CN114944538B - 钠离子电池陶瓷隔膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了钠离子电池陶瓷隔膜及其制备方法，涉及电池材料技术领域，钠离子电池陶瓷隔膜，包括基膜和涂覆于所述基膜两侧表面上的涂层，所述基膜的厚度为5.5‑95.5um，所述涂层的厚度为0.3‑8.5um，基膜为聚乙烯PE膜。本申请通过在基膜两侧表面上涂覆一层涂层，在提升了基膜的安全性能的同时，也提升了电池的循环性能。将圆形导轨布置在陶瓷隔膜的输送机构上，驱动轮带动行走架沿着圆形导轨运动，那么风机沿着陶瓷隔膜的周向运动，进而保证了风机对陶瓷隔膜的各个位置进行吹风烘干，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及电池材料技术领域，具体涉及钠离子电池陶瓷隔膜及其制备方法。
背景技术
钠离子电池是最近一种新兴的能源类型，它使用地球上极其丰富的钠作为活性物质，无需使用昂贵并且分布不均衡的钴、镍等贵金属，具有显著的成本优势和资源优势。钠离子电池技术成熟度逐渐完善，现已进入产业化阶段。钠离子电池与锂离子电芯原理相似，制作方法也相似，很多材料可以共用，例如隔膜，但目前使用的钠离子电池隔膜与锂离子电池隔膜完全相同，无法在提升基膜安全性能的同时，也提升了电池的循环性能。
并且在制备陶瓷隔膜的同时需要将其表面涂层烘干，现有的设备只能单一的对同一角度位置进行吹风，烘干效率较低，且能耗较大。
发明内容
本发明的目的在于提供钠离子电池陶瓷隔膜及其制备方法，解决以下技术问题：无法在提升基膜安全性能的同时，也提升了电池的循环性能；现有的设备只能单一的对同一角度位置进行吹风，烘干效率较低，且能耗较大。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
钠离子电池陶瓷隔膜，包括基膜和涂覆于所述基膜两侧表面上的涂层，所述基膜的厚度为5.5-95.5um，所述涂层的厚度为0.3-8.5um，基膜为聚乙烯PE膜；
所述涂层通过下述重量份原料制备得到：Na-β-氧化铝80-105.5份、聚四氟乙烯0.03-13份、聚偏氟乙烯0.05-15份、N-甲基吡咯烷酮45-65份、N,N二乙基甲酰胺55-60份。
作为本发明进一步的方案：钠离子电池陶瓷隔膜的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将：Na-β-氧化铝、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮、N,N二乙基甲酰胺混合后得到涂料；
步骤二、将得到的涂料涂覆在基膜的两侧表面上，并通过烘干设备进行烘干后即可得到陶瓷隔膜。
作为本发明进一步的方案：所述烘干设备包括底座、圆形导轨、摩擦环、行走机构、风机、夹紧机构，所述底座上设置有夹紧机构，所述夹紧机构上设置有圆形导轨，所述摩擦环设置在圆形导轨的侧面，其中摩擦环的内圆柱面上等角度设有多个摩擦面；
行走机构包括行走架、驱动轮、支撑架、摩擦轮、扭簧，行走架配合安装在圆形导轨内并能沿着圆形导轨位移，驱动轮转动安装在行走架上，其中驱动轮与圆形导轨摩擦接触，驱动轮内设置有驱动电机，支撑架铰接在行走架上，其中摩擦轮固套在铰接支撑架的销轴上，铰接支撑架的销轴一端设有扭簧，风机设置在支撑架上，其中摩擦轮与摩擦环的侧面对齐，当摩擦轮运动至摩擦面旁时能与摩擦面产生摩擦接触。
作为本发明进一步的方案：所述行走架的两侧设置有弧形凸起，所述弧形凸起与圆形导轨内向两侧开设的圆形限位槽适配，所述行走架的顶部对称设置有三角架，销轴贯穿三角架，两个三角架之间的销轴上通过轴套与支撑架连接。
作为本发明进一步的方案：位于扭簧一端的销轴内开设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有螺纹杆，所述螺纹杆的端部固定安装有调节盘，所述调节盘的一侧转动连接有多根推杆，所述推杆的端部固定安装有推动套，所述推动套套接在销轴上。
