CN202290500U - 涂层内热干燥法锂离子电池极片涂布机 - Google Patents

涂层内热干燥法锂离子电池极片涂布机 Download PDF

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Abstract

本发明是要提供一种改进现有的涂布机传热方式，克服现有涂布机涂层干燥方式和铜箔缺乏预处理的缺陷的技术方案，给出一种涂层内热干燥法锂离子电池极片涂布机，由铜箔放卷筒、张力调节棍、铜箔导辊、铜箔、涂层极片、恒稳加热箱、浆料槽、主棍、逗号棍、背棍、热棍、喷气烘箱、极片收卷筒、极片张力平衡棍、极片导辊、机柜等组成，使涂布工艺在涂布前对铜箔进行除水，预热，并且改进铜箔与电池浆料涂层传热方式，使其克服现有涂布机存在的皮干瓤湿的不良极片涂层缺陷。

Description

涂层内热干燥法锂离子电池极片涂布机
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池制造技术，特别是涂层内热干燥法锂离子电池极片涂布机。 
背景技术
锂离子电池制造工艺中，正负极极片涂布工艺是十分重要的环节，涂布工艺的干扰因素十分复杂，实践中发现同一种材料在同一台涂布机，不同时间段操作，会出现不同的涂布质量，生产过程还发现，不同的环境湿度，会使铜箔表面水分附着量不同，不同的环境温度，会使涂层极片含湿量不同，同批主、辅材料，同样操作出现涂层附着力差异，造成这些问题原因与现有的涂布机缺陷有关，现有的涂布机在涂布前没有对基材进行含水分量识别和控制，由于铜箔比热小，很容易凝结空气中的水分，当铜箔表面凝结一层水分即进行涂布时，显然，影响了电池浆料与铜箔表面的接触结合，而且水分和电池浆料中的有机溶剂NMP相比，其蒸发温度高，更难从铜箔表层蒸发出去，影响了涂层干燥质量，也就影响了涂层与铜箔的附着力，此外，由于铜箔比热小，相对温度比较低，而电池浆料总是处于不停地搅拌状态，搅拌做功使电池浆料的温度趋于上升趋势，即，形成了电池浆料的温度高于铜箔温度，低于电池浆料的铜箔与电池浆料接触时，容易出现电池浆料冷凝现象，一旦发生冷凝，原来处于分散状态的粘合剂就形成分散不匀，分散不匀是影响涂层质量的原因之一。 
其次，现有的涂布机的干燥方法存在传热方式缺陷，涂布机干燥过程，是涂层的表层先受热风吹拂，传热方式是从表层向内层传导，内层向铜箔传导，这样传热方式，使电池浆料表层的溶剂优先蒸发，造成表层结皮现象，表层结皮现象形成之后，使内层的溶剂蒸发难度增大，造成了皮干瓤湿的不良极片涂层，皮干瓤湿的不良极片涂层，在下道轧片工序非常容易出现涂层层状脱落，改进现有的涂布机传热方式，改进涂布前对铜箔进行即时除水处理，是提高锂离子电池极片重要途径。 
发明内容
本发明是要提供一种改进现有的涂布机传热方式，克服现有涂布机涂层干燥方式的缺陷，和克服现有涂布机在涂布前没有对铜箔即时除水处理的缺陷的技术方 案，给出一种涂层内热干燥法锂离子电池极片涂布机，使涂布工艺在涂布前对铜箔进行除水，预热，并且改进铜箔与电池浆料涂层传热方式，克服现有涂布机存在的皮干瓤湿的不良极片的缺陷。 
实现本发明的技术方案，为了使铜箔避免表面带有水分，在涂布机机柜的铜箔入口处安装恒温加热器，恒温加热器设有一个铜箔通道，当铜箔进入该通道后，被恒温加热器内的分布在铜箔两面的热板加热器对铜箔的两面同时加热，铜箔被加热后其表面的水分即被加热蒸发，为了使铜箔进入涂布电池浆料料槽区不会发生电池浆料冷凝现象，需要将铜箔进一步加热使其温升，使铜箔表面温度高于电池浆料温度，在恒温加热器出口处安装热棍，铜箔贴附在热棍的表面流动，使铜箔加热，热棍上方安装背棍，背棍与主棍贴近安装，主棍上方安装逗号棍，主棍贴近浆料槽安装，被加热的铜箔一经离开热棍即进入料槽区涂布，此时，高于电池浆料温度的铜箔对电池浆料加热，电池浆料被加热后，电池浆料中的粘合剂成分就会进一步溶解，而不会因铜箔温度低于电池浆料，两相物质一经接触，使电池浆料中的粘合剂成分发生冷凝现象，经涂布后的涂层极片进入喷气烘箱，喷气烘箱连接机柜安装，能使涂层极片快速到达喷气烘箱的加热区，喷气烘箱为节段结构，喷气烘箱实际需要节段数量，根据产能大小增减，产能大则需要更多节，喷气烘箱出口处依次安装极片导辊，极片张力平衡棍，极片收卷筒，经过干燥的极片由极片收卷筒收卷。 
