CN113714068A - 一种高压电晕涂炭集流体涂布工艺 - Google Patents

一种高压电晕涂炭集流体涂布工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高压电晕涂炭集流体涂布工艺，涉及集流体涂布加工技术领域，包括以下步骤：制备浆料，将浆料输送至涂布装置中的两组储料罐内部，并将浆料沿着浆料循环管做自循环流动；将箔材安装至涂布装置中；切换储料罐中浆料的流动路径，将两组储料罐中的浆料分别输送至第一喷涂模具和第二喷涂模具中；将浆料喷涂至箔材的表面，浆料干燥得到涂覆层；对涂覆层与箔材进行高压电晕处理，得到涂炭集流体。本发明中对箔材的涂布工艺中，采用涂布装置将浆料喷涂到箔材外侧，并且设置有浆料循环管，在不进行喷涂时，可以将储料罐中的浆料进行循环，防止浆料内部的原料出现沉淀的问题。

Description

一种高压电晕涂炭集流体涂布工艺
技术领域
本发明涉及集流体涂布加工技术领域，具体为一种高压电晕涂炭集流体涂布工艺。
背景技术
集流体是指汇集电流的结构或零件，在锂离子电池上，主要指的是金属箔，铜箔和铝箔就是其中的一种，其功用主要是将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出，在集流体的加工工艺中，涂布工艺是常见的加工工艺之一，其主要将导电材料喷涂至基板的外侧。
经检索，中国专利公开了一种多孔集流体涂布方法(公开号：CN108923016A)，该专利首先将多孔集流体和薄膜同时滚动放卷；然后薄膜的内表面与多孔集流体的内表面贴合并一起滚动，当贴合的薄膜和多孔集流体滚动至涂布工位时，涂布机构将涂层浆料涂布在多孔集流体的外表面上，涂布后且贴合的薄膜和多孔集流体经过烘箱烘烤之后，涂布的涂层与多孔集流体粘结起来，多孔集流体上穿孔内的涂料同时固化，最后薄膜与多孔集流体采用不同的收卷机构进行分开收卷，收卷后的多孔集流体再次放卷至涂布工位对多孔集流体的内表面进行涂布。
现有涂布工艺在未加工时，其使用的浆料大多为静止状态，导致在长时间未使用后，容易出现沉淀的问题，导致涂布质量降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压电晕涂炭集流体涂布工艺，解决以下技术问题：
(1)如何避免涂布工艺在未加工时，浆料长时间静止的问题；
(2)如何提高涂布工艺的喷涂质量。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高压电晕涂炭集流体涂布工艺，包括以下步骤：
步骤一：制备浆料，并将浆料输送至涂布装置中的两组储料罐内部，并将浆料沿着浆料循环管做自循环流动；
步骤二：将箔材安装至涂布装置中；
步骤三：切换储料罐中浆料的流动路径，将两组储料罐中的浆料分别输送至第一喷涂模具和第二喷涂模具中；
步骤四：将浆料喷涂至箔材的表面，浆料干燥得到涂覆层；
步骤五：对涂覆层与箔材进行高压电晕处理，得到集流体。
作为本发明进一步的方案：所述浆料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将导电材料与粘结剂混合得到原料A；
S2：将分散剂和溶剂混合得到原料B；
S3：将原料A溶解至原料B中，并混合得到浆料。
作为本发明进一步的方案：所述浆料包括以下质量分组分：粘结剂1-10％、分散剂0.05-2％、导电材料2-15％、其余为溶剂。
作为本发明进一步的方案：所述粘结剂为改性PAA类高分子化合物。
作为本发明进一步的方案：所述导电材料为炭黑、层状导电石墨、碳纳米管、碳纤维中任一种或多种任一比例混合。
作为本发明进一步的方案：所述箔材为铜箔或铝箔中的任一种。
作为本发明进一步的方案：所述涂覆层的厚度为0.3-1.5μm。