作为本发明进一步的方案：所述夹紧机构包括两块竖直导轨，两块竖直导轨之间滑动连接有水平调节导轨，所述水平调节导轨上滑动连接有移动夹紧导轨，所述移动夹紧导轨上滑动连接有两块弧形夹具。
作为本发明进一步的方案：所述弧形夹具上开设有弧形卡槽，所述弧形卡槽与圆形导轨适配。
作为本发明进一步的方案：所述弧形夹具上设置有锁紧结构，锁紧结构包括嵌入安装在弧形夹具上的复位弹簧，所述复位弹簧的端部固定安装有限位推板，所述限位推板的一端固定安装有橡胶梯形块二。
作为本发明进一步的方案：所述水平调节导轨的底部固定安装有气缸，所述气缸的活塞杆端部固定安装有橡胶梯形块一。
作为本发明进一步的方案：所述烘干设备还包括放卷辊、收卷辊，所述底座的顶部一侧设置有放卷辊，所述底座的顶部另一侧设置有收卷辊，所述收卷辊包括中空转轴，所述中空转轴的外周面通过连接板连接有多块外弧形板，所述中空转轴的内部转动连接有传动轴，所述传动轴上等距离设置有多个内梯形套，所述内梯形套与传动轴滑动连接，多个所述内梯形套之间通过推动连杆连接，所述内梯形套的外周面与斜块适配，所述斜块贯穿中空转轴与内弧形板连接，所述内弧形板设置在两块所述外弧形板之间，所述传动轴的一端延伸至中空转轴外与转盘连接，所述转盘与内梯形套之间的传动轴上螺纹连接有螺纹套，所述转盘的一端转动连接有转轴。
本发明的有益效果：
本申请通过在基膜两侧表面上涂覆一层涂层，在提升了基膜的安全性能的同时，也提升了电池的循环性能。
将圆形导轨布置在陶瓷隔膜的输送机构上，驱动轮带动行走架沿着圆形导轨运动，那么风机沿着陶瓷隔膜的周向运动，进而保证了风机对陶瓷隔膜的各个位置进行吹风烘干，提高了工作效率，并且在行走架运动时摩擦轮会与摩擦面接触，进而两者产生相对运动，那么支撑架发生偏转，当摩擦轮越过摩擦面后扭簧驱动支撑架回弹，进而支撑架实现往复摆动，进而避免了热风直接吹在陶瓷隔膜上造成高温损伤的情况。
通过夹紧机构的设置便于自动将圆形导轨夹持固定，并且可以调节圆形导轨的高度，便于对不同厚度的陶瓷隔膜进行烘干时，可以保证所有的陶瓷隔膜处于圆形导轨的中心，烘干效果更好，避免现有的输送机构在输送不同的厚度的陶瓷隔膜时，需要调节输送机构的高度。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明整体结构示意图
图2是本发明圆形导轨轴测整体结构示意图；
图3是本发明行走机构的轴测整体结构示意图；
图4是本发明销轴的连接结构示意图；
图5是本发明夹紧机构的正视结构示意图；
图6是本发明弧形夹具的轴测整体结构示意图；
图7是本发明收卷辊的内部结构示意图；
图8是本发明收卷辊的侧视结构示意图。
图中：1、圆形导轨；2、摩擦环；3、行走机构；4、风机；5、夹紧机构；6、底座；7、放卷辊；8、收卷辊；11、限位槽；21、摩擦面；31、行走架；311、弧形凸起；32、驱动轮；33、支撑架；34、摩擦轮；35、扭簧；36、销轴；361、螺纹孔；362、推动套；37、调节盘；371、螺纹杆；372、推杆；38、三角架；39、轴套；51、竖直导轨；52、水平调节导轨；53、移动夹紧导轨；54、弧形夹具；541、弧形卡槽；55、锁紧结构；551、复位弹簧；552、限位推板；553、橡胶梯形块二；56、气缸；57、橡胶梯形块一；81、中空转轴；82、连接板；83、内弧形板；84、斜块；85、外弧形板；86、内梯形套；87、转轴；88、转盘；89、螺纹套；810、推动连杆；811、传动轴。
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。
实施例1
钠离子电池陶瓷隔膜，包括基膜和涂覆于所述基膜两侧表面上的涂层，所述基膜的厚度为5.5um，所述涂层的厚度为0.3um，基膜为聚乙烯PE膜；
所述涂层通过下述重量份原料制备得到：Na-β-氧化铝80份、聚四氟乙烯0.03份、聚偏氟乙烯0.05份、N-甲基吡咯烷酮45份、N,N二乙基甲酰胺55份。
实施例2
钠离子电池陶瓷隔膜，包括基膜和涂覆于所述基膜两侧表面上的涂层，所述基膜的厚度为95.5um，所述涂层的厚度为8.5um，基膜为聚乙烯PE膜；