为了使涂层极片在干燥过程的初始阶段湿态的涂层表面不产生结皮现象，需要满足涂层从内向外的热传导方式，改进现有的涂布机干燥过程是表层先受热风吹拂，传热方式是从表层向内传导，这样的传热方式，使电池浆料表层的溶剂优先蒸发，造成表层结皮现象，表层结皮现象形成之后，使内层的溶剂蒸发难度增大，造成了皮干瓤湿的不良极片涂层，为了克服皮干瓤湿的不良现象，必须使传热方式按照从内向外的热传导方式，使涂层内部的溶剂优先蒸发，为了实现从内向外的热传导方式，将鼓风机安装在喷气烘箱的底部，鼓风机出口方向安装烘箱加热器，烘箱加热器上方安装喷气微孔板，喷气微孔板上方安装箱式气道，箱式气道上方是排气口，当涂层极片已经进入烘箱，来自喷气微孔板的热气流就吹喷在涂层极片的底面一侧，而涂层是在铜箔的上面，热气流优先使铜箔加热，铜箔再对与其接触面涂层加热，此时铜箔相当一个对涂层浆料的加热器，这样就达到了从 内向外的热传导目的，也就达到了涂层靠近铜箔层的溶剂优先蒸发，避免了表层的先受热风吹拂，优先表层的溶剂蒸发，造成皮干瓤湿的不良极片涂层，为了使铜箔能均匀受热，喷气微孔板的微孔需要均匀分布，微孔的孔径需要小于2mm，微孔的孔间距小于25mm，喷气微孔板的上方是箱式气道，箱式气道的上方是排气口，从涂层蒸发的含溶剂气体经排气口排出，由于从涂层蒸发的湿蒸气与喷气微孔板吹出热气体混合，降低了喷气微孔板吹出气体温度，箱式气道的温度低于涂层极片与喷气微孔板之间的温度，两侧温度始终保持温度差，使加热蒸发从内向外的热传导方式保持稳定的过程。 
为了使温度均匀，烘箱加热器采用蒸汽加热，或电加热的恒稳加热器。 
为了使铜箔在进入涂布前除尽表面水分，需要使铜箔两面受热均匀，恒稳加热器，由上、下两只热板加热器构成铜箔通道，上、下两只热板加热器安装于上、下两只箱罩之间，热板加热器采用蒸汽加热，或电加热。 
为了使铜箔在涂布时能与电池浆料更好的结合，避免电池浆料与铜箔接触时发生冷凝，将铜箔进一步加热是采用热棍接触加热方式，热棍的径向外套是棍套，棍套内壁与环形加热器之间灌注导热油，环形加热器将导热油加热，导热油将棍套加热，环形加热器安装于转轴径向，环形加热器采用蒸汽加热，或电加热。 
锂离子电池涂层极片生产中使用的基材除了使用铜箔外还包括采用铝箔材料作为极片基材，使用铝箔作为基材在本技术方案中同样适用。 
本发明技术方案的积极意义 
涂层内热干燥法锂离子电池极片涂布机，改进了现有的涂布机传热方式，克服现有涂布机涂层干燥方式的传热缺陷和铜箔涂布前没有除水处理的缺陷的技术方案，给出一种涂层内热干燥法锂离子电池极片涂布机，使涂布工艺在涂布前对铜箔进行除水，预热，并且改进铜箔与电池浆料涂层传热方式，使其克服现有涂布机存在的皮干瓤湿的不良极片涂层的缺陷，提高了锂离子电池的产品质量。 
附图说明
图1是本发明涂层内热干燥法锂离子电池极片涂布机结构示意图； 
图1中，铜箔放卷筒1-1、张力调节棍1-2、铜箔导辊1-3、铜箔2-1、涂层极片2-2、恒稳加热箱3、浆料槽4、主棍5、逗号棍6、背棍7、热棍8、喷气烘箱9、极片收卷筒10-1、极片张力平衡棍10-2、极片导辊10-3、机柜11、铜箔 入口11-1； 
图2是喷气烘箱9的结构示意图； 
图2中，鼓风机9-1、烘箱加热器9-2、喷气微孔板9-3、箱式气道9-4、排气口9-5、涂层极片2-2； 
