发明内容
本发明的目的在于提供一种电池叠片热复合装置,能够实现对辊压间隙的精准控制,保证复合极片厚度的一致性以及涂层物质的均匀性,提高锂电池生产质量。
本发明是采用以下的技术方案来实现的。
一种电池叠片热复合装置,包括辊压架、动辊压轮、静辊压轮、调节装置、厚度测量装置和控制器,动辊压轮和静辊压轮均可转动地安装于辊压架上,动辊压轮与静辊压轮之间形成辊压间隙,动辊压轮和静辊压轮用于对基材进行辊压作业,以形成复合极片,厚度测量装置与控制器连接,厚度测量装置用于测量复合极片的厚度数据,并将厚度数据发送给控制器,控制器与调节装置连接,控制器用于根据厚度数据实时地向调节装置发送控制指令,调节装置与动辊压轮连接,调节装置用于根据控制指令带动动辊压轮靠近或者远离静辊压轮,以减小或者增大辊压间隙。
可选地,调节装置包括第一调节机构和第二调节机构,动辊压轮相对设置有第一端和第二端,第一调节机构与第一端连接,第一调节机构用于带动第一端靠近或者远离静辊压轮,第二调节机构与第二端连接,第二调节机构用于带动第二端靠近或者远离静辊压轮。
可选地,第一调节机构包括第一驱动电机、第一丝杆和第一螺母,第一驱动电机与第一丝杆传动连接,第一丝杆可转动地安装于辊压架上,第一螺母套设于第一丝杆外,且与第一丝杆螺纹配合,并与第一端固定连接。
可选地,第二调节机构包括第二驱动电机、第二丝杆和第二螺母,第二驱动电机与第二丝杆传动连接,第二丝杆可转动地安装于辊压架上,第二螺母套设于第二丝杆外,且与第二丝杆螺纹配合,并与第二端固定连接。
可选地,电池叠片热复合装置还包括第一温度控制装置,第一温度控制装置包括第一温度传感器、第一冷却机构和第一加热机构,第一温度传感器、第一冷却机构和第一加热机构均与控制器连接,第一温度传感器用于检测动辊压轮的第一温度数据,并将第一温度数据发送给控制器,控制器用于根据第一温度数据控制第一冷却机构向动辊压轮制冷、或者控制第一加热机构向动辊压轮制热。
可选地,电池叠片热复合装置还包括第二温度控制装置,第二温度控制装置包括第二温度传感器、第二冷却机构和第二加热机构,第二温度传感器、第二冷却机构和第二加热机构均与控制器连接,第二温度传感器用于检测静辊压轮的第二温度数据,并将第二温度数据发送给控制器,控制器用于根据第二温度数据控制第二冷却机构向静辊压轮制冷、或者控制第二加热机构向静辊压轮制热。
可选地,厚度测量装置为激光测厚仪。
可选地,电池叠片热复合装置还包括加热箱和第三温度控制装置,第三温度控制装置安装于加热箱内,加热箱用于对基材进行加热,第三温度控制装置用于调控加热箱内的温度。
可选地,第三温度控制装置包括第三温度传感器、第三冷却机构和第三加热机构,第三温度传感器、第三冷却机构和第三加热机构均与控制器连接,第三温度传感器用于检测加热箱内的第三温度数据,并将第三温度数据发送给控制器,控制器用于根据第三温度数据控制第三冷却机构向加热箱内制冷、或者控制第三加热机构向加热箱内制热。
可选地,加热箱包括第一箱体、第二箱体和显示屏,第一箱体和第二箱体可拆卸连接,且组合形成加热空腔,加热空腔用于供基材穿过,显示屏安装于第一箱体上,且与控制器连接,显示屏用于显示加热空腔内的实时温度。
本发明提供的电池叠片热复合装置具有以下有益效果:
本发明提供的电池叠片热复合装置,动辊压轮和静辊压轮均可转动地安装于辊压架上,动辊压轮与静辊压轮之间形成辊压间隙,动辊压轮和静辊压轮用于对基材进行辊压作业,以形成复合极片,厚度测量装置与控制器连接,厚度测量装置用于测量复合极片的厚度数据,并将厚度数据发送给控制器,控制器与调节装置连接,控制器用于根据厚度数据实时地向调节装置发送控制指令,调节装置与动辊压轮连接,调节装置用于根据控制指令带动动辊压轮靠近或者远离静辊压轮,以减小或者增大辊压间隙。与现有技术相比,本发明提供的电池叠片热复合装置由于采用了与控制器连接的厚度测量装置以及与动辊压轮连接的调节装置,所以能够实现对辊压间隙的精准控制,保证复合极片厚度的一致性以及涂层物质的均匀性,提高锂电池生产质量。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图,对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例中的特征可以相互组合。
