CN115488000A - 一种闭环涂布系统和闭环涂布方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电池生产技术领域，具体而言，本发明涉及一种闭环涂布系统和闭环涂布方法。所述闭环涂布系统包括控制器、涂布装置、烘干装置和检测装置；所述控制器分别与所述涂布装置、所述检测装置相连，用于根据所述检测装置的检测结果控制所述涂布装置的涂布状态。所述闭环涂布方法利用所述闭环涂布系统实现。本发明能够自动调节电池极片的面密度，避免设备波动造成的面密度偏差，提高控制精度，提高产品一致性，实现面密度自动闭环控制，解决传统闭环涂布设备漏料的问题，降低操作人员的劳动强度，减少对人工操作经验的依赖性。
Description
技术领域
本发明属于电池生产技术领域，具体而言，本发明涉及一种闭环涂布系统和闭环涂布方法。
背景技术
锂离子电池极片涂布主要使用狭缝式涂布，具体的，将粘度、固含量合格的浆料均匀涂覆在正负极集流体上。传统涂布设备通过人工或者伺服电机控制T型调节块上下移动来改变T型调节块下方的间隙，从而改变通过间隙的浆料流量，达到调节极片区域面密度的目的。在使用过程中，T型调节块上下移动会产生磨损，长此以往，T型调节块磨损后可能出现缝隙，导致漏料情况的发生，并且，长时间人工操作，容易导致员工疲劳疏忽，造成产品不合格。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种闭环涂布系统和闭环涂布方法，其技术方案如下：
一种闭环涂布系统，包括：控制器、涂布装置、烘干装置和检测装置；所述涂布装置用于向电池极片上涂布浆料，所述烘干装置用于烘干电池极片上的浆料，所述检测装置用于检测电池极片的面密度；所述控制器分别与所述涂布装置、所述检测装置相连，用于根据所述检测装置的检测结果控制所述涂布装置的涂布状态。
如上所述的闭环涂布系统，进一步优选为：所述涂布装置、所述烘干装置均为两个，所述检测装置为三个；沿电池极片的传输方向，两个所述涂布装置和两个所述烘干装置交替设置，第一个所述检测装置位于第一个所述涂布装置的上游，第二个所述检测装置位于第一个所述烘干装置和第二个所述涂布装置之间，第三个所述检测装置位于第二个所述烘干装置的下游；所述涂布装置与所述烘干装置传动连接，所述控制器分别与所述检测装置、所述涂布装置信号连接。
如上所述的闭环涂布系统，进一步优选为：所述涂布装置包括动力泵、浆料罐和供料管道；所述动力泵分别与所述浆料罐、所述供料管道的一端、所述控制器相连，用于将浆料由所述浆料罐输送到供料管道；所述供料管道的另一端设有外挤出浆料的模头唇口，所述模头唇口的轮廓面积小于所述供料管道的内横截面面积。
如上所述的闭环涂布系统，进一步优选为：所述供料管道上设有模头腔体，所述模头唇口位于所述模头腔体上；所述模头腔体的内径大于所述供料管道的内径。
如上所述的闭环涂布系统，进一步优选为：所述涂布装置还包括回流管道、电动阀和电机；所述回流管道一端与所述供料管道连通、另一端设有回流口；所述回流口与所述模头唇口相对应，用于吸取所述模头唇口溢出的浆料；所述电动阀安装在所述回流管道上，用于控制所述回流管道内的流量；所述电机与所述电动阀、所述控制器相连，用于控制所述电动阀的开度。
如上所述的闭环涂布系统，进一步优选为：沿电池极片的宽度方向，所述回流口为多个，多个所述回流口呈等间隔分布。
如上所述的闭环涂布系统，进一步优选为：相邻所述回流口之间的间隔范围为30mm至50mm。
如上所述的闭环涂布系统，进一步优选为：所述回流口与所述模头唇口之间的间隔不小于35mm。
如上所述的闭环涂布系统，进一步优选为：所述供料管道上设有间隙阀，所述间隙阀用于控制所述供料管道的通断。
如上所述的闭环涂布系统，进一步优选为：所述回流管道上设有止回阀，所述止回阀用于阻止浆料由所述供料管道逆流到所述回流口。
一种闭环涂布方法，利用所述闭环涂布系统实现，包括：使用所述涂布装置和所述烘干装置依次对电池极片进行第一面涂布、第二面涂布；通过所述控制器和所述检测装置实时检测电池极片在所述第一面涂布前的第一面密度、所述第一面涂布后的第二面密度、所述第二面涂布后的第三面密度，依据检测结果动态调整电池极片的第一表面面密度和/或第二表面面密度。
如上所述的闭环涂布方法，进一步优选为：所述第一表面面密度为所述第二面密度与所述第一面密度的差值；所述第二表面面密度为所述第三面密度与所述第二面密度的差值。
如上所述的闭环涂布方法，进一步优选为：在进行所述第一面涂布时，将所述涂布装置的第一涂布值调整为高于所述第一表面面密度目标值的1％至3％。
