法实现无隔膜锂离子电池制造的产业化大规模生产。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本本发明可以有各种更改和变化,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机,其特征在于:包括极片放卷装置(1)、压缩热气装置(2)、供料及喷料模头装置(3)、涂布装置(4)、多节隧道干燥箱(5)、牵引装置(6)、表面厚度检测控制装置(7)和收卷装置(8),所述极片放卷装置(1)由一号单工位双卡式活动气胀轴(102)、一号自动恒张力系统(103)、一号墙板(101)和一号钢结构纠偏平台(104)组成,所述压缩热气装置(2)由螺杆式空压机组(201)、冷冻干燥机(202)、吸附过滤装置(203)、空气加热器(204)和精密气压调节器(205)组成,所述供料及喷料模头装置(3)由搅拌储料罐(301)、伺服电机或变频电机控制的精密流体计量泵(302)以及喷料模头(303)组成,所述涂布装置(4)由一号钢板(401)、一号钢构平台(402)、一号包胶钢辊(403)、一号包胶压辊(404)和钢辊(405)组成,所述多节隧道干燥箱(5)内设置有循环加热空气系统和转轮除湿干燥气系统。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机,其特征在于:所述一号单工位双卡式活动气胀轴(102)采用伺服电机或变频电机驱动,所述一号自动恒张力系统(103)通过摆辊或浮辊式闭环控制,所述一号墙板(101)整体结构安装在一号钢结构纠偏平台(104)上。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机,其特征在于:所述喷料模头(303)由多级衣架式流道(303A)和带双层气道狭缝喷料板(303B)组成,所述喷料模头(303)为不锈钢长方体。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机,其特征在于:所述一号钢板(401)用两块厚度30~50mm做机架安装在浇铸或方钢管焊接的一号钢构平台(402)上,所述喷料模头(303)固定安装在一号钢板(401)机架上,所述一号钢板(401)机架上安装一条由伺服电机驱动的直径为φ200~300mm一号包胶钢辊(403)以及一条可调节的直径φ80~120mm一号包胶压辊(404)。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机,其特征在于:所述多节隧道干燥箱(5)由隧道箱体(501)、不锈钢送风风管(502)、一号铝过辊(503)和不锈钢出风管道(504)组成。
6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机,其特征在于:所述隧道箱体(501)分水平式和拱桥式两种,长度9~40米不等,所述隧道箱体(501)有侧开门和掀盖式两种,为不锈钢保温结构。
7.根据权利要求5所述的一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机,其特征在于:所述隧道箱体(501)内固定安装不锈钢送风风管(502),所述不锈钢送风风管(502)上开设有方形蜂窝孔送风口(502A)或三角形夹缝式吹风口(502B)。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机,其特征在于:所述牵引装置(6)用两块厚度30~50mm二号钢板(601)做机架安装在浇铸或方钢管焊接的二号钢构平台(602)上,所述二号钢板(601)的机架上安装多条从动钢辊(605)和一条由伺服电机驱动的直径为200~300mm二号包胶钢辊(603)以及一条可调节的直径80~120mm二号包胶压辊(604)。
9.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片表面绝缘隔离涂层涂布机,其特征在于:所述表面厚度检测控制装置(7)由立板式机架(701)、二号铝过辊(702)和红外或激光厚度测试仪(703)组成。
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