请结合参照图1、图2、图3、图4和图5,本发明实施例提供了一种电池叠片热复合装置100,用于对各种基材300进行加热以及辊压作业,以形成复合极片400。其能够实现对辊压间隙的精准控制,保证复合极片400厚度的一致性以及涂层物质的均匀性,提高锂电池生产质量。
电池叠片热复合装置100包括辊压架110、动辊压轮120、静辊压轮130、调节装置140、厚度测量装置150、控制器160、第一温度控制装置170、第二温度控制装置180、加热箱190和第三温度控制装置200。动辊压轮120和静辊压轮130均可转动地安装于辊压架110上,动辊压轮120和静辊压轮130均能够相对于辊压架110转动,动辊压轮120的位置与静辊压轮130的位置相对应,动辊压轮120与静辊压轮130之间形成辊压间隙,动辊压轮120和静辊压轮130用于对基材300进行辊压作业,以形成复合极片400,即基材300在穿过辊压间隙的过程中,受动辊压轮120和静辊压轮130的辊压作用形成复合极片400。厚度测量装置150与控制器160连接,厚度测量装置150用于测量复合极片400的厚度数据,并将厚度数据发送给控制器160。控制器160与调节装置140连接,控制器160用于根据厚度数据实时地向调节装置140发送控制指令。调节装置140与动辊压轮120连接,调节装置140用于根据控制指令带动动辊压轮120靠近或者远离静辊压轮130,以减小或者增大辊压间隙,从而实现对辊压间隙的精准控制,保证复合极片400厚度的一致性以及涂层物质的均匀性。
需要说明的是,第一温度控制装置170与动辊压轮120连接,第一温度控制装置170用于调控动辊压轮120的温度,以使辊压基材300的温度始终满足工艺要求。第二温度控制装置180与静辊压轮130连接,第二温度控制装置180用于调控静辊压轮130的温度,以使辊压基材300的温度始终满足工艺要求。
进一步地,第三温度控制装置200安装于加热箱190内,加热箱190用于对基材300进行加热,以使基材300满足进行热复合的工艺温度要求。第三温度控制装置200用于调控加热箱190内的温度,以保证加热箱190内的温度维持于预设温度。
具体地,在锂电池叠片热复合工艺中,对基材300进行加热的温度控制对复合极片400的质量有着非常重要的作用,特别是在生产固态电池的过程中,加热温度直接关系到电解质层与活性物质层融合的质量,对固态电池的质量有着非常重要的影响。而在本实施例中,利用第三温度控制装置200快速实现对基材300加热温度的精准控制,严格保证基材300加热的工艺温度,从而提高锂电池的生产质量。
本实施例中,基材300在输送辊(图未示)的作用下不断向前送进,加热箱190、辊压架110和厚度测量装置150沿送料方向依次设置,即基材300依次穿过加热箱190和辊压架110,并在安装于辊压架110上的动辊压轮120和静辊压轮130的辊压作用形成复合极片400,而复合极片400继续向前送进,且穿过厚度测量装置150。在此过程中,加热箱190不断地对基材300进行加热,厚度测量装置150不断地对复合极片400的厚度进行测量。
