CN115646747A - 电极材料的涂布方法、精密程控式涂布供料的呑吐阀及其涂布头 - Google Patents
电极材料的涂布方法、精密程控式涂布供料的呑吐阀及其涂布头 Download PDFInfo
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Abstract
一种电极材料的涂布方法、精密程控式涂布供料的呑吐阀及其涂布头,其中，方法包括控制模块依据预先测定的一个周期内的电极片在纵向方向上的涂布厚薄变化规律的数据，控制所述呑吐阀在厚处进行呑料动作，在薄处进行吐料动作；所述呑吐阀在电极片涂布的同一个周期内，所述呑吐阀在厚处吸回多余电极材料使厚处的厚度变为与设计厚度基本相等，所述呑吐阀在薄处供给的电极材料使薄处的厚度变为与设计厚度基本相等的方案，所以，使得本发明具有可以实现电极片的电极材料在纵向方向上的厚度基本一致的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电极材料的涂布方法、精密程控式涂布供料的呑吐阀及其涂布头。
背景技术
现有技术中，电极材料（如锂电池的电极材料，磷酸铁锂电池的电极材料等）大多是通过挤压涂布机涂布在行进的基材的两面，通过干燥、辊压、切片和包装后制成相应的电池。在用挤压涂布机将电极材料涂布到基材的过程中，电极材料在基材上的分布越均匀越好，即在电极片的横向方向和纵向方向上的厚度一致为最好，本发明中所称的横向方向是指极片垂直于基材在涂布时的行进方向，而纵向方向是指与基材在涂布时的行进方向一致的方向。
实际涂布过程中，电极片的横向方向的厚度比较好控制，它可以通过调节挤压涂布头的涂布缝隙来保证电极片的横向方向的厚度一致；可是，电极片的纵向方向的厚度（从纵向剖面看）受到多种因素的影响，一直都不太稳定，同一工厂出品的相同型号的挤压涂布头，到现场安装后，其涂布出的电极片，其纵向方向的厚度均不一样；同一机台涂布机在更换了电极材料配方，以及即使是使用相同电极材料的配方，使用一段时后，纵向方向的厚度也会发生变化。因此，如何保证挤压涂布机在纵向方向上的厚度基本一致，一直是电极材料涂布行业亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明向社会提供一种可以实现电极片的电极材料在纵向方向上的厚度基本一致的电极材料的涂布方法、精密程控式涂布供料的呑吐阀及其涂布头。
本发明的技术方案是：提供一种电极材料的涂布方法，运用带有程控式呑吐阀的挤压涂布头，其中，所述呑吐阀受控制模块控制；
包括如下步骤：
S1、所述控制模块依据预先测定的一个周期内的电极片在纵向方向上的涂布厚薄变化规律数据，控制所述呑吐阀在厚处进行呑料动作，在薄处进行吐料动作；
S2、所述呑吐阀在电极片涂布的同一个周期的涂布面积内，所述呑吐阀在厚处呑进实际涂布厚度之上的多余料，然后将所呑进的多余料平均回吐到厚度所对应的段之后的涂布段，使整个涂布厚度与所述实际涂布厚度基本相等，所述呑吐阀的呑料量与吐料量之差为零，然后，将呑吐阀回归到起始位；
S3、间隔预定距离停止涂布，形成空白带；
S4、重复S1-S3步涂布下一个周期内的电极材料；
S5、重复S4步，直至涂布完成。
作为对本发明的改进，在所述S1步之前还有如下步骤：
S101步，在用同一挤压涂布头涂布的经干燥后的电极片上，在纵向方向上从起始点到终止点间隔预定距离取若干厚度检测点，并对所述厚度检测点进行测厚；
S102步，将每个厚度检测点与之检测的厚度数据一一对应，建立电极片在纵向方向上的涂布厚薄变化规律的数据，并保存备用。
