CN202490743U - 一种间隙挤压涂布系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于锂离子电池制造设备技术领域，尤其涉及一种间隙挤压涂布系统，包括依次连接的中转罐、气动泵、过滤装置，保温缓存罐、螺杆泵、间隙阀机构，以及挤压涂布装置。相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：一是操作简单；二是涂布速度快；三是涂膜一致性和稳定性高，由于本实用新型采用了保温缓存罐，保证了浆料的顺畅流动性，同时采用高精密计量型螺杆泵输送浆料，进一步确保了涂膜尺寸、重量的稳定性和涂膜的均匀性；四是提高了涂膜的外观和品质，由于本实用新型增加了二级过滤器，很好的解决了涂膜颗粒、划痕、漏金属等问题，涂膜的外观和品质得到提高，从而提高了电池的电性能和安全性能。

Description

一种间隙挤压涂布系统

技术领域

本实用新型属于锂离子电池制造设备技术领域，尤其涉及一种间隙挤压涂布系统。

背景技术

近年来，锂离子电池由于具有高能量密度、高电压和低自放电率等优点，在许多领域得到了广泛的应用。

从结构上说，锂离子电池一般由正极极片、负极极片和电解液以及介于正极极片和负极极片之间以防止其短路的隔膜组成。正极极片一般是在铝箔上均匀涂布用于吸附/放出锂离子的含有如氧化钴锂等复合氧化物的活性层，负极极片一般是在铜箔上均匀涂布用于吸附/放出锂离子的含有碳质材料的活性层。正极极片和负极极片涂膜的均匀性、稳定性和涂膜的品质决定了电池电性能和安全性能的好坏。

目前采用的涂布方式分为挤压涂布和转移涂布，其中，间隙转移涂布的设备如图1所示，主要包括中转罐20、与中转罐20连接的气动泵21、过滤器23，连接于气动泵21和过滤器23之间的磁铁过滤器22，用于盛装过滤后浆料的料槽25，以及放置在料槽25内用于感应液位高度的液位感应器24，配合使用的涂辊26和背辊27，放置在背辊27上的基材以及置于涂辊26上方的刮刀28。使用时，涂辊26转动带动浆料，通过调整刮刀28的间隙来调节浆料转移量，并利用背辊27与涂辊26的相对转动、弹开闭合将浆料转移到基材上，然后通过干燥加热蒸发浆料中的溶剂，使固体物质粘结于基材上，制成正极极片和负极极片。

由于转移涂布需制作专用料槽25，调整刮刀28间隙，操作比较费时、繁琐，同时需要时常拆卸清洗，造成设备和涂布浆料的利用率不高；同时由于需要背辊27与涂辊26不断的弹开、闭合以实现间隙转移涂布，因为涂辊26和背辊27惯性较大，无法高频率运动，使得转移涂布速度受限，涂膜尺寸和重量稳定性较差，涂膜的均匀性也不高；此外，料槽25为敞开式，长时间涂布，浆料易污染和沉淀，涂膜易产生颗粒、划痕或漏金属，涂膜的外观和品质不高，影响电池的电性能和安全性能。

而挤压涂布的涂布精度比转移涂布的涂布精度高，但是，目前的挤压涂布只能进行连续涂布，不能实现按照工艺标准的要求的间隙涂布。为了得到间隙涂布的膜片，一般需要在挤压涂布完后采取刮粉操作，以刮除工艺要求的间隙位的粉料，如此既浪费原料，又耗时耗力。

有鉴于此，确有必要提供一种能够提高涂膜一致性和稳定性、涂布速度快、涂膜外观和品质好的间隙挤压涂布系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种能够提高涂膜一致性和稳定性、涂布速度快、涂膜外观和品质好的间隙挤压涂布系统。

为了实现上述目的，本实用新型所采用如下技术方案：

一种间隙挤压涂布系统，包括依次连接的中转罐、气动泵、过滤装置，保温缓存罐、螺杆泵、间隙阀机构，以及挤压涂布装置。

其中，保温缓存罐的特点是双层保温，并配以液位感应器、温度传感器、气动搅拌杆。安装在保温缓存罐上的液位感应器随时监控保温缓存罐内浆料液面高低，以确保保温缓存罐内浆料压力的稳定性，当液面低于设置的高度时，及时反馈给气动泵，气动泵工作，将浆料泵至保温缓存罐内，确保保温缓存罐内的浆料得到及时补充；温度传感器则对保温缓存罐内浆料的温度进行监控，以确保保温缓存罐内浆料温度的稳定性。

其中，螺杆泵则采用高精密计量型螺杆泵，采用该泵输送浆料，并配以进料压力传感器，其特点是通过进料压力传感器检测进料压力，实行闭环控制，无脉动，定量输送，供料压力和流量可随时调节控制。