值得注意的是,在本实施例中,控制器160根据辊压形成的复合极片400的厚度反馈实时调整动辊压轮120和静辊压轮130之间的辊压间隙。若复合极片400的厚度大于预设厚度,则控制器160通过调节机构控制动辊压轮120靠近静辊压轮130,以减小辊压间隙,从而使得后续辊压形成的复合极片400的厚度减小至预设厚度;若复合极片400的厚度小于预设厚度,则控制器160通过调节机构控制动辊压轮120远离静辊压轮130,以增大辊压间隙,从而使得后续辊压形成的复合极片400的厚度增大至预设厚度。
本实施例中,电池叠片热复合装置100用于生产固态电池,基材300仅包括正极片310和负极片320,在送料过程中,将正极片310和负极片320同时进行加热以及辊压,以形成复合极片400。但并不仅限于此,在其它实施例中,电池叠片热复合装置100也可以用于生产常规锂电池,此时基材300包括正极片310、负极片320和两层隔膜,在送料过程中,将正极片310、负极片320和两层隔膜同时进行加热以及辊压,以形成复合极片400,对电池叠片热复合装置100生产的电池类型不作具体限定。
调节装置140包括第一调节机构141和第二调节机构142。动辊压轮120相对设置有第一端121和第二端122,第一调节机构141与第一端121连接,第一调节机构141用于带动第一端121靠近或者远离静辊压轮130。第二调节机构142与第二端122连接,第二调节机构142用于带动第二端122靠近或者远离静辊压轮130。控制器160能够根据厚度数据实时地向第一调节机构141和/或第二调节机构142发出控制指令,以使第一调节机构141带动第一端121靠近或者远离静辊压轮130,和/或第二调节机构142带动第二端122靠近或者远离静辊压轮130。
需要说明的是,控制器160既可以仅通过第一调节机构141调节第一端121与静辊压轮130之间的辊压间隙,也可以仅通过第二调节机构142调节第二端122与静辊压轮130之间的辊压间隙,从而实现辊压间隙的单边调节;还可以同时通过第一调节机构141和第二调节机构142调节动辊压轮120与静辊压轮130之间的辊压间隙,从而实现辊压间隙的整体调节。这样一来,能够实现对辊压间隙的精准控制,保证复合极片400厚度的一致性以及涂层物质的均匀性。
第一调节机构141包括第一驱动电机143、第一丝杆144和第一螺母145。第一驱动电机143与第一丝杆144传动连接,第一丝杆144可转动地安装于辊压架110上,第一驱动电机143用于带动第一丝杆144相对于辊压架110转动。第一螺母145套设于第一丝杆144外,且与第一丝杆144螺纹配合,并与第一端121固定连接,第一丝杆144转动能够带动第一螺母145沿第一丝杆144的轴向发生位移,从而使得第一端121靠近或者远离静辊压轮130。
第二调节机构142包括第二驱动电机146、第二丝杆147和第二螺母148。第二驱动电机146与第二丝杆147传动连接,第二丝杆147可转动地安装于辊压架110上,第二驱动电机146用于带动第二丝杆147相对于辊压架110转动。第二螺母148套设于第二丝杆147外,且与第二丝杆147螺纹配合,并与第二端122固定连接,第二丝杆147转动能够带动第二螺母148沿第二丝杆147的轴向发生位移,从而使得第二端122靠近或者远离静辊压轮130。
本实施例中,调节装置140利用丝杆螺母传动的方式带动动辊压轮120靠近或者远离静辊压轮130。但并不仅限于此,在其它实施例中,调节装置140也可以利用气压传动或者液压传动的方式带动动辊压轮120靠近或者远离静辊压轮130,对调节装置140的传动方式不作具体限定。
第一温度控制装置170包括第一温度传感器171、第一冷却机构172和第一加热机构173。第一温度传感器171、第一冷却机构172和第一加热机构173均与控制器160连接,第一温度传感器171用于检测动辊压轮120的第一温度数据,并将第一温度数据发送给控制器160。控制器160用于根据第一温度数据控制第一冷却机构172向动辊压轮120制冷、或者控制第一加热机构173向动辊压轮120制热,以保证动辊压轮120的温度维持于辊压作业的工艺温度。