图3是恒温加热器3结构示意图； 
图3中，箱罩3-1、热板加热器3-2、铜箔2-1； 
图4是热棍8结构示意图； 
图4中，棍套8-1、导热油8-2、环形加热器8-3、转轴8-4、铜箔2-1； 
具体实施方式
参照图1，机柜11的铜箔入口11-1处安装恒温加热器3，恒稳加热器3出口安装热棍8，热棍8上方安装背棍7，背棍7与主棍5贴近安装，主棍5上方安装逗号棍6，主棍5贴近浆料槽4安装，四节喷气烘箱9连接机柜11安装，喷气烘箱9实际需要数量根据产能大小增减，产能大则需要更多节，喷气烘箱9出口处依次安装极片导辊10-3、极片张力平衡棍10-2、极片收卷筒10-1； 
参照图2，鼓风机9-1安装在喷气烘箱9的底部、鼓风机9-1出口方向安装烘箱加热器9-2、烘箱加热器9-2上方安装喷气微孔板9-3、喷气微孔板9-3上方安装箱式气道9-4，箱式气道9-4上方是排气口9-5； 
参照图3，恒温加热器(3)的上、下两只热板加热器(3-2)安装于上、下两只箱罩(3-1)之间。 
参照图4，热棍8的径向外套是棍套8-1，棍套8-1与环形加热器8-3之间灌注导热油8-2，环形加热器8-3安装于转轴8-4径向； 
使用方法：将锂离子电池负极材料盛入浆料槽4，铜箔2-1从铜箔放卷筒1-1出卷，径张力调节棍1-2下垂重力调节铜箔2-1的张力，然后径铜箔导辊1-3，进入恒稳加热箱3，再绕热棍8，通过主棍5，即涂上锂离子电池负极材料涂层，涂层厚度由调节逗号棍6与主棍5之间间隙决定，涂上锂离子电池负极材料涂层的铜箔2-1即为涂层极片2-2，涂层极片2-2经极片收卷筒10-1收卷牵引进入喷气烘箱9，涂层极片2-2的上方是锂离子电池负极材料涂层下方是铜箔2-1材质裸面，或是前道工序已经涂上的干燥涂层，涂层极片2-2下方由鼓风机9-1鼓出经过烘箱加热器9-2加热的气流径喷气微孔板9-3喷出，涂层极片2-2的受热面 是铜箔2-1材质裸面，或是前道工序已经涂上的干燥涂层面，热量经过传导，从铜箔2-1材质传导至新涂层与铜箔2-1材质结合层，因此，涂层是从内热至涂层表面，新涂层与铜箔2-1材质结合区温度高于新涂层外侧表面，这样就避免新涂层外侧表面先受热溶剂蒸发结皮现象，由于喷气微孔板9-3喷气流的浮力作用，涂层极片2-2在箱式气道9-4内是浮起流动状态，这样就避免了前道工序已经涂上的干燥涂层与老式涂布机传动导辊的摩檫损伤，铜箔2-1在进入主棍5涂覆前已经经过恒稳加热箱3预热除去水分，再经过热棍8加热，使铜箔2-1在与电池浆料结合时处于热态，这样可以避免电池浆料被冷凝，通过对铜箔2-1的预热和改善涂层极片2-2热传导方式能有效改善涂层极片2-2的品质，从而提高锂离子电池产品质量。 

Claims (2)

1.一种涂层内热干燥法锂离子电池极片涂布机主要由机柜(11)的铜箔入口(11-1)处安装恒稳加热器(3)，恒稳加热器(3)出口安装热棍(8)，热棍(8)上方安装背棍(7)，背棍(7)与主棍(5)相切安装，主棍(5)上方安装逗号棍(6)，主棍(5)贴近浆料槽(4)安装，喷气烘箱(9)连接机柜(11)安装，喷气烘箱(9)出口处依次安装极片导辊(10-3)、极片张力平衡棍(10-2)、极片收卷筒(10-1)组成，其特征是：恒温加热器(3)的上、下两只热板加热器(3-2)安装于上、下两只箱罩(3-1)之间。
2.按权利要求1所述的涂层内热干燥法锂离子电池极片涂布机其特征是：喷气烘箱(9)底部安装鼓风机(9-1)，鼓风机(9-1)出口方向安装烘箱加热器(9-2)，烘箱加热器(9-2)上方安装喷气微孔板(9-3)，喷气微孔板(9-3)上方安装箱式气道(9-4)，箱式气道(9-4)上方是排气口(9-5)。 
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