CN115000352A - 一种动力电池双层涂布面密度调节方法 - Google Patents

一种动力电池双层涂布面密度调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动力电池双层涂布面密度调节方法，所述方法包括：确定下层涂布面的面密度标准值，作为第一标准值；将实际的下层涂布面密度与第一标准值进行比较，如果实际的下层面密度与第一标准值有偏差，则通过调节第一浆料输送装置的泵速使得下层涂布面密度满足工艺需求；将满足工艺需求的下层涂布面密度作为固定值结合上层涂布面密度标准值得到双层涂布的面密度，作为第二标准值；将实际双层涂布面密度与第二标准值进行比较，如果实际双层面密度与第二标准值有偏差，则通过调节第二浆料输送装置的泵速使得双层实际面密度满足工艺需求；本发明的优点在于：解决了双层涂布面密度控制难，调节不准的问题。

Description

一种动力电池双层涂布面密度调节方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，更具体涉及一种动力电池双层涂布面密度调节方法。
背景技术
在能源危机和环境污染问题的压力下，安全、环保、节能已成为当今汽车发展的主题，新能源汽车因其节能、环保无污染的优势，受到交通、能源部门的高度重视和大力扶持。而动力电池作为新能源汽车的关键，在其中起着非常重要的作用。其中动力电池作为电动汽车的动力来源，是电动汽车的关键部件。近年来动力电池价格昂贵，续航里程短，一直是行业发展的制约点，为此需要降低成本及提升能量密度。
提升能量密度、快充性能、安全性能及降低成本是锂离子电池行业的目标，增加极片活性物质载量，重量占比较高的正负极集流体及隔膜用量降低，不但能提升能量密度，还能达到降低成本的目的；但厚极片也带来了一系列问题，电池极化大，电池极片较厚，锂离子和电子扩散的路径增加，极片厚度方向内外极化的不均一性加剧；若极片压实密度做大，孔隙率更低，极片厚度方向锂离子运动的路径更长；另外，材料与电解液之间接触面积减小，电解液浸润困难，电极的反应场所减少，电池内阻也会增大，进而导致电池温升高，倍率性能、循环性能变差等问题。为此开发出了双层涂布技术，通过上下两层浆料配方优化来能避免厚电极所带来的倍率性能差，粘结力差等问题。
中国专利公开号CN107342394A，公开了一种锂离子电池双面连续涂布设备及其涂布方法，根据工艺要求设置涂布走速、极片面密度和厚度、烘箱温度等参数，采用同时双面连续涂布方式制备极片。虽然其双层涂布技术在上下两层浆料配方比例一致，上下两层浆料同时由涂布嘴喷出，但是其无法做到在线测量和监控两层浆料的面密度，无法实时对双层面密度进行有效调整及控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有技术无法在线测量和监控两层浆料的面密度，无法实时对双层面密度进行有效调整及控制，导致双层涂布面密度控制难，调节不准的问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种动力电池双层涂布面密度调节方法，所述方法包括：
步骤一：确定下层涂布面的面密度标准值，作为第一标准值；
步骤二：测量实际的下层涂布面密度，将实际的下层涂布面密度与第一标准值进行比较，如果实际的下层面密度与第一标准值有偏差，则通过调节第一浆料输送装置的泵速使得下层涂布面密度满足工艺需求，其中，所述第一浆料输送装置用于给下层涂布面输送浆料；
步骤三：将满足工艺需求的下层涂布面密度作为固定值结合上层涂布面密度标准值得到双层涂布的面密度，作为第二标准值；
步骤四：测量实际的双层涂布面密度，再将实际双层涂布面密度与第二标准值进行比较，如果实际双层面密度与第二标准值有偏差，则通过调节第二浆料输送装置的泵速使得双层实际面密度满足工艺需求，其中，所述第二浆料输送装置用于给上层涂布面输送浆料。
本发明首先确定下层涂布面密度标准值，并通过调整第一浆料输送装置的泵速使得下层涂布面密度满足工艺需求，保持下层浆料的稳定性，然后将下层涂布面密度固定下来，通过调整用于输送上层浆料的第二浆料输送装置的涂布泵速来调节整体双层涂布面的面密度，实现双层涂布面密度精准控制，实现在线测量和监控两层浆料的面密度，对双层面密度进行有效调整及控制，解决了双层涂布面密度控制难，调节不准的问题。