如上所述的闭环涂布方法，进一步优选为：在进行所述第二面涂布时，将所述涂布装置的第二涂布值调整为高于所述第二表面面密度目标值的1％至3％。
如上所述的闭环涂布方法，进一步优选为：所述检测装置检测到电池极片的第一表面面密度高于所述第一涂布值时，所述控制器控制所述涂布装置增大浆料的回流量。
如上所述的闭环涂布方法，进一步优选为：所述检测装置检测到电池极片的第二表面面密度高于所述第二涂布值时，所述控制器控制所述涂布装置增大浆料的回流量。
分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
本发明的闭环涂布系统通过对涂布装置和检测装置闭环控制，能够提高自动化程度，自动调节电池极片的面密度，实现面密度自动闭环控制，解决传统闭环涂布设备漏料的问题，降低操作人员的劳动强度，减少对人工操作经验的依赖性。
本发明的闭环涂布方法能够实时自动调整电池极片的面密度，避免设备波动造成的面密度偏差，提高控制精度，提高产品一致性。同时，解决调节块磨损后可能出现的漏料情况，降低操作人员劳动强度，减少对人员操作水平的依赖性。
附图说明
图1为本发明的闭环涂布系统的连接示意图；
图2为本发明的涂布装置的连接示意图；
图3为本发明的回流管道的连接示意图；
图4为本发明的涂布装置的结构示意图。
图中：1-涂布装置；2-烘干装置；3-检测装置；4-控制器；5-放卷机；6-收卷机；7-回流管道；8-电动阀；9-止回阀；10-供料管道；11-动力泵；12-间隙阀；13-模头腔体；14-回流口。
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，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须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。本发明中使用的术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参考图1至图4，其中，图1为本发明的闭环涂布系统的连接示意图；
图2为本发明的涂布装置的连接示意图；图3为本发明的回流管道的连接示意图；图4为本发明的涂布装置的结构示意图。
如图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，提供了一种闭环涂布系统。具体的，闭环涂布系统包括控制器4、涂布装置1、烘干装置2和检测装置3。其中，控制器4分别与涂布装置1、检测装置3相连，能够根据检测装置3的检测结果控制涂布装置1的涂布状态。
在本实施例中，涂布装置1用来向电池极片上涂布浆料，烘干装置2用来烘干电池极片上的浆料，检测装置3用来检测电池极片的面密度。电池极片经涂布装置1涂布浆料后被烘干装置2烘干，检测装置3能够实时检测出烘干后的电池极片的面密度反馈给控制器4，控制器4能够根据检测装置3检测的面密度数据实时调节涂布装置1的运行状态，实现闭环控制，从而实时调整电池极片的面密度。本实施例通过对涂布装置1和检测装置3闭环控制，能够提高自动化程度，自动调节电池极片的面密度，实现面密度自动闭环控制，解决传统闭环涂布设备漏料的问题，降低操作人员的劳动强度，减少对人工操作经验的依赖性。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，涂布装置1、烘干装置2均为两个，检测装置3为三个。其中，沿电池极片的传输方向(以电池极片的来料方向为上游，以电池极片的去料方向为下游)，两个涂布装置1和两个烘干装置2交替设置，第一个检测装置3位于第一个涂布装置1的上游，第二个检测装置3位于第一个烘干装置2和第二个涂布装置1之间，第三个检测装置3位于第二个烘干装置2的下游，即：沿电池极片的传输方向，依次为检测装置3、涂布装置1、烘干装置2、检测装置3、涂布装置1、烘干装置2、检测装置3。涂布装置1与烘干装置2传动连接，电池极片从涂布装置1传送至烘干装置2。检测装置3安装在涂布装置1上，并且控制器分别与检测装置3、涂布装置1通过通讯信号连接，传输数据并提供运行控制。
在本实施例中，电池极片的箔材经过放卷机5放卷后，在检测装置3处检测箔材的面密度，在涂布装置1处涂覆浆料完成第一面涂布，经过烘干装置2烘干浆料内溶剂，在检测装置3处检测得到电池极片的第一表面面密度，然后走带到涂布装置1处涂覆浆料完成第二面涂布，经过烘干装置2烘干浆料内溶剂，在检测装置3处检测得到电池极片的第二表面面密度，制成后走带至收卷机6进行卷料收集。三个检测装置3和两个涂布装置1均与控制器4通讯连接，能够实时检测电池极片在涂布过程中的面密度变化，并根据检测结果对两个涂布装置1进行实时调整，实现电池极片面密度自动调整的闭环控制。
