CN116273690A - 一种挤出浆料涂覆隔膜的装置及涂覆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种挤出浆料涂覆隔膜的装置及涂覆方法,包括上模和下模,所述上模和下模通过铰链连接,在所述上模和下模之间设置垫片,在所述上模的上部安装多个微分头,所述上模的两侧均设置有回液口,在所述回液口上设置回液阀,在所述下模的上设置进液口。本发明提供的装置使的涂布方法为挤出式涂布,浆料经由模唇挤出,不存在网纹辊涂布磨损现象。

Description

一种挤出浆料涂覆隔膜的装置及涂覆方法
技术领域
本发明属于电池隔膜技术领域,具体来说涉及一种挤出浆料涂覆隔膜的装置及涂覆方法。
背景技术
锂电池的结构中,隔膜是关键的内部组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。其主要作用是:隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过,让电解液中的离子在正负极之间自由通过。现市场上通用的隔膜涂覆工艺采用陶瓷粉、pvdf或混合浆料,通常运用轴辊挤压式涂覆、刮刀式涂覆、浸润式涂覆或喷涂等涂覆方式将浆料涂覆在电池隔膜表面。而上述的涂覆方法存在以下问题:1.涂布缺乏连续性,影响产量;2.不能够应用于大幅宽隔膜的涂覆。
同时,目前市场上隔膜厂家多选择凹版辊涂工艺涂覆方法,凹版辊将浆料从浆料盒中带出,由定厚刮刀刮下多余浆料,然后在压力下涂覆到隔膜上。这种方法原理比较简单,凹版辊凹槽容量容易控制,产品精度较好。缺点是由于高硬度的氧化铝陶瓷颗粒用途,网纹辊容易磨损,会导致持续涂覆过程中涂层逐渐变薄,要更换新辊;涂覆目标厚度改变时就要更换辊,不能灵活调节。浸涂的基本原理是将锂离子电池隔膜浸泡到一定浓度的浆料中一定时间,取出后晾干或烘干,在隔膜表面得到一定厚度的涂层。这种方法的原理和操作简单,但厚度控制相对较难。
发明内容
针对现有技术不足,本发明的目的在于提供一种挤出浆料涂覆隔膜的装置。
基于上述装置,本发明的另一目的是提供一种挤出浆料涂覆隔膜的涂覆方法。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种挤出浆料涂覆隔膜的装置,包括上模和下模,所述上模和下模通过铰链连接,所述下模上设置供浆料进入的进液口,所述上模和下模之间设有垫片以使得两者之间形成间隙,所述上模和下模前侧为模唇,所述模唇上形成有供浆料流出的涂布狭缝,所述上模上设有供浆料流出的回液口,所述回液口上设有回液阀,所述上模的上安装多个微分头以调节所述间隙的大小。
在上述技术方案中,所述微分头呈一字排布设置在所述上模上,排布方向和所述涂布狭缝的延伸方向相同。
在上述技术方案中,所述上模和下模通过连接块连接,以使上模和下模连接更加紧密,以防发生微小错位。
在上述技术方案中,在所述进液口处安装进液管,所述进液管的末端和下模之间设置密封垫片。
在上述技术方案中,在所述下模的上表面开设压块槽。
在上述技术方案中,将所述垫片通过压块压在上模的下表面,所述压块嵌装在所述压块槽中。
在上述技术方案中,在所述进液口连接有一螺杆泵,在螺杆泵上安装有除磁过滤装置。
在上述技术方案中,所述回液口与一浆料罐连通。
在上述技术方案中,在所述下模上安装垫块,在所述铰链的上端安装竖直管。
在上述技术方案中,在所述上模和下模上连接有阶梯块,以使上模和下模位于同一竖直平面内。
一种用上述装置的挤出浆料涂覆隔膜的涂覆方法,包括以下步骤,将搅拌好的浆料从浆料罐依次通过螺杆泵和除磁过滤装置进入进液口,打开回液阀,调节所述回液阀大小至80~100%,浆料从进液口进入下模,流经下模,一部分浆料通过模唇的涂布狭缝流出,另一部分浆料进入上模,流经上模后,通过回液口回到浆料罐中,持续10~15min,以排净上模和下模之间的空气,将回液阀调小至30~80%,旋转微分头调整浆料的挤出量,所述浆料从模唇的涂布狭缝均匀挤出,此时开启涂布机,调节车速,进行涂覆,并调整模唇与基膜的接触面,以使浆料均匀涂覆在基膜表面形成涂层,烘干,收卷,得到挤出浆料涂覆隔膜,所述涂层的厚度由垫片的厚度决定。