所述涂层通过下述重量份原料制备得到：Na-β-氧化铝105.5份、聚四氟乙烯13份、聚偏氟乙烯15份、N-甲基吡咯烷酮65份、N,N二乙基甲酰胺60份。
实施例3
钠离子电池陶瓷隔膜的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将：Na-β-氧化铝、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮、N,N二乙基甲酰胺混合后得到涂料；
步骤二、将得到的涂料涂覆在基膜的两侧表面上，并通过烘干设备进行烘干后即可得到陶瓷隔膜。
实施例4
在实施例3的基础上，请参阅图1-2所示，所述烘干设备包括圆形导轨1、摩擦环2、行走机构3、风机4、夹紧机构5、底座6，所述底座6上设置有夹紧机构5，所述夹紧机构上设置有圆形导轨1，所述摩擦环2设置在圆形导轨1的侧面，其中摩擦环2的内圆柱面上等角度设有摩擦面21，行走机构3包括行走架31、驱动轮32、支撑架33、摩擦轮34、扭簧35，行走架31配合安装在圆形导轨1内并能沿着圆形导轨1位移，驱动轮32转动安装在行走架31上，其中驱动轮32与圆形导轨1摩擦接触，以及驱动轮32内设置有驱动电机，支撑架33铰接在行走架31上，其中摩擦轮34固套在铰接支撑架33的销轴36上，而铰接支撑架33的销轴36另一端设有扭簧35，风机4设置在支撑架33上，其中摩擦轮34与摩擦环2的侧面对齐，当摩擦轮34运动至摩擦面21旁时能与摩擦面21产生摩擦接触。驱动轮32带动行走架31沿着圆形导轨1运动，那么风机4沿着陶瓷隔膜的周向运动，进而保证了风机4对陶瓷隔膜的各个位置进行吹风烘干，提高了工作效率，并且在行走架31运动时摩擦轮34会与摩擦面21接触，进而两者产生相对运动，那么支撑架33发生偏转，当摩擦轮34越过摩擦面21后扭簧35驱动支撑架33回弹，进而支撑架33实现往复摆动，进而避免了热风直接吹在陶瓷隔膜上造成高温损伤的情况。
所述行走架31的两侧设置有弧形凸起311，所述弧形凸起311与圆形导轨1内向两侧开设的圆形限位槽11适配，保证其行走机构3的稳定。
所述行走架31的顶部对称设置有三角架38，销轴36贯穿三角架38，两个三角架38之间的销轴36上通过轴套39与支撑架33连接。
实施例5
在实施例4的基础上，请参阅图3所示，位于扭簧35一端的销轴36内开设有螺纹孔361，所述螺纹孔361内螺纹连接有螺纹杆371，所述螺纹杆371的端部固定安装有调节盘37，所述调节盘37的一侧转动连接有多根推杆372，所述推杆372的端部固定安装有推动套362，所述推动套362套接在销轴36上。由于摩擦轮34会不断的与摩擦面21接触，压缩扭簧35，长时间使用后扭簧35的松紧度会变差，因此通过旋转调节盘37，螺纹杆371在螺纹孔361中移动，通过推杆372推动推动套362移动，进而压缩扭簧35，调节扭簧35的松紧度。
实施例6
在实施例5的基础上，请参阅图4-5所示，所述圆形导轨1设置在夹紧机构5上，所述夹紧机构5包括两块竖直导轨51，两块竖直导轨51之间滑动连接有水平调节导轨52，所述水平调节导轨52上滑动连接有移动夹紧导轨53，所述移动夹紧导轨53上滑动连接有两块弧形夹具54。将圆形导轨1放置在移动夹紧导轨53上，通过电机或气缸一驱动弧形夹具54移动，将圆形导轨1固定，然后驱动水平调节导轨52升降，并且驱动移动夹紧导轨53前后移动，进而调节圆形导轨1的高度，便于对不同厚度的陶瓷隔膜进行烘干时，可以保证所有的陶瓷隔膜处于圆形导轨1的中心，烘干效果更好，避免现有的输送机构在输送不同的厚度的陶瓷隔膜时，需要调节输送机构的高度。
所述弧形夹具54上开设有弧形卡槽541，所述弧形卡槽541与圆形导轨1适配，便于将圆形导轨1卡接固定。所述弧形夹具54上设置有锁紧结构55，锁紧结构55包括嵌入安装在弧形夹具54上的复位弹簧551，所述复位弹簧551的端部固定安装有限位推板552，所述限位推板552的一端固定安装有橡胶梯形块二553。在弧形夹具54移动的过程中，通过复位弹簧551的设置，可以使得橡胶梯形块二553固定圆形导轨1的侧面，进一步将圆形导轨1固定。
