CN113659216B - 一种改善锂电池极卷翘曲的方法 - Google Patents
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Abstract
一种改善锂电池极卷翘曲的方法,包括涂布、辊压、模切工序,模切工序的走带装置将卷料依次通过电机输出轮、第一张紧轮、第一同步轮、第二同步轮、第三同步轮、第四同步轮、第五同步轮、第二张紧轮、第一输出轮、第二输出轮后进入模切工位,上述各同步轮直径递增,各同步轮和各张紧轮内置加热元件将滚轮加热。本发明方法通过五个同步轮的卷径逐步增加,曲率逐渐减少,能够有效的减少卷料的翘曲;各同步轮和张紧轮在较高温度和较大直径情况下,能够将卷料中的应力释放,有效改善翘曲,减少后续工序因翘曲造成的不利影响。对比试验表明,采用本发明方法可以大大降低极卷翘曲程度,极片平整度明显提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种蓄电池加工方法,特别是防止锂电池极卷翘曲的方法,属蓄电池技术领域。
背景技术
随着传统能源的短缺以及对环境保护问题的重视,人们对清洁新能源的日益重视。能源危机和环境保护的双重压力使的节能和新能源汽车的开发已经成为各个国家汽车行业的重要发展方向。锂离子电池作为一种二次电池具有高能量密度、循环寿命长、价格相对低廉的优点在电动汽车等方面得到广泛的应用。随着新能源电动汽车行业的竞争逐步加剧,目前动力型锂离子电池的市场竞争也日趋白热化,软包锂离子电池作为其中的一种主流技术路线产品,也从单纯比较性能阶段逐步进入了性能成本并重的阶段。锂电池的生产过程中涂布、辊压、模切等工序的半成品,都是以极卷的形式存在。该形式不可避免的会产生弯曲力,造成卷料变形。变形的极卷通过模切工序,会产生极片翘曲缺陷。极片翘曲会有以下危害:当翘曲严重时纠偏装置不能准确纠偏,会产生较大的误差;模切后的极片不能牢固吸附在吸盘上面,有掉片的风险;会影响叠片体整齐,包覆精度下降。鉴于此,改善极卷翘曲是亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对解决现有技术问题,提供一种改善锂电池极卷翘曲的方法,所述方法通过应力释放可以大幅度降低极片翘曲程度,明显提高产品质量。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的:
一种改善锂电池极卷翘曲的方法,包括涂布、辊压、模切工序,模切工序的走带装置将卷料依次通过电机输出轮、第一张紧轮、第一同步轮、第二同步轮、第三同步轮、第四同步轮、第五同步轮、第二张紧轮、第一输出轮、第二输出轮后进入模切工位;
所述卷料电机输出轮直径10厘米;
所述第一张紧轮直径10厘米,第一张紧轮内置加热元件,第一张紧轮表面温度控制在58-63℃;
所述第一同步轮直径15厘米,第一同步轮内置加热元件,第一同步轮表面温度控制在97-102℃;
所述第二同步轮直径20厘米,第二同步轮内置加热元件,第二同步轮表面温度控制在97-102℃;
所述第三同步轮直径25厘米,第三同步轮内置加热元件,第三同步轮表面温度控制在97-102℃;
所述第四同步轮直径30厘米,第四同步轮内置加热元件,第四同步轮表面温度控制在97-102℃;
所述第五同步轮直径35厘米,第四同步轮内置加热元件,第五同步轮表面温度控制在97-102℃;
所述第二张紧轮直径20厘米,第二张紧轮内置加热元件,第二张紧轮表面温度控制在38-42℃;
所述第一输出轮直径10厘米;
所述第二输出轮直径10厘米。
上述改善锂电池极卷翘曲的方法,第一张紧轮、第二张紧轮及第一至第五同步轮内置的加热元件为电加热管,电加热管的管体内设由电阻丝和热电偶,电阻丝和热电偶由管体端头引出连接控制元件。
上述改善锂电池极卷翘曲的方法,第一张紧轮、第二张紧轮及第一至第五同步轮的结构相同,其由内至外分别为电加热管、均匀导热层、滚轮体和耐磨保温层,滚轮体两端设有轴承,轴承外圈与滚轮体固定,轴承内圈与电加热管固定。