进一步地，所述步骤一包括：
通过公式K1*Wt1％*V1＝Dt下层确定下层涂布面的面密度标准值，作为第一标准值，其中，K1表示第一校准常数，Wt1％表示下层涂布面的浆料标准含量，V1表示第一浆料输送装置的泵速。
更进一步地，所述第一校准常数的确定方法为：预先多次测量实际的下层涂布面密度以及浆料固含量并读取第一浆料输送装置的泵速得到第一校准常数，将多次测量得出的第一校准常数的平均值作为最终的第一校准常数。
更进一步地，所述实际的下层涂布面密度的获取方法为：在下层涂布面上挖孔，取下下层涂布面上挖孔位置处的浆料并称重，将浆料重量与孔面积相除得到实际的下层涂布面密度。
更进一步地，所述步骤二包括：
将实际的下层涂布面密度与第一标准值进行比较，如果实际的下层面密度与第一标准值有偏差，判断偏差是否在第一预设范围内，若不在，则通过调节第一浆料输送装置的泵速使得下层涂布面密度与第一标准值的偏差在第一预设范围内，反之，则不需要调节。
进一步地，所述步骤三包括：
通过公式K2*Wt2％*V2+Dt下层+C＝Dt双层得到双层涂布的面密度，作为第二标准值，其中，K2表示第二校准常数，Wt2％表示上层涂布面的浆料标准含量，V2表示第二浆料输送装置的泵速，C为补偿常数。
更进一步地，所述第二校准常数以及补偿常数的确定方法为：预先多次测量实际的上层涂布面密度以及上层涂布面的浆料固含量并读取第二浆料输送装置的泵速得到第二校准常数，将多次测量得出的第二校准常数的平均值作为最终的第二校准常数；确定第二校准常数后，多次测量实际的双层涂布面密度以及上层涂布面的浆料固含量并读取第二浆料输送装置的泵速并结合上层涂布面密度标准值得到补偿常数，将多次测量得出的补偿常数的平均值作为最终的补偿常数。
更进一步地，所述步骤四包括：
在双层涂布面上挖孔，取下双层涂布面上挖孔位置处的浆料并称重，将浆料重量与孔面积相除得到实际的双层涂布面密度。
更进一步地，所述步骤四还包括：
将实际双层涂布面密度与第二标准值进行比较，如果实际双层面密度与第二标准值有偏差，判断偏差是否在第二预设范围内，若不在，则通过调节第二浆料输送装置的泵速使得双层实际面密度与第二标准值的偏差在第二预设范围内，反之，则不需要调节。
进一步地，所述双层涂布面为电池的正极片涂布面和负极片涂布面。
本发明的优点在于：
(1)本发明首先确定下层涂布面密度标准值，并通过调整第一浆料输送装置的泵速使得下层涂布面密度满足工艺需求，保持下层浆料的稳定性，然后将下层涂布面密度固定下来，通过调整用于输送上层浆料的第二浆料输送装置的涂布泵速来调节整体双层涂布面的面密度，实现双层涂布面密度精准控制，实现在线测量和监控两层浆料的面密度，对双层面密度进行有效调整及控制，解决了双层涂布面密度控制难，调节不准的问题。
(2)本发明针对将下层浆料的面密度作为一个固定值会造成实际涂布过程双层涂布面密度的波动，提供了一种补偿值的计算方法也即设置了补偿常数，进一步提高了涂布面密度的一致性，可操作性强，有利于生产过程中的实时调节，有利于工业化生产和品质的管控。
附图说明
图1为本发明实施例所公开的一种动力电池双层涂布面密度调节方法的流程图。
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，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。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。
实施例1
如图1所示，一种动力电池双层涂布面密度调节方法，用于电池的正极片涂布面和负极片涂布面的涂布面密度调节，所述调节方法包括：
S1：通过公式K1*Wt1％*V1＝Dt下层确定下层涂布面的面密度标准值，作为第一标准值，其中，K1表示第一校准常数，Wt1％表示下层涂布面的浆料标准含量，V1表示第一浆料输送装置的泵速；本实施例中，将下层涂布面的浆料标准含量76％，第一浆料输送装置的泵速110rpm代入计算公式中，算出下层涂布面密度100g/m2。