本发明的优点和有益效果为:
本发明提供的装置使的涂布方法为挤出式涂布,浆料经由模唇挤出,不存在网纹辊涂布磨损现象。
本发明主要是通过螺杆泵的压力将浆料从上模和下模与基膜的接触面挤出涂覆到基膜上的工艺,涂层厚度由挤压垫片厚度控制。这种工艺适用浆料粘度范围广,产品精度好,可涂覆薄层(涂层厚度在2-8μm之间),涂覆速度快,涂层厚度均匀稳定无偏差,涂布持续性强,无需频繁清洗,为实现从制膜工序到涂布工序一体化运行,减少中间环节,节省人力物力提供可能性。
附图说明
图1为本发明的挤出浆料涂覆隔膜的装置的整体结构示意图。
图2为实施例2所得涂层的SEM。
图3为实施例4所得涂层的SEM。
图4为实施例2所测试厚度的具体结构示意图。
其中,
1:上模,2:下模,3:铰链,4:阶梯块,5:垫片,6:压块,7:微分头,8:回液口,9:进液口,10:密封垫片,11:竖直管,12:连接块,13:传感器。
具体实施方式
本发明具体实施方式中使用的相关药品如下:
本发明实施例和对比例中用到的基膜均为聚乙烯基膜,规格1000mm×12μm。
实施例1
如图1所示,一种挤出浆料涂覆隔膜的装置,包括上模1和下模2,所述上模1和下模2通过铰链3连接,进一步的,所述上模1和下模2通过连接块12连接,连接块能够加固上模和下模连接紧密度,同时起防止上模和下模微小错位的作用,在所述上模1和下模2上连接有阶梯块4,以使上模1和下模2位于同一竖直平面内,在所述上模1和下模2之间设置垫片5,将所述垫片5通过压块6压在上模1的下表面,在所述下模2的上表面开设压块槽,所述压块6嵌装在所述压块槽中,在所述上模1的上部安装多个微分头7,所述上模1的两侧均设置有回液口8,在所述回液口8上设置回液阀,在所述下模2上设置进液口9,在所述进液口9处安装进液管,所述进液管的末端和下模2之间设置密封垫片10,所述进液口9连接有一螺杆泵,在螺杆泵上安装有除磁过滤装置,所述回液口8与一浆料罐连通。在所述下模2上安装垫块,在所述铰链3的上端安装竖直管11,在所述上模1上安装有一传感器13,传感器用于检测浆料流动,防止堵塞。
实施例2
一种挤出浆料涂覆隔膜的涂覆方法,本涂覆方法用到实施例1所述的挤出浆料涂覆隔膜的装置,包括以下步骤,将搅拌好的浆料从浆料罐依次通过螺杆泵和除磁过滤装置进入进液口9,打开回液阀,调节所述回液阀大小至90%,将浆料从进液口9经过所述垫片5到达回液口8回到浆料罐中,持续10min,以排净上模1和下模2之间的空气,将回液阀调小至30%,所述浆料从上模1和下模2之间均匀挤出,此时开启涂布机,调节车速至15m/min,进行涂覆,并调整模唇与基膜的接触面,以使浆料均匀涂覆在基膜表面形成涂层,烘干,收卷,得到挤出浆料涂覆隔膜(如图2所示),用在线厚度检测仪检测基膜厚度、涂层厚度和挤出浆料涂覆隔膜的厚度,所述涂层的厚度由垫片5的厚度决定。
本实施例中,所述浆料的制备方法,包括以下步骤,在分散机中,将去离子水和硅酸盐类溶液,于25℃分散10min(分散机的功率为1800w),加入陶瓷氧化铝粉,于25℃分散180min(分散机的功率为1800w),再加入羧甲基纤维素钠溶液、水性聚丙酸改性树脂和聚醚改性有机硅表面活性剂,于25℃分散30min(分散机的功率为600w),得到所述浆料,其中,按质量份数计,所述去离子水、硅酸盐类溶液、陶瓷氧化铝粉、羧甲基纤维素钠溶液、水性聚丙酸改性树脂和聚醚改性有机硅表面活性剂的比为60:0.5:20:15:4:0.5,所述浆料的粒径为D90:1.42,粘度为30cp,固含量为22%。
实施例3