上述改善锂电池极卷翘曲的方法,所述耐磨保温层紧密包覆在轮体外侧,耐磨保温层的厚度不小于5毫米。
上述改善锂电池极卷翘曲的方法,位于加热管和轮体之间的均匀导热层厚度为不小于10毫米。
上述改善锂电池极卷翘曲的方法,电机输出轮、第一输出轮、第二输出轮表面温度为室温。
本发明针对解决极卷极卷翘曲问题进行了如下改进:1、对走带装置的张紧轮、同步轮的直径进行了改进设计,根据不同位置的张紧轮、同步轮设计不同的直径,以减小翘曲;2、不同位置的张紧轮、同步轮内置加热元件,采用不同温度的加热,以利于释放卷曲应力。本发明方法通过5个同步轮的卷径逐步增加,曲率逐渐减少,能够有效的减少卷料的翘曲;在较高温度和较大直径情况下,能够将卷料中的应力释放,有效改善翘曲,减少后续工序因翘曲造成的不利影响。对比试验表明,采用本发明方法可以大大降低极卷翘曲程度,极片平整度明显提高。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是走带装置的结构示意图;
图2是第一同步轮的结构示意图;
图3是对比试验数据统计图。
图中各标号为:1、电机输出轮,2、第一张紧轮,3、第一同步轮,4、第二同步轮,5、第三同步轮,6、第四同步轮,7、第五同步轮,8、第二张紧轮,9、第一输出轮,10、第二输出轮,11、模切工序,12、耐磨保温层,13、滚轮体,14、均匀导热层,15、电加热管,16、热电偶,17、电阻丝,18、销钉,19、轴承。
具体实施方式
锂电池的生产过程中涂布、辊压、模切等工序的半成品都是极卷状态,该状态下卷料受到外力的作用,会发生形变。形变分为弹性变形和塑性变形,弹性变形可以自行恢复,塑性变形不可自行恢复,需要施加外部条件下,进行整形。本发明针对解决的极卷翘曲情况是塑性变形,塑性变形部分可以恢复到接近原来状态,所以需要对卷料进行整形,减少极卷翘曲问题。在高温条件下,金属变形抗力小,易整形。本发明对卷料走带时,根据走带装置处于不同位置的张紧轮、同步轮在改变直径减小弯曲度的同时提高了滚轮的温度。
参看图1,本发明模切机走带装置的卷料按照安装下述过程运行:
走带过程卷料依次通过电机输出轮1、第一张紧轮2、第一同步轮3、第二同步轮4、第三同步轮5、第四同步轮6、第五同步轮7、第二张紧轮8、第一输出轮9、第二输出轮10后进入模切工位11进行模切;其中:
电机输出轮1安装在电机输出轴上,电机输出轮的直径为10厘米,电机输出轮与卷料接触部位的表面温度为室温;
第一张紧轮2的直径为10厘米,第一张紧轮内置加热元件,第一张紧轮表面温度控制在58-63℃,优选60℃,目的是预热卷料;
第一同步轮3的直径为15厘米,卷料经过第一同步轮时有较大的弯曲,第一同步轮内置加热元件,将第一同步轮表面温度控制在97-102℃,优选100℃。第一同步轮通过加热卷料,增加卷径,能够释放卷料应力,改善翘曲;
第二同步轮4的直径20厘米,卷料经过第二同步轮时有较大的弯曲,第二同步轮内置加热元件,第二同步轮表面温度控制在97-102℃,优选100℃。第二同步轮进一步增加卷径,减少卷料的曲率,通过加热改善翘曲;
第三同步轮5的直径为25厘米,第三同步轮内置加热元件,第三同步轮表面温度控制在97-102℃,优选100℃;第三同步轮进一步增加卷径,减少卷料的曲率,通过加热改善翘曲;
第四同步轮6的直径为30厘米,第四同步轮内置加热元件,第四同步轮表面温度控制在97-102℃,优选100℃;第四同步轮进一步增加卷径,减少卷料的曲率,通过加热改善翘曲;
第五同步轮7的直径为35厘米,第四同步轮内置加热元件,第四同步轮表面温度控制在97-102℃,优选100℃;第五同步轮进一步增加卷径,减少卷料的曲率,通过加热改善翘曲。
上述过程卷料在依次通过五个同步轮时,曲率逐渐减小,保持与各同步轮高温接触,可以有效减轻卷料的翘曲程度。
第二张紧轮8的直径为20厘米,第二张紧轮内置加热元件,第二张紧轮表面温度控制在38-42℃,优选40℃;第二张紧轮的作用是张紧卷料,保证卷料在前面的五个同步轮中能够有效的释放张力,减轻翘曲。第二张紧轮降低温度目的是对卷料降温,防止在卷料进入模切工序温度较高,加剧变形。第二张紧轮的直径减小,避免卷料直接从卷径为35cm的同步轮转移到卷径为10cm的张紧轮的过程中,因为曲率变化过大,导致卷料发生断裂,起到过渡作用。