作为对本发明的改进，所述S2步具体地分为：（1）、涂布时，仅存在厚处时，呑吐阀在厚处呑进实际涂布厚度之上的多余料，然后，紧接着将所呑的多余料缓慢地平均回吐到厚处以后的电极段上，使电极厚度达到实际涂布厚度；最后，使呑吐阀的计量活塞回归到起始位；或者，（2）、当呑料量等于吐料量时，呑吐阀在厚处呑进实际涂布厚度之上的多余料，再将所呑进的多余料回吐到凹槽所对应的电极段上，使电极厚度达到实际涂布厚度，最后，使呑吐阀的计量活塞回归到起始位；或者（3）、当呑料量大于吐料量时，呑吐阀在厚处呑进实际涂布厚度之上的多余料，接着呑吐阀将多余料回吐到整个电极长度减去呑料量所对应的长度之后电极长度段上，使电极厚度达到实际涂布厚度，最后，使呑吐阀的计量活塞回归到起始位；或者，（4）、当呑料量小于吐料量时，将吐料量减去呑料量之后的欠料量，在呑料量所对应的长度之后的电极长度段上平均呑料，在遇到凹槽时，呑吐阀吐出相应的吐料量，使电极厚度达到实际涂布厚度，使电极厚度达到实际涂布厚度，最后，使呑吐阀的计量活塞回归到起始位。
本发明还提供一种用于实现上述涂布方法的精密程控式涂布供料的呑吐阀，包括阀体、直线驱动装置、设在所述阀体的中孔内的并由所述直线驱动装置驱动的计量活塞，以及控制模块，所述控制模块与所述直线驱动装置电性连接，所述控制模块依据预先测定的一个周期内的电极片在纵向方向上的涂布厚薄变化规律的数据，控制控制所述呑吐阀在厚处进行呑料动作，在薄处进行吐料动作；所述呑吐阀在电极片涂布的同一个周期的涂布面积内，所述呑吐阀在厚处呑进实际涂布厚度之上的多余料，然后将所呑进的多余料平均回吐到厚度所对应的段之后的涂布段，使整个涂布厚度与所述实际涂布厚度基本相等，所述呑吐阀的呑料量与吐料量之差为零，然后，将呑吐阀回归到起始位。
作为对本发明的改进，所述阀体是由截面为工字形，且所述中孔位于工字形中央的截面回转而形成的回转体。
作为对本发明的改进，所述直线驱动装置是伺服直线电机或由伺服旋转电机驱动的直线驱动机构。
作为对本发明的改进，所述直线驱动机构是直线螺母机构。
本发明还提供一种用于实现上述涂布方法的可用于涂布供料的精密程控式挤压涂布头，包括挤压涂布头主体，在所述压涂布头主体的挤压头下唇的存料腔的下方设有上述的呑吐阀，所述呑吐阀的呑吐料道与所述存料腔相通。
作为对本发明的改进，所述挤压涂布头主体包括挤压头上唇和挤压头下唇，挤压头上唇和挤压头下唇之间有挤压通道，所述挤压通道与设置在挤压头下唇中的存料腔连通。
本发明由于采用了所述控制模块依据预先测定的一个周期内的电极片在纵向方向上的涂布厚薄变化规律的数据，控制所述呑吐阀在厚处进行呑料动作，在薄处进行吐料动作；所述呑吐阀在电极片涂布的同一个周期内，所述呑吐阀在厚处吸回多余电极材料使厚处的厚度变为与设计厚度基本相等，所述呑吐阀在薄处供给的电极材料使薄处的厚度变为与设计厚度基本相等的方案，所以，使得本发明具有可以实现电极片的电极材料在纵向方向上的厚度基本一致的优点。
附图说明
图1是本发明方法的方框结构示意图。
图2是对图1中的方法内容的进一步补充的方框结构示意图。
图3是电极片出现头厚时纵向截面示意图。
图4是图3中A处的放大结构示意图。
图5是电极片出现头厚、中间有凹槽时纵向截面示意图。
图6是与图5相对应处呑吐阀的呑料量和吐料量示意图。
图7是本发明的呑吐阀的结构示意图。
图8是本发明的涂布头的结构示意图。
具体实施方式
请参见图1和图2，图1和图2揭示的是一种电极材料的涂布方法，运用带有程控式呑吐阀的挤压涂布头，其中，所述呑吐阀受控制模块控制；
包括如下步骤：
S1、所述控制模块依据预先测定的一个周期内的电极片在纵向方向上的涂布厚薄变化规律数据，控制所述呑吐阀在厚处进行呑料动作，在薄处进行吐料动作；