一种挤出浆料涂覆隔膜的涂覆方法,本涂覆方法用到实施例1所述的挤出浆料涂覆隔膜的装置,包括以下步骤,将搅拌好的浆料从浆料罐依次通过螺杆泵和除磁过滤装置进入进液口9,打开回液阀,调节所述回液阀大小至95%,将浆料从进液口9经过所述垫片5到达回液口8回到浆料罐中,持续10min,以排净上模1和下模2之间的空气,将回液阀调小至40%,所述浆料从上模1和下模2之间均匀挤出,此时开启涂布机,调节车速至60m/min,进行涂覆,并调整模唇与基膜的接触面,以使浆料均匀涂覆在基膜表面形成涂层,烘干,收卷,得到挤出浆料涂覆隔膜,用在线厚度检测仪检测基膜厚度、涂层厚度和挤出浆料涂覆隔膜的厚度,所述涂层的厚度由垫片5的厚度决定。
本实施例中,所述浆料的制备方法,包括以下步骤,在分散机中,将去离子水和硅酸盐类溶液,于25℃分散10min(分散机的功率为1800w),加入陶瓷氧化铝粉,于25℃分散180min(分散机的功率为1800w),再加入羧甲基纤维素钠溶液、水性聚丙酸改性树脂和聚醚改性有机硅表面活性剂,于25℃分散30min(分散机的功率为600w),得到所述浆料,其中,按质量份数计,所述去离子水、硅酸盐类溶液、陶瓷氧化铝粉、羧甲基纤维素钠溶液、水性聚丙酸改性树脂和聚醚改性有机硅表面活性剂的比为60:0.5:24:10:5:0.5,所述浆料的粒径为D90:1.53,粘度为20cp,固含量为26%。
实施例4
一种挤出浆料涂覆隔膜的涂覆方法,本涂覆方法用到实施例1所述的挤出浆料涂覆隔膜的装置,包括以下步骤,将搅拌好的浆料从浆料罐依次通过螺杆泵和除磁过滤装置进入进液口9,打开回液阀,调节所述回液阀大小至88%,将浆料从进液口9经过所述垫片5到达回液口8回到浆料罐中,持续20~30min,以排净上模1和下模2之间的空气,将回液阀调小至30%,所述浆料从上模1和下模2之间均匀挤出,此时开启涂布机,调节车速至60m/min,进行涂覆,并调整模唇与基膜的接触面,以使浆料均匀涂覆在基膜表面形成涂层,烘干,收卷,得到挤出浆料涂覆隔膜(如图3所示),用在线厚度检测仪检测基膜厚度、涂层厚度和挤出浆料涂覆隔膜的厚度,所述涂层的厚度由垫片5的厚度决定。
本实施例中,所述浆料的制备方法,包括以下步骤,在分散机中,将去离子水和硅酸盐类溶液,于25℃分散10min(分散机的功率为1200w),加入勃姆石粉,于25℃分散180min(分散机的功率为1800w),再加入羧甲基纤维素钠溶液、水性聚丙酸改性树脂和聚醚改性有机硅表面活性剂,于25℃分散30min(分散机的功率为600w),得到所述浆料,其中,按质量份数计,所述去离子水、硅酸盐类溶液、陶瓷氧化铝粉、羧甲基纤维素钠溶液、水性聚丙酸改性树脂和聚醚改性有机硅表面活性剂的比为56:0.3:30:10:3:0.7,所述浆料的粒径为D90:1.34,粘度为45cp,固含量为32%。
对比例1
本实施例中,所述浆料的制备方法,包括以下步骤,在分散机中,将去离子水和硅酸盐类溶液,于25℃分散10min(分散机的功率为1800w),加入陶瓷氧化铝粉,于25℃分散180min(分散机的功率为1800w),再加入羧甲基纤维素钠溶液、水性聚丙酸改性树脂和聚醚改性有机硅表面活性剂,于25℃分散30min(分散机的功率为600w),得到所述浆料,其中,按质量份数计,所述去离子水、硅酸盐类溶液、陶瓷氧化铝粉、羧甲基纤维素钠溶液、水性聚丙酸改性树脂和聚醚改性有机硅表面活性剂的比为47:0.5:38:10:4:0.5,所述浆料的粒径为D90:1.45,粘度为45cp,固含量为45%。
本对比例的涂覆方法与实施例2的涂覆方法相同。
对比例2
一种挤出浆料涂覆隔膜的涂覆方法,本涂覆方法用到实施例1所述的挤出浆料涂覆隔膜的装置,包括以下步骤,将搅拌好的浆料从浆料罐依次通过螺杆泵和除磁过滤装置进入进液口,所述浆料从上模和下模之间挤出(此时关闭回液口,使得进液量全部从挤出口挤出),此时开启涂布机,调节车速至60m/min,进行涂覆,并调整模唇与基膜的接触面,以使浆料均匀涂覆在基膜表面形成涂层,烘干,收卷,得到涂覆隔膜,用在线厚度检测仪检测基膜厚度、涂层厚度和涂覆隔膜的厚度,所述涂层的厚度由垫片的厚度决定,厚度不匀可通过微分头调整出料量调整厚度。
