CN113635532A - Pp/pe/pp三层共挤锂电池动力隔膜流延装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三层共挤膜的流延装置，包括挤出头和设置于挤出头下方的流延机构，所述流延机构包括流延辊和与流延辊表面配合的压辊，所述压辊至少有两个，设置于流延辊的右上方，且两个压辊与流延辊之间设有间隙，用于压紧挤出头流延到流延辊上的三层共挤膜，其中位于下方的压辊与流延辊之间的距离小于位于上方的压辊与流延辊之间的距离，本发明克服了现有技术的不足，提高了三层共挤膜的力学性能，同时保证了流延辊的洁净，使该装置能够进行长期连续化生产。

Description

PP/PE/PP三层共挤锂电池动力隔膜流延装置
技术领域
本发明涉及流延装置技术领域，具体属于PP/PE/PP三层共挤锂电池动力隔膜流延装置。
背景技术
近年来，锂离子电池技术发展迅速，隔膜作为电池中的核心材料之一，决定着锂离子电池的性能，因此隔膜材料及制备技术急需被深入研究。目前，商业化的锂电池隔膜以聚烯烙隔膜为主，制备工艺正从干法向湿法过渡，但是近几年已经发展出了不同材料体系，不同制备工艺的隔膜。
隔膜作为锂电池的关键材料，在电池中扮演着电子隔绝的作用，阻止正负极直接接触，允许电解液中锂离子自由通过，同时，隔膜对于保障电池的安全运行也起至关重要的作用。在特殊情况下，如事故、刺穿、电池滥用等，发生隔膜局部破损从而造成正负极的直接接触，从而引发剧烈的电池反应造成电池的起火爆炸。
因此，为了提高锂离子电池的安全性，保证电池的安全平稳运行，涂布在线认为隔膜必须满足以下几个条件︰(1)化学稳定性∶不与电解质、电极材料发生反应；(2)浸润性︰与电解质易于浸润且不伸长、不收缩；(3)热稳定性︰耐受高温，具有较高的熔断隔离性；(4)机械强度:拉伸强度好，以保证自动卷绕时的强度和宽度不变；(5)孔隙率∶较高的孔隙率以满足离子导电的需求。
当前，市场上商业化的锂电池隔膜主要是以聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)为主的微孔聚烯烃隔膜，这类隔膜凭借着较低的成本、良好的机械性能、优异的化学稳定性和电化学稳定性等优点而被广泛地应用在锂电池隔膜中。实际应用中又包括了单层PP或PE隔膜，双层PE/PP复合隔膜，双层PP/PP复合隔膜，以及三层PP/PE/PP复合隔膜。其中三层PP/PE/PP复合隔膜由于力学性能和耐腐蚀性能优异，被广泛用于电池隔膜，而现有的三层共挤流延装置使用过程中，流延产生的三层共挤膜的表面不平整，均匀性差，且三层之间的结合强度不足，同时流延辊容易脏污，无法长时间连续生产。
发明内容
本发明的目的是提供PP/PE/PP三层共挤锂电池动力隔膜流延装置，克服了现有技术的不足。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
PP/PE/PP三层共挤锂电池动力隔膜流延装置，包括挤出头和设置于挤出头下方的流延机构，所述流延机构包括流延辊和与流延辊表面配合的压辊，所述压辊至少有两个，设置于流延辊的右上方，且两个压辊与流延辊之间设有间隙，用于压紧挤出头流延到流延辊上的三层共挤膜，其中位于下方的压辊与流延辊之间的距离小于位于上方的压辊与流延辊之间的距离。
优选地，所述流延辊的右侧还设有用于传输三层共挤膜的一对传输辊。
优选地，所述流延辊包括辊体和辊壳，所述辊体为中空结构的钢辊，钢辊的表面设有若干个通孔，所述辊壳包覆在钢辊的表面上，辊壳为具有微孔结构的塑料，钢辊的右端通入进入钢辊内部的温度为100-120℃的降温液蒸汽，降温液蒸汽从钢辊的左端流出。
优选地，所述塑料的玻璃化温度大于120℃。
优选地，所述塑料为聚四氟乙烯。
优选地，所述辊壳的微孔结构的孔径为1-30um。
优选地，所述钢辊的左端内部出口处设有微孔网罩，钢辊内部设有降温液。
优选地，所述降温液为水。
优选地，挤出头包括模头本体，所述模头本体的右侧面上设有出料口，所述模头本体的内部至上而下设有第一料仓、第二料仓和第三料仓，所述第一料仓、第二料仓和第三料仓的右侧分别设有与出料口连通的上出料部、中出料部和下出料部，所述上出料部和下出料部分别设置于中出料部的两侧，所述第一料仓、第二料仓和第三料仓之间和两侧的模头本体上设有第一电热丝，所述上出料部、中出料部和下出料部的上、下边沿均匀水平结构，所述第一料仓和第三料仓通过安装于模头本体外侧的支管连接有进料管，所述第二料仓的左侧设有进料口。
优选地，所述出料口上下两侧的模头基体内还设有第二电热丝，且第一电热丝的温度比第二电热丝的温度高20-30℃。
优选地，所述第二料仓与中出料部之间设有弧形部，所述弧形部的上、下表面为对称设置的弧形结构。