作为本发明进一步的方案：该涂布装置包括涂布箱，所述涂布箱的内部固定连接有隔板，所述隔板将涂布箱的内部分为A面涂布区和B面涂布区，A面涂布区和B面涂布区的侧面均开设有开口，且A面涂布区的内部固定连接有第一喷涂模具，A面涂布区内部靠近第一喷涂模具的一侧转动连接有驱动辊，且A面涂布区内部靠近驱动辊的一侧转动连接有上、下分布的第二支撑辊和第一支撑辊，B面涂布区的内部固定连接有第二喷涂模具；
所述涂布箱的两侧均固定连接有储料罐，且涂布箱的底部设置有加热槽，所述加热槽的内部安装有浆料循环管，所述浆料循环管的两端分别与两组储料罐相连通，所述涂布箱的下表面固定连接有第一隔膜泵和第二隔膜泵，所述第一隔膜泵的输出端固定连接有第一连接管，所述第二隔膜泵的输出端固定连接有第二连接管，所述第一连接管与第一喷涂模具相连通，所述第二连接管与第二喷涂模具相连通，所述第一连接管和第二连接管靠近第一喷涂模具和第二喷涂模具的部位均固定连接有第一阀门。
作为本发明进一步的方案：所述涂布箱靠近两组开口的一侧均固定连接有固定架，两组所述固定架的内部均固定连接有两组风机，两组所述风机的出风口均朝向相邻的开口，用于防止开口内部的空气流出。
作为本发明进一步的方案：所述第一喷涂模具和第二喷涂模具的内部均开设有浆料槽，且第一喷涂模具和第二喷涂模具内部靠近浆料槽的外侧开设有压缩空气槽，所述压缩空气槽的内部均固定连接有若干个挡风块，所述浆料槽的一端开设有与外部连通的喷嘴，所述喷嘴的内部开设有若干个与压缩空气槽连通的微孔。
作为本发明进一步的方案：所述微孔的直径为0.1-0.3mm。
作为本发明进一步的方案：所述浆料循环管包括第一折回管和第二折回管，所述第一折回管和第二折回管的两端分别与两组储料罐的出料口和进料口连通，从而形成浆料的循环流动路径，所述第一折回管靠近第一组储料罐进料口的一侧设置有第一连接端口，且第一折回管位于第一连接端口与第一组储料罐进料口之间安装有第二阀门，所述第一折回管的另一侧安装有离心泵一；
所述第二折回管靠近第二组储料罐进料口的一侧设置有第二连接端口，且第一折回管位于第二连接端口与第二组储料罐进料口之间安装有第三阀门，所述第一折回管的另一侧安装有离心泵二；
所述第一连接端口和第二连接端口分别与第一隔膜泵和第二隔膜泵的进料口连通。
作为本发明进一步的方案：该涂布装置的使用方法，包括以下步骤：
A1：将箔材从第一组开口中穿插进涂布箱中，经箔材换位辊、第一支撑辊、驱动辊、第二支撑辊和第二组开口后从涂布箱中穿出；
A2：启动第三阀门和第二阀门，再启动第一隔膜泵和第二隔膜泵，将两组储料罐中的浆料分别输送至第一喷涂模具和第二喷涂模具中；
A3：启动驱动辊，带动箔材进行转动，启动第一喷涂模具，对箔材的A面进行涂覆，启动第二喷涂模具，对箔材的B面进行涂覆。
本发明的有益效果：
本发明中对箔材的涂布工艺中，采用涂布装置将浆料喷涂到箔材外侧，相较于现有技术，涂布装置中设置有浆料循环管，在不进行喷涂时，可以将储料罐中的浆料进行循环，防止浆料内部的原料出现沉淀的问题，同时浆料循环管设置有加热槽的内部，从而可以保持浆料处于合适的温度；
同时，涂布装置中设置有A面涂布区和B面涂布区，从而可以对箔材的两侧进行喷涂，进而提高喷涂的质量；
并且，喷涂模具通过高压空气将浆料从喷嘴的微孔排出，可以改善浆料喷涂时的颗粒直径；
对涂覆层与箔材进行高压电晕处理，增加涂覆层粘结性能。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的流程图；
图2是本发明中喷涂装置的剖视图；
图3是本发明中风机的分布图；
图4是本发明中喷涂模具的剖视图；
图5是本发明图4中A部分的结构放大图；
图6是本发明中浆料循环管的分布图。
图中：1、涂布箱；2、储料罐；3、隔板；4、第一喷涂模具；5、第二喷涂模具；6、第一支撑辊；7、第二支撑辊；8、开口；9、箔材换位辊；10、加热槽；11、浆料循环管；12、第一隔膜泵；13、第二隔膜泵；14、第一连接管；15、第二连接管；16、第一阀门；17、固定架；18、风机；19、驱动辊；41、压缩空气槽；42、挡风块；43、浆料槽；44、喷嘴；45、微孔；111、第一折回管；112、第二折回管；113、第一连接端口；114、第二阀门；115、第二连接端口；116、第三阀门。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6所示，本发明为一种高压电晕涂炭集流体涂布工艺，包括以下步骤：