本对比例的浆料与实施例2所用浆料相同。
对比例3
使用实施例2中浆料,用常规凹版辊涂布方法.
将实施例2所得的挤出浆料涂覆隔膜进行取样检测(参数固定,设备稳定涂布,停机后拆除涂层膜3-5米取样)相应厚度,检测结果见图4。
由图4可知,实施例2得到的挤出浆料涂覆隔膜的厚度均匀。
将实施例2~4所得挤出浆料涂覆隔膜以及对比例1~3所得涂覆隔膜进行测试,测试结果如表1、2和3所示。
表1
Figure BDA0004132178080000061
表2
Figure BDA0004132178080000062
Figure BDA0004132178080000071
由表1和表2可知,本发明的涂覆方法和微凹版辊涂布基本相同。
表3
Figure BDA0004132178080000072
由表3可知,实施例所提供的涂覆方法可适用于多种浆料,挤出浆料涂覆隔膜的装置可调整性强,稳定性好。
以上对本发明做了示例性的描述,应该说明的是,在不脱离本发明的核心的情况下,任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种挤出浆料涂覆隔膜的装置,其特征在于,包括上模和下模,所述上模和下模通过铰链连接,所述下模上设置供浆料进入的进液口,所述上模和下模之间设有垫片以使得两者之间形成间隙,所述上模和下模前侧为模唇,所述模唇上形成有供浆料流出的涂布狭缝,所述上模上设有供浆料流出的回液口,所述回液口上设有回液阀,所述上模的上安装多个微分头以调节所述间隙的大小。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述上模和下模通过连接块连接,以使上模和下模连接更加紧密,以防发生微小错位。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,在所述进液口处安装进液管,所述进液管的末端和下模之间设置密封垫片。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述微分头呈一字排布设置在所述上模上,排布方向和所述涂布狭缝的延伸方向相同。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,在所述下模的上表面开设压块槽,将所述垫片通过压块压在上模的下表面,所述压块嵌装在所述压块槽中。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,在所述进液口连接有一螺杆泵,在螺杆泵上安装有除磁过滤装置。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述回液口与一浆料罐连通。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,在所述下模上安装垫块,在所述铰链的上端安装竖直管。
9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,在所述上模和下模上连接有阶梯块,以使上模和下模位于同一竖直平面内。
10.一种挤出浆料涂覆隔膜的涂覆方法,其特征在于,包括以下步骤,将搅拌好的浆料从浆料罐依次通过螺杆泵和除磁过滤装置进入进液口,打开回液阀,调节所述回液阀大小至80~100%,将浆料从进液口经过所述垫片到达回液口回到浆料罐中,持续10~15min,以排净上模和下模之间的空气,将回液阀调小至30~80%,旋转微分头调整浆料的挤出量,所述浆料从上模和下模之间均匀挤出,此时开启涂布机,调节车速,进行涂覆,并调整上模和下模与基膜的接触面,以使浆料均匀涂覆在基膜表面形成涂层,烘干,收卷,得到挤出浆料涂覆隔膜,所述涂层的厚度由垫片的厚度决定。
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