S2、所述呑吐阀在电极片涂布的同一个周期的涂布面积内，所述呑吐阀在厚处呑进实际涂布厚度之上的多余料，然后将所呑进的多余料平均回吐到厚度所对应的段之后的涂布段，使整个涂布厚度与所述实际涂布厚度基本相等，所述呑吐阀的呑料量与吐料量之差为零，然后，将呑吐阀回归到起始位；
以电极材料涂布过程中常见的头厚为例来说明本发明的应用，如图3和图4所示，图3中的虚线为设计电极材料厚度32，位于虚线上侧的线为实际涂布厚度35，所述实际涂布厚度35是依据涂布厚薄变化规律数据计算而来的，如果呑料量（即多余料）大于吐料量，则实际涂布厚度35大于设计电极材料厚度32；如果呑料量（即多余料）等于吐料量，则实际涂布厚度35等于设计电极材料厚度32；如果呑料量（即多余料）小于吐料量，则实际涂布厚度35小于设计电极材料厚度32。本实施例为呑料量大于吐料量的情况，料带是沿箭头30方向行进的，在刚开始涂布时，由于多方面的原因，会在起始端形成一条沿横向方向的厚处31，行业俗称头厚，所述厚处31的纵截面形状为圆弧形，这时，所述呑吐阀的呑料量（即多余量，当多余量实在太大时，可以改变涂布头的输出量，来使多余量处在一个合理的范围内）等于厚处31的实际涂布厚度35以上的纵截面的面积乘以横向方向长度的积（单位为ml）；为了精准地实现呑料，可以将厚处31分成若干小条311，如图4所示，呑料时，控制模块控制呑吐阀对每个小条311逐步进行分开呑料；呑料完成之后，再缓慢地平均回吐到厚处31以后的电极段，使后面的电极段的电极材料的厚度与实际涂布厚度35基本相等（经试验，由于采用缓慢地平均回吐，所以，实际涂布厚度35与设计电极材料厚度32非常接近，可以达到设计要求），保证回料完成后，呑吐阀的计量活塞回到起始位，以便下一次的动作；归纳起来，本步是当涂布时，仅存在厚处31时，先对厚处31进行呑料动作，然后，紧接着将所呑的料缓慢地平均回吐到厚处31以后的电极段上，最后，使呑吐阀的计量活塞回归到起始位。
所述实际涂布厚度35的计算方法为：依据预先测定的涂布厚薄变化规律数据，将相对于厚处（可以为一处或多处）的设计电极材料厚度32之上的测量多余量，除以同一个周期的涂布面积得出厚度值，再将厚度值加上所述设计电极材料厚度32得到。所述厚度值可以是大于0、小于0或等于0。当呑料量大于吐料量时，所述厚度值大于0；当呑料量小于吐料量时，所述厚度值小于0；当呑料量等于吐料量时，所述厚度值等于0。
请参见图5和图6，图5和图6揭示的是在涂布过程中，既存在厚处31，又存在第一凹槽33和第二凹槽34的情形，厚处31是需要呑进的呑料量V0，而第一凹槽33是需要吐出的第一吐料量V1，第二凹槽34是需要吐出的第二吐料量V2（当然，所述呑料量V0也可以是多个，吐料量也可以一个或多个）。本发明中，仅以一个厚处31，两个凹槽来说明本发明的呑料量与吐料量的关系。如图5和图6所示，本实施例中，所述厚处31所对应的呑料量V0等于第一吐料量V1和第二吐料量V2之和，涂布时，对应于厚处31所占的电极长度，所述呑吐阀的呑入实际涂布厚度35以上的多余料（由于本实施例中的呑料量与吐料量相等，所以实际涂布厚度35与设计电极材料厚度32相等），当电极涂布到相对于第一凹槽33时，所述呑吐阀吐出第一吐料量V1，将第一凹槽33填补到实际涂布厚度35；当电极涂布到相对于第二凹槽34时，所述呑吐阀吐出第二吐料量V2，将第二凹槽34填补到实际涂布厚度35，最后，使呑吐阀的计量活塞回归到起始位。
上面分析的是呑料量V0等于第一吐料量V1和第二吐料量V2之和的情形，本发明同样适合于呑料量V0大于第一吐料量V1和第二吐料量V2之和的情形；或呑料量V0小于第一吐料量V1和第二吐料量V2之和的情形。