步骤一：制备浆料，将导电材料与粘结剂混合得到原料A，将分散剂和溶剂混合得到原料B，将原料A溶解至原料B中，并混合得到浆料，浆料包括以下质量分组分：PAA类高分子化合物粘结剂4％、ACUSOL型分散剂0.89％、导电材料12％、其余为树脂溶剂，导电材料为炭黑，并将浆料输送至涂布装置中的两组储料罐2内部，并将浆料沿着浆料循环管11做自循环流动；
步骤二：将箔材安装至涂布装置中，箔材为铜箔；
步骤三：切换储料罐2中浆料的流动路径，将两组储料罐2中的浆料分别输送至第一喷涂模具4和第二喷涂模具5中；
步骤四：将浆料喷涂至箔材的表面，浆料干燥得到涂覆层，涂覆层的厚度为1.1μm；
步骤五：对涂覆层与箔材进行高压电晕处理，得到集流体。
该涂布装置包括涂布箱1，涂布箱1的内部固定连接有隔板3，隔板3将涂布箱1的内部分为A面涂布区和B面涂布区，A面涂布区和B面涂布区的侧面均开设有开口8，且A面涂布区的内部固定连接有第一喷涂模具4，A面涂布区内部靠近第一喷涂模具4的一侧转动连接有驱动辊19，且A面涂布区内部靠近驱动辊19的一侧转动连接有上、下分布的第二支撑辊7和第一支撑辊6，B面涂布区的内部固定连接有第二喷涂模具5；
涂布箱1的两侧均固定连接有储料罐2，且涂布箱1的底部设置有加热槽10，加热槽10的内部安装有浆料循环管11，浆料循环管11的两端分别与两组储料罐2相连通，涂布箱1的下表面固定连接有第一隔膜泵12和第二隔膜泵13，第一隔膜泵12的输出端固定连接有第一连接管14，第二隔膜泵13的输出端固定连接有第二连接管15，第一连接管14与第一喷涂模具4相连通，第二连接管15与第二喷涂模具5相连通，第一连接管14和第二连接管15靠近第一喷涂模具4和第二喷涂模具5的部位均固定连接有第一阀门16。
涂布箱1靠近两组开口8的一侧均固定连接有固定架17，两组固定架17的内部均固定连接有两组风机18，两组风机18的出风口均朝向相邻的开口8，用于防止开口8内部的空气流出。
第一喷涂模具4和第二喷涂模具5的内部均开设有浆料槽43，且第一喷涂模具4和第二喷涂模具5内部靠近浆料槽43的外侧开设有压缩空气槽41，压缩空气槽41的内部均固定连接有若干个挡风块42，挡风块42用于改变压缩空气槽41内部的空气通道，浆料槽43的一端开设有与外部连通的喷嘴44，喷嘴44的内部开设有若干个与压缩空气槽41连通的微孔45，微孔45的直径为0.12mm，用于提供气流，使喷嘴44头部产生真空，从而带动浆料流出。
浆料循环管11包括第一折回管111和第二折回管112，第一折回管111和第二折回管112的两端分别与两组储料罐2的出料口和进料口连通，从而形成浆料的循环流动路径，第一折回管111靠近第一组储料罐2进料口的一侧设置有第一连接端口113，且第一折回管111位于第一连接端口113与第一组储料罐2进料口之间安装有第二阀门114，第一折回管111的另一侧安装有离心泵一；
第二折回管112靠近第二组储料罐2进料口的一侧设置有第二连接端口115，且第一折回管111位于第二连接端口115与第二组储料罐2进料口之间安装有第三阀门116，第一折回管111的另一侧安装有离心泵二；
第一连接端口113和第二连接端口115分别与第一隔膜泵12和第二隔膜泵13的进料口连通。
本发明的工作原理：
将箔材从第一组开口8中穿插进涂布箱1中，经箔材换位辊9、第一支撑辊6、驱动辊19、第二支撑辊7和第二组开口8后从涂布箱1中穿出，箔材依次从第一支撑辊6的下侧、驱动辊19的外侧和第二支撑辊7的上侧经过；