如图4所示，在本发明的一个实施例中，涂布装置1包括动力泵11、浆料罐和供料管道10。其中，动力泵11分别与浆料罐、供料管道10的一端、控制器4相连，能够将浆料由浆料罐输送到供料管道10。供料管道10的另一端设有向外挤出浆料的模头唇口，浆料由模头唇口挤出后能够均匀涂覆到正负极集流体上，电池极片初步成型。在生产时，根据极片尺寸工艺将电池极片的尺寸调整到合格水平后，即可开始涂布作业，并通过检测装置3实时检测面密度。在本实施例中，动力泵11优选为螺杆泵，在涂布过程中浆料供应压力恒定，控制器4与动力泵11相连，能够实时控制电池极片在涂覆时的整体面密度。
如图4所示，在本发明的一个实施例中，供料管道10上设有模头腔体13，模头唇口位于模头腔体13上，并且模头腔体13的内径大于供料管道10的内径。工作时，供料管道10输送的浆料首先在模头腔体13内积累，溢满模头腔体13后才能由模头唇口处挤出，浆料在模头腔体13内有积累的过程，能够避免浆料挤出不连贯。
如图4所示，在本发明的一个实施例中，涂布装置1还包括回流管道7、电动阀8和电机。其中，回流管道7一端与供料管道10连通、另一端设有回流口14。回流口14与模头唇口相对应，能够吸取模头唇口溢出的浆料，模头唇口的轮廓面积小于供料管道10的内横截面面积。电动阀8安装在回流管道7上，能够控制回流管道7内的流量。电机与电动阀8、控制器4相连，能够在控制器4的控制下调节电动阀8的开度。在本实施例中，模头唇口的轮廓面积小于供料管道10的内横截面面积，即在模头唇口处浆料的流通路径窄于供料管道10处的流通路径，浆料在模头唇口处的压力大于在供料管道10内的压力，能够在模头唇口处经由回流管道7流入供料管道10。控制器4与电机相连，当电池极片的面密度高于预设值时，控制器4能够通过电机控制电动阀8增大开度，进而降低浆料涂覆量，使得电池极片的面密度减小。
进一步的，如图3所示，在本实施例中，沿电池极片的宽度方向(垂直于电池极片发输送方向且垂直于电池极片表面的方向)，回流口14为多个，多个回流口14呈等间隔分布，能够保证电池极片在宽度方向的可以全幅宽调整能力，且可以更细节地调整电池极片宽度方向上某处的面密度。具体的，检测装置3检测并实时上传数据到控制器4，控制器4接收到数据信息后能够自动寻找电池极片宽度方向上面密度高于工艺规格的位置，控制该位置的电机调节电动阀8的开度，最终使电池极片宽度方向上所有区域的面密度自动控制到达工艺要求。
更进一步的，在本实施例中，相邻回流口14之间的间隔范围为30mm至50mm，例如可以是30mm、35mm、40mm、45mm、50mm，也可以是上述任意两个端点值的任意中间值。回流口14与模头唇口之间的间隔不小于35mm，能够避免浆料回流时紊流，以致影响面密度精度。
如图4所示，在本发明的一个实施例中，供料管道10上设有间隙阀12，能够控制供料管道10的通断，进而控制涂布工作的启停。回流管道7上设有止回阀9，能够阻止浆料由供料管道10逆流到回流口14，保证供料时浆料只能由回流管道7进入供料管道10，避电池极片的面密度受影响。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，还提供了一种利用闭环涂布系统实现的闭环涂布方法，具体方法包括：使用涂布装置1和烘干装置2依次对电池极片进行第一面涂布、第二面涂布；通过控制器4和检测装置3实时检测电池极片在第一面涂布前的第一面密度、第一面涂布后的第二面密度、第二面涂布后的第三面密度，依据检测结果动态调整电池极片的第一表面面密度和/或第二表面面密度。
其中，第一表面面密度为第二面密度与第一面密度的差值，第二表面面密度为第三面密度与第二面密度的差值。在进行第一面涂布时通过调整动力泵11的动力(调整螺杆泵的转速)，将涂布装置1的第一涂布值调整为高于第一表面面密度目标值的1％至3％；在进行第二面涂布时通过调整动力泵11的动力(调整螺杆泵的转速)，将涂布装置1的第二涂布值调整为高于第二表面面密度目标值的1％至3％，能够确保电池极片在各处的面密度不低于工艺规格下限，且满足工艺规格要求。当检测装置3检测到电池极片在宽度方向上某处的第一表面面密度高于第一涂布值时，控制器4控制涂布装置1增大浆料的回流量(控制器4通过电机控制电动阀8增大开度)，进而使此处满足工艺规格；当检测装置3检测到电池极片在宽度方向上某处的第二表面面密度高于第二涂布值时，控制器4控制涂布装置1增大浆料的回流量，进而使此处满足工艺规格。