其中，第一校准常数的确定方法为：预先多次测量实际的下层涂布面密度以及浆料固含量并读取第一浆料输送装置的泵速得到第一校准常数，将多次测量得出的第一校准常数的平均值作为最终的第一校准常数。
所述实际的下层涂布面密度的获取方法为：在下层涂布面上挖孔，取下下层涂布面上挖孔位置处的浆料并称重，将浆料重量与孔面积相除得到实际的下层涂布面密度。
S2：测量实际的下层涂布面密度，将实际的下层涂布面密度与第一标准值进行比较，如果实际的下层面密度与第一标准值有偏差，判断偏差是否在第一预设范围内，若不在，则通过调节第一浆料输送装置的泵速使得下层涂布面密度与第一标准值的偏差在第一预设范围内，反之，则不需要调节。所述第一浆料输送装置用于给下层涂布面输送浆料。本实施例中，测量实际的下层涂布面密度为99.5g/m2，实际下层面密度与标准相符，在工艺范围内；其中，第一预设范围为偏离第一标准值±3g/m2。
S3：通过公式K2*Wt2％*V2+Dt下层+C＝Dt双层得到双层涂布的面密度，作为第二标准值，其中，K2表示第二校准常数，Wt2％表示上层涂布面的浆料标准含量，V2表示第二浆料输送装置的泵速，C为补偿常数。本实施例中，以下层浆料面密度Dt下层作为一个固定值，再将上层浆料的固含量74％与泵速115rpm放到计算公式中，确定双层涂布的面密度200g/m2。
其中，第二校准常数以及补偿常数的确定方法为：预先多次测量实际的上层涂布面密度以及上层涂布面的浆料固含量并读取第二浆料输送装置的泵速得到第二校准常数，将多次测量得出的第二校准常数的平均值作为最终的第二校准常数；确定第二校准常数后，多次测量实际的双层涂布面密度以及上层涂布面的浆料固含量并读取第二浆料输送装置的泵速并结合上层涂布面密度标准值得到补偿常数，将多次测量得出的补偿常数的平均值作为最终的补偿常数。
S4：测量实际的双层涂布面密度，再将实际双层涂布面密度与第二标准值进行比较，如果实际双层面密度与第二标准值有偏差，判断偏差是否在第二预设范围内，若不在，则通过调节第二浆料输送装置的泵速使得双层实际面密度与第二标准值的偏差在第二预设范围内，反之，则不需要调节，所述第二浆料输送装置用于给上层涂布面输送浆料。本实施例中，测量实际的下层面密度200.5g/m2，确定补偿值C为1g/m2，再将实际下层涂布面密度与标准值进行比较，实际下层面密度与标准相符，在工艺范围内。其中，第二预设范围为偏离第二标准值±3g/m2。
其中，测量实际的双层涂布面密度的方法为：在双层涂布面上挖孔，取下双层涂布面上挖孔位置处的浆料并称重，将浆料重量与孔面积相除得到实际的双层涂布面密度。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于公式中各数值不同，计算结果有所不同，具体的：S1，预先将下层涂布面的浆料标准含量66％，第一浆料输送装置的泵速130rpm代入计算公式中，算出下层涂布面密度95g/m2；S2，测量实际的下层涂布面密度为95.5g/m2，实际下层面密度与标准相符，在工艺范围内；S3，以下层浆料面密度Dt下层作为一个固定值，再将上层浆料的固含量64％与泵速138rpm放到计算公式中，并确定双层涂布面的面密度190g/m2；S4，测量实际的下层面密度190.5g/m2，确定补偿值C为0g/m2，再将实际下层涂布面密度与标准值进行比较，实际下层面密度与标准相符，在工艺范围内。
通过以上技术方案，本发明首先确定下层涂布面密度标准值，并通过调整第一浆料输送装置的泵速使得下层涂布面密度满足工艺需求，保持下层浆料的稳定性，然后将下层涂布面密度固定下来，通过调整用于输送上层浆料的第二浆料输送装置的涂布泵速来调节整体双层涂布面的面密度，实现双层涂布面密度精准控制，实现在线测量和监控两层浆料的面密度，对双层面密度进行有效调整及控制，解决了双层涂布面密度控制难，调节不准的问题。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种动力电池双层涂布面密度调节方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤一：确定下层涂布面的面密度标准值，作为第一标准值；