优选地，所述中出料部上下两侧的模头本体的顶端还设有三角棱。
优选地，所述三角棱处的上出料部、中出料部和下出料部之间的模头本体的厚度为0.5-1.0mm。
优选地，所述第一料仓与第二料仓、第二料仓与第三料仓之间还通过恒压机构连接，所述恒压机构用于保持第一料仓与第二料仓、第二料仓与第三料仓之间的压力平衡。
优选地，所述恒压机构包括恒压管，所述恒压管的两端设有挡环，所述挡环之间的恒压管内活动安装有活塞，所述恒压管的两端分别通过连通部与第一料仓、第二料仓或第三料仓连通。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
本发明的流延装置通过设置两个与流延辊距离不同的压辊，使挤出头流延到流延辊上的三层共挤膜得到了进一步的降温了挤压，增强了三层共挤膜内部的结合强度，提高了三层共挤膜的力学性能。
本发明的流延辊采用辊壳与钢辊的结构，使钢辊内部通入的降温液蒸汽能够从通孔进入辊壳，并从辊壳的微孔结构流到流延辊的表面，一方面使流延辊的温度得到保持，使流延辊能够对三层共挤膜进行降温，另一方面，微孔结构流出的降温液蒸汽能够有效的避免三层共挤膜粘附在流延辊的表面，有利于冷却后的三层共挤膜的剥离，同时保证了流延辊的洁净，使该装置能够进行长期连续化生产。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中D处的放大图；
图3为流延辊的剖视图；
图4为挤出头的主视图；
图5为挤出头的俯视图；
图6为图5中的A-A剖视图；
图7为图5中的B-B剖视图；
图8为图7中C处的放大图。
附图标记说明：1、模头本体；11、进料口；12、出料口；13、进料管；14、支管；15、第一料仓；16、第二料仓；161、下出料部；17、第三料仓；171、弧形部；172、中出料部；18、第一电热丝；19、第二电热丝；20、三角棱；101、恒压管；102、挡环；103、活塞；104、连通部；2、流延辊；21、钢辊；22、通孔；23、辊壳；3、压辊；4、传输辊；5、网罩；6、降温液；7、三层共挤膜。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”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，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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。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。
实施例1
如图1-3所示的PP/PE/PP三层共挤锂电池动力隔膜流延装置，包括挤出头和设置于挤出头下方的流延机构，流延机构包括流延辊2和与流延辊2表面配合的压辊3，压辊3至少有两个，设置于流延辊2的右上方，且两个压辊3与流延辊2之间设有间隙，用于压紧挤出头流延到流延辊2上的三层共挤膜7，其中位于下方的压辊3与流延辊2之间的距离小于位于上方的压辊3与流延辊2之间的距离，流延辊2的右侧还设有用于传输三层共挤膜7的一对传输辊4。
流延装置通过设置两个与流延辊2距离不同的压辊3，使挤出头流延到流延辊2上的三层共挤膜7得到了进一步的降温了挤压，增强了三层共挤膜7内部的结合强度，提高了三层共挤膜7的力学性能。
流延辊2包括辊体和辊壳23，辊体为中空结构的钢辊21，钢辊21的表面设有若干个通孔22，辊壳23包覆在钢辊21的表面上，辊壳23为具有微孔结构的塑料，塑料为聚四氟乙烯，玻璃化温度大于120℃，辊壳23的微孔结构的孔径为20um，微孔结构的孔径可以根据生产的三层共挤膜的要求，在1-30um范围内选择，钢辊21的右端通入进入钢辊21内部的温度为100℃的降温液6蒸汽，降温液6蒸汽从钢辊21的左端流出，钢辊21的左端内部出口处设有微孔网罩5，钢辊21内部设有降温液6，降温液6为水，也可使用其他温度在100-120℃之间的液体；网罩5可避免流延辊2转动时降温液6大量从钢辊21的左端出口流出，同时网罩5能使蒸汽通过。而流延辊2采用辊壳23与钢辊21的结构，使钢辊21内部通入的降温液6蒸汽能够从通孔22进入辊壳23，并从辊壳23的微孔结构流到流延辊2的表面，一方面使流延辊2的温度得到保持，使流延辊2能够对三层共挤膜7进行降温，另一方面，微孔结构流出的降温液6蒸汽能够有效的避免三层共挤膜7粘附在流延辊2的表面，有利于冷却后的三层共挤膜7的剥离，同时保证了流延辊2的洁净，使该装置能够进行连续化生产。
实施例2