本实施例的闭环涂布方法能够实时自动调整电池极片的面密度，避免设备波动造成的面密度偏差，提高控制精度(控制精度可由1.2％提升至1％)，提高产品一致性。同时，解决调节块磨损后可能出现的漏料情况，降低操作人员劳动强度，减少对人员操作水平的依赖性。
值得说明的是，在本发明中，控制器4可以为PLC可编程控制器，烘干装置2可以为烘箱，检测装置3可以为面密度检测仪，电动阀8可以为电动球阀。在本发明中控制器4、烘干装置2、检测装置3、电动阀8表示可实现其功能的装置，而不具体限定。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (10)
1.一种闭环涂布系统，其特征在于，包括：
控制器、涂布装置、烘干装置和检测装置；
所述涂布装置用于向电池极片上涂布浆料，所述烘干装置用于烘干电池极片上的浆料，所述检测装置用于检测电池极片的面密度；
所述控制器分别与所述涂布装置、所述检测装置相连，用于根据所述检测装置的检测结果控制所述涂布装置的涂布状态。
2.根据权利要求1所述的闭环涂布系统，其特征在于：
所述涂布装置、所述烘干装置均为两个，所述检测装置为三个；
沿电池极片的传输方向，两个所述涂布装置和两个所述烘干装置交替设置，第一个所述检测装置位于第一个所述涂布装置的上游，第二个所述检测装置位于第一个所述烘干装置和第二个所述涂布装置之间，第三个所述检测装置位于第二个所述烘干装置的下游；
所述涂布装置与所述烘干装置传动连接，所述控制器分别与所述检测装置、所述涂布装置信号连接。
3.根据权利要求1所述的闭环涂布系统，其特征在于：
所述涂布装置包括动力泵、浆料罐和供料管道；
所述动力泵分别与所述浆料罐、所述供料管道的一端、所述控制器相连，用于将浆料由所述浆料罐输送到供料管道；
所述供料管道的另一端设有外挤出浆料的模头唇口，所述模头唇口的轮廓面积小于所述供料管道的内横截面面积。
4.根据权利要求3所述的闭环涂布系统，其特征在于：
所述供料管道上设有模头腔体，所述模头唇口位于所述模头腔体上；
所述模头腔体的内径大于所述供料管道的内径。
5.根据权利要求3所述的闭环涂布系统，其特征在于：
所述涂布装置还包括回流管道、电动阀和电机；
所述回流管道一端与所述供料管道连通、另一端设有回流口；
所述回流口与所述模头唇口相对应，用于吸取所述模头唇口溢出的浆料；
所述电动阀安装在所述回流管道上，用于控制所述回流管道内的流量；
所述电机与所述电动阀、所述控制器相连，用于控制所述电动阀的开度。
6.根据权利要求5所述的闭环涂布系统，其特征在于：
沿电池极片的宽度方向，所述回流口为多个，多个所述回流口呈等间隔分布；
相邻所述回流口之间的间隔范围为30mm至50mm；
所述回流口与所述模头唇口之间的间隔不小于35mm。
7.根据权利要求5所述的闭环涂布系统，其特征在于：
所述供料管道上设有间隙阀，所述间隙阀用于控制所述供料管道的通断；
所述回流管道上设有止回阀，所述止回阀用于阻止浆料由所述供料管道逆流到所述回流口。
8.一种闭环涂布方法，利用权利要求1至7任一项所述的闭环涂布系统实现，其特征在于，包括：
使用所述涂布装置和所述烘干装置依次对电池极片进行第一面涂布、第二面涂布；
通过所述控制器和所述检测装置实时检测电池极片在所述第一面涂布前的第一面密度、所述第一面涂布后的第二面密度、所述第二面涂布后的第三面密度，依据检测结果动态调整电池极片的第一表面面密度和/或第二表面面密度。
9.根据权利要求8所述的闭环涂布方法，其特征在于：
在进行所述第一面涂布时，将所述涂布装置的第一涂布值调整为高于所述第一表面面密度目标值的1％至3％；
在进行所述第二面涂布时，将所述涂布装置的第二涂布值调整为高于所述第二表面面密度目标值的1％至3％。
10.根据权利要求9所述的闭环涂布方法，其特征在于：
所述第一表面面密度为所述第二面密度与所述第一面密度的差值；
所述第二表面面密度为所述第三面密度与所述第二面密度的差值；
所述检测装置检测到电池极片的第一表面面密度高于所述第一涂布值时，所述控制器控制所述涂布装置增大浆料的回流量；
所述检测装置检测到电池极片的第二表面面密度高于所述第二涂布值时，所述控制器控制所述涂布装置增大浆料的回流量。
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