第二温度控制装置180包括第二温度传感器181、第二冷却机构182和第二加热机构183。第二温度传感器181、第二冷却机构182和第二加热机构183均与控制器160连接,第二温度传感器181用于检测静辊压轮130的第二温度数据,并将第二温度数据发送给控制器160。控制器160用于根据第二温度数据控制第二冷却机构182向静辊压轮130制冷、或者控制第二加热机构183向静辊压轮130制热,以保证动辊压轮120的温度维持于辊压作业的工艺温度。
本实施例中,第一冷却机构172用于向动辊压轮120内加入制冷介质,第二冷却机构182用于向静辊压轮130内加入制冷介质,制冷介质为冷水或者冷气;第一加热机构173用于向动辊压轮120内加入制热介质,第二加热机构183用于向动辊压轮120内加入制热介质,制热介质为热水或者暖气。
本实施例中,厚度测量装置150为激光测厚仪,无需接触复合极片400即可实现对复合极片400厚度的测量,实用高效,并且不会对复合极片400的生产造成任何影响。
第三温度控制装置200包括第三温度传感器201、第三冷却机构202和第三加热机构203。第三温度传感器201、第三冷却机构202和第三加热机构203均与控制器160连接,第三温度传感器201用于检测加热箱190内的第三温度数据,并将第三温度数据发送给控制器160。控制器160用于根据第三温度数据控制第三冷却机构202向加热箱190内制冷、或者控制第三加热机构203向加热箱190内制热,以保证加热箱190内的温度维持于预设温度。
具体地,当加热箱190内的温度大于预设温度时,控制器160控制第三冷却机构202启动,第三冷却机构202向加热箱190内吹入冷气,以使加热箱190内的温度快速降低至预设温度;当加热箱190内的温度小于预设温度时,控制器160控制第三加热机构203启动,第三加热机构203向加热箱190内吹入暖气,以使加热箱190内的温度快速升高至预设温度。
本实施例中,在基材300在加热箱190内送进的过程中,加热箱190的前端的温度不断升高,以实现基材300的逐渐升温,加热箱190的后端的温度维持于预设温度,以使基材300保持于预设温度不变,便于进行后续的辊压作业。这样一来,实现了对基材300复合的阶梯式加热,满足了正负极片320及电解质复合的工艺温度要求。
加热箱190包括第一箱体191、第二箱体192和显示屏193。第一箱体191和第二箱体192可拆卸连接,且组合形成加热空腔(图未示),加热空腔用于供基材300穿过。显示屏193安装于第一箱体191上,且与控制器160连接,显示屏193用于显示加热空腔内的实时温度,以便于工作人员进行观察和控制。
本发明实施例提供的电池叠片热复合装置100,动辊压轮120和静辊压轮130均可转动地安装于辊压架110上,动辊压轮120与静辊压轮130之间形成辊压间隙,动辊压轮120和静辊压轮130用于对基材300进行辊压作业,以形成复合极片400,厚度测量装置150与控制器160连接,厚度测量装置150用于测量复合极片400的厚度数据,并将厚度数据发送给控制器160,控制器160与调节装置140连接,控制器160用于根据厚度数据实时地向调节装置140发送控制指令,调节装置140与动辊压轮120连接,调节装置140用于根据控制指令带动动辊压轮120靠近或者远离静辊压轮130,以减小或者增大辊压间隙。与现有技术相比,本发明提供的电池叠片热复合装置100由于采用了与控制器160连接的厚度测量装置150以及与动辊压轮120连接的调节装置140,所以能够实现对辊压间隙的精准控制,保证复合极片400厚度的一致性以及涂层物质的均匀性,提高锂电池生产质量。
以上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。