作为本发明进一步的技术方案，如图4-7所示的挤出头包括模头本体1，模头本体1的右侧面上设有出料口12，模头本体1的内部至上而下设有第一料仓15、第二料仓16和第三料仓17，第一料仓15、第二料仓16和第三料仓17的右侧分别设有与出料口12连通的上出料部、中出料部172和下出料部161，上出料部和下出料部161分别设置于中出料部172的两侧，第一料仓15、第二料仓16和第三料仓17，使进入模头内的熔融态物料得到缓冲，避免了传统的基础工艺的直接挤出复合，熔融态的物料经过第一料仓15、第二料仓16和第三料仓17的缓冲，使第一料仓15、第二料仓16和第三料仓17内的熔融态的物料能够均匀的从上出料部、中出料部172和下出料部161流出，且上出料部、中出料部172和下出料的压力均匀，避免了直接挤出过程中压力变化导致的三层复合料各层厚度变化大的问题。
第一料仓15、第二料仓16和第三料仓17之间和两侧的模头本体1上设有第一电热丝18，出料口12上下两侧的模头基体内设有第二电热丝19，且第一电热丝18的温度比第二电热丝19的温度高30℃，具体温度可以根据需要在20-30℃范围内选择，第一料仓15和第三料仓17通过安装于模头本体1外侧的支管14连接有进料管13，第二料仓16的左侧设有进料口11。第一电热丝18能够避免模头本体1内的熔融料的凝固，而第二电热丝19温度高于第一电热丝18，其目的是使挤出后的各层温度进一步升高，使各层在出料口12内进行膨胀，提高各挤出层之间的复合强度。
上出料部、中出料部172和下出料部161的上、下边沿均匀为水平结构，使各出料部流出的挤出层的表面光滑，平整。第二料仓16与中出料部172之间设有弧形部171，弧形部171的上、下表面为对称设置的弧形结构，弧形结构对第二料仓16流出的熔融物料进行挤压，使中出料部172流出的中间挤出层的结构均匀。而中出料部172上下两侧的模头本体1的顶端还设有三角棱20，三角棱20处的上出料部、中出料部172和下出料部161之间的模头本体1的厚度为0.6mm，具体厚度可以根据需要在0.5-1.0mm范围内选择，三角棱20产生引导作用，避免各挤出层之间产生孔隙。
实施例3
作为本发明进一步的技术方案，如图7-8所示，第一料仓15与第二料仓16、第二料仓16与第三料仓17之间还通过恒压机构连接，恒压机构用于保持第一料仓15与第二料仓16、第二料仓16与第三料仓17之间的压力平衡。恒压机构包括恒压管101，恒压管101的两端设有挡环102，挡环102之间的恒压管101内活动安装有活塞103，恒压管101的两端分别通过连通部104与第一料仓15、第二料仓16或第三料仓17连通。恒压机构使第一料仓15、第二料仓16和第三料仓17在挤出的过程中压力均等，避免了送料压力的突变，造成从上出料部、中出料部172和下出料部161挤出的各层中，压力大的挤出层对压力小的挤出层挤压，导致其厚度变薄的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.PP/PE/PP三层共挤锂电池动力隔膜流延装置，包括挤出头和设置于挤出头下方的流延机构，其特征在于：所述流延机构包括流延辊和与流延辊表面配合的压辊，所述压辊至少有两个，设置于流延辊的右上方，且两个压辊与流延辊之间设有间隙，用于压紧挤出头流延到流延辊上的三层共挤膜，其中位于下方的压辊与流延辊之间的距离小于位于上方的压辊与流延辊之间的距离。
2.根据权利要求1所述的PP/PE/PP三层共挤锂电池动力隔膜流延装置，其特征在于：所述流延辊的右侧还设有用于传输三层共挤膜的一对传输辊。
3.根据权利要求1所述的PP/PE/PP三层共挤锂电池动力隔膜流延装置，其特征在于：所述流延辊包括辊体和辊壳，所述辊体为中空结构的钢辊，钢辊的表面设有若干个通孔，所述辊壳包覆在钢辊的表面上，辊壳为具有微孔结构的塑料，钢辊的右端通入进入钢辊内部的温度为100-120℃的降温液蒸汽，降温液蒸汽从钢辊的左端流出。
4.根据权利要求3所述的PP/PE/PP三层共挤锂电池动力隔膜流延装置，其特征在于：所述塑料的玻璃化温度大于120℃。
5.根据权利要求3所述的PP/PE/PP三层共挤锂电池动力隔膜流延装置，其特征在于：所述塑料为聚四氟乙烯。
6.根据权利要求3所述的PP/PE/PP三层共挤锂电池动力隔膜流延装置，其特征在于：所述辊壳的微孔结构的孔径为1-30um。
7.根据权利要求3所述的PP/PE/PP三层共挤锂电池动力隔膜流延装置，其特征在于：所述钢辊的左端内部出口处设有微孔网罩，钢辊内部设有降温液。
8.根据权利要求3所述的PP/PE/PP三层共挤锂电池动力隔膜流延装置，其特征在于：所述降温液为水。
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