所述水平调节导轨52的底部固定安装有气缸56，所述气缸56的活塞杆端部固定安装有橡胶梯形块一57，将圆形导轨1输送到一定的高度后，启动气缸56，推动橡胶梯形块一57移动，插入竖直导轨51中，进而将其机械锁定，提高设备的稳定性。
实施例7
在实施例6的基础上，请参阅图6-8所示，所述烘干设备还包括放卷辊7、收卷辊8，所述底座6的顶部一侧设置有放卷辊7，所述底座6的顶部另一侧设置有收卷辊8，所述收卷辊8包括中空转轴81，所述中空转轴81的外周面通过连接板82连接有多块外弧形板85，所述中空转轴81的内部转动连接有传动轴811，所述传动轴811上等距离设置有多个内梯形套86，所述内梯形套86与传动轴811滑动连接，多个所述内梯形套86之间通过推动连杆810连接，所述内梯形套86的外周面与斜块84适配，所述斜块84贯穿中空转轴81与内弧形板83连接，所述内弧形板83设置在两块所述外弧形板85之间，所述传动轴811的一端延伸至中空转轴81外与转盘88连接，所述转盘88与内梯形套86之间的传动轴811上螺纹连接有螺纹套89，所述转盘88的一端转动连接有转轴87。电机可以驱动收卷辊8转动，在收卷辊8收卷完之后，可以转动转盘88，带动螺纹套89移动，进而推动内梯形套86移动，通过推动内梯形套86和斜块84的设置，通过斜块84和推动连杆810的设置可以同步推动多个内弧形板83向外移动，但内梯形套86移动的距离不会超过斜块84，不会造成脱落，进而将陶瓷隔膜涨紧，收卷起来后不会显得很松散，不需要调节时，在内弧形板83的重力下自行恢复到初始的位置，同时在收卷的之前，可以通过上述结构来调节收卷直径的大小，方便使用。
本发明的工作原理：将圆形导轨1放置在移动夹紧导轨53上，通过电机或气缸一驱动弧形夹具54移动，将圆形导轨1固定，在弧形夹具54移动的过程中，通过复位弹簧551的设置，可以使得橡胶梯形块二553固定圆形导轨1的侧面，进一步将圆形导轨1固定；然后驱动水平调节导轨52升降，启动气缸56，推动橡胶梯形块一57移动，插入竖直导轨51中，进而将其机械锁定，提高设备的稳定性，并且驱动移动夹紧导轨53前后移动，进而调节圆形导轨1的高度，便于对不同厚度的陶瓷隔膜进行烘干时，可以保证所有的陶瓷隔膜处于圆形导轨1的中心，烘干效果更好，避免现有的输送机构在输送不同的厚度的陶瓷隔膜时，需要调节输送机构的高度；
将涂覆好的陶瓷隔膜放置在放卷辊7上，陶瓷隔膜的一端设置在收卷辊8，进行烘干收卷工作，驱动轮32带动行走架31沿着圆形导轨1运动，那么风机4沿着陶瓷隔膜的周向运动，进而保证了风机4对陶瓷隔膜的各个位置进行吹风烘干，提高了工作效率，并且在行走架31运动时摩擦轮34会与摩擦面21接触，进而两者产生相对运动，那么支撑架33发生偏转，当摩擦轮34越过摩擦面21后扭簧35驱动支撑架33回弹，进而支撑架33实现往复摆动，进而避免了热风直接吹在陶瓷隔膜上造成高温损伤的情况；
收卷完成后，电机可以驱动收卷辊8转动，在收卷辊8收卷完之后，可以转动转盘88，带动螺纹套89移动，进而推动内梯形套86移动，通过推动内梯形套86和斜块84的设置，通过斜块84和推动连杆810的设置可以同步推动多个内弧形板83向外移动，但内梯形套86移动的距离不会超过斜块84，不会造成脱落，进而将陶瓷隔膜涨紧，收卷起来后不会显得很松散，不需要调节时，在内弧形板83的重力下自行恢复到初始的位置，同时在收卷的之前，可以通过上述结构来调节收卷直径的大小，方便使用。
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 (9)
1.钠离子电池陶瓷隔膜的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将：Na-β-氧化铝、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮、N,N二乙基甲酰胺混合后得到涂料；