当呑料量V0大于第一吐料量V1和第二吐料量V2之和时，可将呑料量V0减去第一吐料量V1和第二吐料量V2之和以后的余量，平均分布到呑料量V0所对应的长度之后的电极长度段上，在遇到第一凹槽33时，呑吐阀吐出第一吐料量V1加上相应段的余量的量，在遇到第二凹槽34时，呑吐阀吐出第二吐料量V2加上相应段的余量的量，使电极厚度达到实际涂布厚度35；最后，使呑吐阀的计量活塞回归到起始位；本方法适合于呑料量V0大于吐料量的情况。
当呑料量V0小于第一吐料量V1和第二吐料量V2之和时，可将第一吐料量V1和第二吐料量V2之和减去呑料量V0之后的欠料量（当欠料量实在太大时，可以改变涂布头的输出量，来使欠料量处在一个合理的范围内），在呑料量V0所对应的长度之后的电极长度段上平均呑料，在遇到第一凹槽33时，呑吐阀吐出第一吐料量V1，在遇到第二凹槽34时，呑吐阀吐出第二吐料量V2，使电极厚度达到实际涂布厚度35；最后，使呑吐阀的计量活塞回归到起始位；本方法适合于呑料量V0小于吐料量的情况。
S3、间隔预定距离停止涂布，形成空白带；
S4、重复S1-S3步涂布下一个周期内的电极材料；
S5、重复S4步，直至涂布完成。
作为对本发明的改进，在所述S1步之前还有如下步骤：
S101步，在用同一挤压涂布头涂布的经干燥后的电极片上，在纵向方向上从起始点到终止点间隔预定距离取若干厚度检测点，并对所述厚度检测点进行测厚；
S102步，将每个厚度检测点与之检测的厚度数据一一对应，建立电极片在纵向方向上的涂布厚薄变化规律的数据，并保存备用。
本发明还提供一种精密程控式涂布供料的呑吐阀，包括阀体1、直线驱动装置2、设在所述阀体1内并由所述直线驱动装置2驱动的计量活塞3和控制模块4，所述控制模块4与所述直线驱动装置2电性连接，所述控制模块4依据预先测定的一个周期内的电极片在纵向方向上的涂布厚薄变化规律的数据，控制所述呑吐阀在厚处进行呑料动作，在薄处进行吐料动作；所述呑吐阀在电极片涂布的同一个周期内，所述呑吐阀的呑料量与吐料量之差为零。
所述阀体1是由截面为工字形，且所述中孔11位于工字形中央的截面回转而形成的回转体。
优选的，所述直线驱动装置2是伺服直线电机。
所述直线驱动装置2是由伺服旋转电机和由伺服旋转电机驱动的直线驱动机构构成。
优选的，所述直线驱动机构是直线螺母机构。
本发明还提供一种可用于涂布供料的精密程控式挤压涂布头，包括挤压涂布头主体20，在所述压涂布头主体20的挤压头下唇21的存料腔211的下方设有上述的呑吐阀10，所述呑吐阀10的呑吐料道11与所述存料腔211相通；所述存料腔211通过进料管212与进料泵（未画出）连接。
优选的，所述挤压涂布头主体20包括挤压头上唇22和挤压头下唇21，挤压头上唇22和挤压头下唇21之间有挤压通道23，所述挤压通道23与设置在挤压头下唇21中的存料腔211连通。
Claims (9)
1.一种电极材料的涂布方法，其特征在于：运用带有程控式呑吐阀的挤压涂布头，其中，所述呑吐阀受控制模块控制；
包括如下步骤：
S1、所述控制模块依据预先测定的一个周期内的电极片在纵向方向上的涂布厚薄变化规律数据，控制所述呑吐阀在厚处进行呑料动作，在薄处进行吐料动作；
S2、所述呑吐阀在电极片涂布的同一个周期的涂布面积内，所述呑吐阀在厚处呑进实际涂布厚度之上的多余料，然后将所呑进的多余料平均回吐到厚度所对应的段之后的涂布段，使整个涂布厚度与所述实际涂布厚度基本相等，所述呑吐阀的呑料量与吐料量之差为零，然后，将呑吐阀回归到起始位；
S3、间隔预定距离停止涂布，形成空白带；
S4、重复S1-S3步涂布下一个周期内的电极材料；
S5、重复S4步，直至涂布完成。