启动第三阀门116和第二阀门114，将第一折回管111和第二折回管112与两组储料罐2的进料口进行隔断，再启动第一隔膜泵12和第二隔膜泵13，将两组储料罐2中的浆料沿着各自的出料口分别输送至第一喷涂模具4和第二喷涂模具5中；
启动驱动辊19，带动箔材进行转动，启动第一喷涂模具4，对箔材的A面进行涂覆，启动第二喷涂模具5，对箔材的B面进行涂覆，在喷涂时，启动各组风机18，将空气从两组开口8中鼓入涂布箱1中，防止浆料溢出到装置外侧。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示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、以及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，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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”等应做广义理解，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连接，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。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种高压电晕涂炭集流体涂布工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：制备浆料，并将浆料输送至涂布装置中的两组储料罐(2)内部，并将浆料沿着浆料循环管(11)做自循环流动；
步骤二：将箔材安装至涂布装置中；
步骤三：切换储料罐(2)中浆料的流动路径，将两组储料罐(2)中的浆料分别输送至第一喷涂模具(4)和第二喷涂模具(5)中；
步骤四：将浆料喷涂至箔材的表面，浆料干燥得到涂覆层；
步骤五：对涂覆层与箔材进行高压电晕处理，得到集流体。
2.根据权利要求1所述的高压电晕涂炭集流体涂布工艺，其特征在于，所述浆料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将导电材料与粘结剂混合得到原料A；
S2：将分散剂和溶剂混合得到原料B；
S3：将原料A溶解至原料B中，并混合得到浆料。
3.根据权利要求2所述的高压电晕涂炭集流体涂布工艺，其特征在于，所述浆料包括以下质量分组分：粘结剂1-10％、分散剂0.05-2％、导电材料2-15％、其余为溶剂。
4.根据权利要求3所述的高压电晕涂炭集流体涂布工艺，其特征在于，所述粘结剂为改性PAA类高分子化合物。
5.根据权利要求3所述的高压电晕涂炭集流体涂布工艺，其特征在于，所述导电材料为炭黑、层状导电石墨、碳纳米管、碳纤维中任一种或多种任一比例混合。
6.根据权利要求1所述的高压电晕涂炭集流体涂布工艺，其特征在于，所述箔材为铜箔或铝箔中的任一种。
7.根据权利要求1所述的高压电晕涂炭集流体涂布工艺，其特征在于，所述涂覆层的厚度为0.3-1.5μm。
8.根据权利要求1所述的高压电晕涂炭集流体涂布工艺，其特征在于，该涂布装置的使用方法，包括以下步骤：
A1：将箔材从第一组开口(8)中穿插进涂布箱(1)中，经箔材换位辊(9)、第一支撑辊(6)、驱动辊(19)、第二支撑辊(7)和第二组开口(8)后从涂布箱(1)中穿出；
A2：启动第三阀门(116)和第二阀门(114)，再启动第一隔膜泵(12)和第二隔膜泵(13)，将两组储料罐(2)中的浆料分别输送至第一喷涂模具(4)和第二喷涂模具(5)中；
A3：启动驱动辊(19)，带动箔材进行转动，启动第一喷涂模具(4)，对箔材的A面进行涂覆，启动第二喷涂模具(5)，对箔材的B面进行涂覆。
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