步骤二、将得到的涂料涂覆在基膜的两侧表面上，并通过烘干设备进行烘干后即可得到陶瓷隔膜；
烘干设备的步骤为：将涂覆好的陶瓷隔膜放置在放卷辊上，陶瓷隔膜的一端设置在收卷辊，进行烘干收卷工作，驱动轮带动行走架沿着圆形导轨运动，那么风机沿着陶瓷隔膜的周向运动，进而保证了风机对陶瓷隔膜的各个位置进行吹风烘干，并且在行走架运动时摩擦轮会与摩擦面接触，进而两者产生相对运动，那么支撑架发生偏转，当摩擦轮越过摩擦面后扭簧驱动支撑架回弹，进而支撑架实现往复摆动；
所述烘干设备包括底座、圆形导轨、摩擦环、行走机构、风机、夹紧机构，所述底座上设置有夹紧机构，所述夹紧机构上设置有圆形导轨，所述摩擦环设置在圆形导轨的侧面，其中摩擦环的内圆柱面上等角度设有多个摩擦面；
行走机构包括行走架、驱动轮、支撑架、摩擦轮、扭簧，行走架配合安装在圆形导轨内并能沿着圆形导轨位移，驱动轮转动安装在行走架上，其中驱动轮与圆形导轨摩擦接触，驱动轮内设置有驱动电机，支撑架铰接在行走架上，其中摩擦轮固套在铰接支撑架的销轴上，铰接支撑架的销轴一端设有扭簧，风机设置在支撑架上，其中摩擦轮与摩擦环的侧面对齐，当摩擦轮运动至摩擦面旁时能与摩擦面产生摩擦接触。
2.根据权利要求1所述的钠离子电池陶瓷隔膜的制备方法,其特征在于，所述行走架的两侧设置有弧形凸起，所述弧形凸起与圆形导轨内向两侧开设的圆形限位槽适配，所述行走架的顶部对称设置有三角架，销轴贯穿三角架，两个三角架之间的销轴上通过轴套与支撑架连接。
3.根据权利要求1所述的钠离子电池陶瓷隔膜的制备方法,其特征在于，位于扭簧一端的销轴内开设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有螺纹杆，所述螺纹杆的端部固定安装有调节盘，所述调节盘的一侧转动连接有多根推杆，所述推杆的端部固定安装有推动套，所述推动套套接在销轴上。
4.根据权利要求1所述的钠离子电池陶瓷隔膜的制备方法,其特征在于，所述夹紧机构包括两块竖直导轨，两块竖直导轨之间滑动连接有水平调节导轨，所述水平调节导轨上滑动连接有移动夹紧导轨，所述移动夹紧导轨上滑动连接有两块弧形夹具。
5.根据权利要求4所述的钠离子电池陶瓷隔膜的制备方法,其特征在于，所述弧形夹具上开设有弧形卡槽，所述弧形卡槽与圆形导轨适配。
6.根据权利要求4所述的钠离子电池陶瓷隔膜的制备方法,其特征在于，所述弧形夹具上设置有锁紧结构，锁紧结构包括嵌入安装在弧形夹具上的复位弹簧，所述复位弹簧的端部固定安装有限位推板，所述限位推板的一端固定安装有橡胶梯形块二。
7.根据权利要求4所述的钠离子电池陶瓷隔膜的制备方法,其特征在于，所述水平调节导轨的底部固定安装有气缸，所述气缸的活塞杆端部固定安装有橡胶梯形块一。
8.根据权利要求1所述的钠离子电池陶瓷隔膜的制备方法,其特征在于，所述烘干设备还包括放卷辊、收卷辊，所述底座的顶部一侧设置有放卷辊，所述底座的顶部另一侧设置有收卷辊，所述收卷辊包括中空转轴，所述中空转轴的外周面通过连接板连接有多块外弧形板，所述中空转轴的内部转动连接有传动轴，所述传动轴上等距离设置有多个内梯形套，所述内梯形套与传动轴滑动连接，多个所述内梯形套之间通过推动连杆连接，所述内梯形套的外周面与斜块适配，所述斜块贯穿中空转轴与内弧形板连接，所述内弧形板设置在两块所述外弧形板之间，所述传动轴的一端延伸至中空转轴外与转盘连接，所述转盘与内梯形套之间的传动轴上螺纹连接有螺纹套，所述转盘的一端转动连接有转轴。
9.钠离子电池陶瓷隔膜，其特征在于，采用权利要求1-8任一项钠离子电池陶瓷隔膜的制备方法制备得到，具体包括基膜和涂覆于所述基膜两侧表面上的涂层，所述基膜的厚度为5.5-95.5um，所述涂层的厚度为0.3-8.5um，基膜为聚乙烯PE膜；
所述涂层通过下述重量份原料制备得到：Na-β-氧化铝80-105.5份、聚四氟乙烯0.03-13份、聚偏氟乙烯0.05-15份、N-甲基吡咯烷酮45-65份、N,N二乙基甲酰胺55-60份。
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