2.根据权利要求1所述的电极材料的涂布方法，其特征在于：在所述S1步之前还有如下步骤：
S101步，在用同一挤压涂布头涂布的经干燥后的电极片上，在纵向方向上从起始点到终止点间隔预定距离取若干厚度检测点，并对所述厚度检测点进行测厚；
S102步，将每个厚度检测点与之检测的厚度数据一一对应，建立电极片在纵向方向上的涂布厚薄变化规律的数据，并保存备用。
3.根据权利要求1或2所述的电极材料的涂布方法，其特征在于：所述S2步具体地分为：（1）、涂布时，仅存在厚处时，呑吐阀在厚处呑进实际涂布厚度之上的多余料，然后，紧接着将所呑的多余料缓慢地平均回吐到厚处以后的电极段上，使电极厚度达到实际涂布厚度；最后，使呑吐阀的计量活塞回归到起始位；或者，（2）、当呑料量等于吐料量时，呑吐阀在厚处呑进实际涂布厚度之上的多余料，再将所呑进的多余料回吐到凹槽所对应的电极段上，使电极厚度达到实际涂布厚度，最后，使呑吐阀的计量活塞回归到起始位；或者（3）、当呑料量大于吐料量时，呑吐阀在厚处呑进实际涂布厚度之上的多余料，接着呑吐阀将多余料回吐到整个电极长度减去呑料量所对应的长度之后电极长度段上，使电极厚度达到实际涂布厚度，最后，使呑吐阀的计量活塞回归到起始位；或者，（4）、当呑料量小于吐料量时，将吐料量减去呑料量之后的欠料量，在呑料量所对应的长度之后的电极长度段上平均呑料，在遇到凹槽时，呑吐阀吐出相应的吐料量，使电极厚度达到实际涂布厚度，使电极厚度达到实际涂布厚度，最后，使呑吐阀的计量活塞回归到起始位。
4.一种用于实现权利要求1的电极材料的涂布方法的精密程控式涂布供料的呑吐阀，其特征在于：包括阀体（1）、直线驱动装置（2）、设在所述阀体（1）的中孔（11）内的并由所述直线驱动装置（2）驱动的计量活塞（3），以及控制模块（4），所述控制模块（4）与所述直线驱动装置（2）电性连接，所述控制模块（4）依据预先测定的一个周期内的电极片在纵向方向上的涂布厚薄变化规律的数据，控制控制所述呑吐阀在厚处进行呑料动作，在薄处进行吐料动作；所述呑吐阀在电极片涂布的同一个周期的涂布面积内，所述呑吐阀在厚处呑进实际涂布厚度之上的多余料，然后将所呑进的多余料平均回吐到厚度所对应的段之后的涂布段，使整个涂布厚度与所述实际涂布厚度基本相等，所述呑吐阀的呑料量与吐料量之差为零，然后，将呑吐阀回归到起始位。
5.根据权利要求4所述的可用于涂布供料的精密程控式呑吐阀，其特征在于：所述阀体（1）是由截面为工字形，且所述中孔（11）位于工字形中央的截面回转而形成的回转体。
6.根据权利要求4或5所述的可用于涂布供料的精密程控式呑吐阀，其特征在于：所述直线驱动装置（2）是伺服直线电机或由伺服旋转电机驱动的直线驱动机构。
7.根据权利要求6所述的可用于涂布供料的精密程控式呑吐阀，其特征在于：所述直线驱动机构是直线螺母机构。
8.一种用于实现权利要求1的电极材料的涂布方法的可用于涂布供料的精密程控式挤压涂布头，其特征在于：包括挤压涂布头主体（20），在所述压涂布头主体（20）的挤压头下唇（21）的存料腔（211）的下方设有权利要求4-6中任一项所述的呑吐阀（10），所述呑吐阀（10）的呑吐料道（11）与所述存料腔（211）相通。
9.根据权利要求8所述的可用于涂布供料的精密程控式挤压涂布头，其特征在于：所述挤压涂布头主体（20）包括挤压头上唇（22）和挤压头下唇（21），挤压头上唇（22）和挤压头下唇（21）之间有挤压通道（23），所述挤压通道（23）与设置在挤压头下唇（21）中的存料腔（211）连通。
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