第一输出轮9、第二输出轮10的作用是将卷料导出,第一输出轮、第二输出轮直径10均为厘米,与原装置相同。第一输出轮、第二输出轮内不设置加热元件,与卷料接触部位的表面温度为室温。卷料经第二输出轮导出后进入模切工位。
本发明所述第一张紧轮、第二张紧轮及第一至第五同步轮内置的加热元件均是采用电加热管,上述各滚轮的尺寸不同但结构相同,以下以第一同步轮为例说明其结构。参看图2,第一同步轮3由内至外分别设置电加热管15、均匀导热层14、滚轮体13和耐磨保温层12。电加热管15的管体内设由电阻丝17和热电偶16,电阻丝两端和热电偶的电极由管体引出外接电路元件,热电偶起到测温作用,通过与控制元件连接实现温控效果。在滚轮体的两端设有轴承19,轴承的外圈与滚轮体由销钉18固定,轴承内圈与电加热管固定,滚轮旋转过程加热管不转。加热管外侧设置的均匀导热层作用是将电加热管的热量均匀传导到轮体上,可采用氧化镁粉,均匀导热层厚度不小于10毫米,根据滚轮的直径不同均匀导热层厚度有所变化。在滚轮体的外侧设置耐磨保温层12,耐磨保温层12可采用陶瓷耐磨保温层,耐磨保温层的作用是保护滚轮表面温度,减少热量散失。
以下给出对比试验:
试验方案:
试验结果:
对比试验数据统计图如图3所示。
试验结论:
比1类和3类,计算平均值分别为1.144和0.614,说明极片翘曲高度明显降低。
对比2类和4类,计算平均值分别为1.3和0.696,说明极片翘曲高度明显降低。
Claims (6)
1.一种改善锂电池极卷翘曲的方法,包括涂布、辊压、模切工序,模切工序的走带装置将卷料依次通过电机输出轮、第一张紧轮、第一同步轮、第二同步轮、第三同步轮、第四同步轮、第五同步轮、第二张紧轮、第一输出轮、第二输出轮后进入模切工位,其特征在于:
所述电机输出轮直径10厘米;
所述第一张紧轮直径10厘米,第一张紧轮内置加热元件,第一张紧轮表面温度控制在58-63℃;
所述第一同步轮直径15厘米,第一同步轮内置加热元件,第一同步轮表面温度控制在97-102℃;
所述第二同步轮直径20厘米,第二同步轮内置加热元件,第二同步轮表面温度控制在97-102℃;
所述第三同步轮直径25厘米,第三同步轮内置加热元件,第三同步轮表面温度控制在97-102℃;
所述第四同步轮直径30厘米,第四同步轮内置加热元件,第四同步轮表面温度控制在97-102℃;
所述第五同步轮直径35厘米,第四同步轮内置加热元件,第五同步轮表面温度控制在97-102℃;
所述第二张紧轮直径20厘米,第二张紧轮内置加热元件,第二张紧轮表面温度控制在38-42℃;
所述第一输出轮直径10厘米;
所述第二输出轮直径10厘米。
2.根据权利要求1所述的改善锂电池极卷翘曲的方法,其特征在于:第一张紧轮、第二张紧轮及第一至第五同步轮内置的加热元件为电加热管,电加热管的管体内设由电阻丝和热电偶,电阻丝和热电偶由管体端头引出连接控制元件。
3.根据权利要求2所述的改善锂电池极卷翘曲的方法,其特征在于:第一张紧轮、第二张紧轮及第一至第五同步轮的结构相同,其由内至外分别为电加热管、均匀导热层、滚轮体和耐磨保温层,滚轮体两端设有轴承,轴承外圈与滚轮体固定,轴承内圈与电加热管固定。
4.根据权利要求3所述的改善锂电池极卷翘曲的方法,其特征在于:所述耐磨保温层紧密包覆在轮体外侧,耐磨保温层的厚度不小于5毫米。
5.根据权利要求4所述的改善锂电池极卷翘曲的方法,其特征在于:位于加热管和轮体之间的均匀导热层厚度为不小于10毫米。
6.根据权利要求5所述的改善锂电池极卷翘曲的方法,其特征在于:电机输出轮、第一输出轮、第二输出轮表面温度为室温。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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