步骤二：测量实际的下层涂布面密度，将实际的下层涂布面密度与第一标准值进行比较，如果实际的下层面密度与第一标准值有偏差，则通过调节第一浆料输送装置的泵速使得下层涂布面密度满足工艺需求，其中，所述第一浆料输送装置用于给下层涂布面输送浆料；
步骤三：将满足工艺需求的下层涂布面密度作为固定值结合上层涂布面密度标准值得到双层涂布的面密度，作为第二标准值；
步骤四：测量实际的双层涂布面密度，再将实际双层涂布面密度与第二标准值进行比较，如果实际双层面密度与第二标准值有偏差，则通过调节第二浆料输送装置的泵速使得双层实际面密度满足工艺需求，其中，所述第二浆料输送装置用于给上层涂布面输送浆料。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池双层涂布面密度调节方法，其特征在于，所述步骤一包括：
通过公式K1*Wt1％*V1＝Dt下层确定下层涂布面的面密度标准值，作为第一标准值，其中，K1表示第一校准常数，Wt1％表示下层涂布面的浆料标准含量，V1表示第一浆料输送装置的泵速。
3.根据权利要求2所述的一种动力电池双层涂布面密度调节方法，其特征在于，所述第一校准常数的确定方法为：预先多次测量实际的下层涂布面密度以及浆料固含量并读取第一浆料输送装置的泵速得到第一校准常数，将多次测量得出的第一校准常数的平均值作为最终的第一校准常数。
4.根据权利要求3所述的一种动力电池双层涂布面密度调节方法，其特征在于，所述实际的下层涂布面密度的获取方法为：在下层涂布面上挖孔，取下下层涂布面上挖孔位置处的浆料并称重，将浆料重量与孔面积相除得到实际的下层涂布面密度。
5.根据权利要求4所述的一种动力电池双层涂布面密度调节方法，其特征在于，所述步骤二包括：
将实际的下层涂布面密度与第一标准值进行比较，如果实际的下层面密度与第一标准值有偏差，判断偏差是否在第一预设范围内，若不在，则通过调节第一浆料输送装置的泵速使得下层涂布面密度与第一标准值的偏差在第一预设范围内，反之，则不需要调节。
6.根据权利要求2所述的一种动力电池双层涂布面密度调节方法，其特征在于，所述步骤三包括：
通过公式K2*Wt2％*V2+Dt下层+C＝Dt双层得到双层涂布的面密度，作为第二标准值，其中，K2表示第二校准常数，Wt2％表示上层涂布面的浆料标准含量，V2表示第二浆料输送装置的泵速，C为补偿常数。
7.根据权利要求6所述的一种动力电池双层涂布面密度调节方法，其特征在于，所述第二校准常数以及补偿常数的确定方法为：预先多次测量实际的上层涂布面密度以及上层涂布面的浆料固含量并读取第二浆料输送装置的泵速得到第二校准常数，将多次测量得出的第二校准常数的平均值作为最终的第二校准常数；确定第二校准常数后，多次测量实际的双层涂布面密度以及上层涂布面的浆料固含量并读取第二浆料输送装置的泵速并结合上层涂布面密度标准值得到补偿常数，将多次测量得出的补偿常数的平均值作为最终的补偿常数。
8.根据权利要求7所述的一种动力电池双层涂布面密度调节方法，其特征在于，所述步骤四包括：
在双层涂布面上挖孔，取下双层涂布面上挖孔位置处的浆料并称重，将浆料重量与孔面积相除得到实际的双层涂布面密度。
9.根据权利要求8所述的一种动力电池双层涂布面密度调节方法，其特征在于，所述步骤四还包括：
将实际双层涂布面密度与第二标准值进行比较，如果实际双层面密度与第二标准值有偏差，判断偏差是否在第二预设范围内，若不在，则通过调节第二浆料输送装置的泵速使得双层实际面密度与第二标准值的偏差在第二预设范围内，反之，则不需要调节。
10.根据权利要求1所述的一种动力电池双层涂布面密度调节方法，其特征在于，所述双层涂布面为电池的正极片涂布面和负极片涂布面。
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Title
赵伯元: "锂离子电池极片涂布技术和设备研究" *

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CN115000352B (zh) 2023-05-30

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