其中，采用间隙阀机构(包括进料阀、回流阀、回流压力传感器、回流压力调节阀)实现间隙涂布，其特点是：进料阀和回流阀内设有密封闸门和传动导杆，传动导杆与其驱动装置(气缸或伺服电机)相连，通过传动导杆带动密封闸门实现进料阀和回流阀打开、闭合，来控制供料管路的通断，以实现对挤压头供料的间断控制，并通过回流管路将间歇涂布时多余的浆料输送回缓存罐；通过调节进料阀开闭的时间来决定涂膜的长度；通过回流压力调节阀调节回流压力，回流压力传感器来检测回流压力的大小，调节进料阀和回流阀传动导杆的行程以及回流阀延时闭合以实现涂膜的头尾削薄功能。

作为本实用新型间隙挤压涂布系统的一种改进，所述过滤装置包括与所述气动泵连接的磁铁过滤器以及位于所述磁铁过滤器和保温缓存罐之间的一级过滤器。

作为本实用新型间隙挤压涂布系统的一种改进，所述保温缓存罐内设有液位感应器、温度传感器和气动搅拌杆。

作为本实用新型间隙挤压涂布系统的一种改进，所述螺杆泵上还设有进料压力传感器。

作为本实用新型间隙挤压涂布系统的一种改进，所述螺杆泵和间隙阀机构之间还连接有二级过滤器。其中，二级过滤器的特点是采用聚丙烯材质滤芯，无金属杂质引入，深层过滤，提高软颗粒、粗大颗粒的过滤性能，多层滤网，过滤面积大、精度高，流量大，不会因为滤饼的形成、脱落发生过滤压力突变影响涂膜的尺寸和重量。

作为本实用新型间隙挤压涂布系统的一种改进，所述间隙阀机构包括进料阀、回流阀、与所述回流阀连接的回流压力传感器，以及回流压力调节阀。

作为本实用新型间隙挤压涂布系统的一种改进，所述进料阀和回流阀内设有密封闸门和传动导杆，所述传动导杆与驱动装置相连。

作为本实用新型间隙挤压涂布系统的一种改进，所述驱动装置为气缸或伺服电机。

作为本实用新型间隙挤压涂布系统的一种改进，所述挤压涂布装置包括背辊和与背辊匹配的挤压涂布头。其中，挤压涂布头则采用高精密挤压涂布头，并配以腔体压力传感器，挤压涂布头的模唇为高耐磨、耐腐硬质合金钢。

作为本实用新型间隙挤压涂布系统的一种改进，所述挤压涂布头上设有挤压腔体压力传感器和挤压垫片。其中，挤压垫片采用不锈钢垫片，其特点是根据不同的涂膜宽度和厚度选择不同宽度和厚度的挤压垫片。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：

一是操作简单，减少了传统间隙转移涂布中制作、清洗专用料槽的工序，提高了设备利用率；

二是涂布速度快，涂布速度可以提升到传统涂布速度的2～3倍；

三是涂膜一致性和稳定性高，由于本实用新型采用了双层保温的保温缓存罐，保证了浆料的顺畅流动性，同时采用高精密计量型螺杆泵输送浆料，进一步确保了涂膜尺寸、重量的稳定性和涂膜的均匀性；采用间隙阀实现了间断涂膜，同时对头尾削薄有很好的控制；

四是提高了涂膜的外观和品质，由于本实用新型增加了二级过滤器，很好的解决了涂膜颗粒、划痕、漏金属等问题，涂膜的外观和品质得到提高，从而提高了电池的电性能和安全性能。

附图说明

图1为现有技术中间隙转移涂布的设备的结构示意图；

图2为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图，对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

请参见图2，本实用新型一种间隙挤压涂布系统，包括依次连接的中转罐1、气动泵2、过滤装置3，保温缓存罐4、螺杆泵5、间隙阀机构6，以及挤压涂布装置7。

其中，保温缓存罐4的特点是双层保温，螺杆泵5则采用高精密计量型螺杆泵，采用该泵输送浆料，并配以进料压力传感器51，其特点是通过进料压力传感器51检测进料压力，实行闭环控制，无脉动，定量输送，供料压力和流量可随时调节控制。

其中，所述过滤装置3包括与所述气动泵2连接的磁铁过滤器31以及位于所述磁铁过滤器31和保温缓存罐4之间的以及一级过滤器32。

所述保温缓存罐4内设有液位感应器41、温度传感器42和气动搅拌杆43。

所述螺杆泵5上还设有进料压力传感器51。

所述螺杆泵5和间隙阀机构6之间还连接有二级过滤器8。

所述间隙阀机构6包括进料阀61、回流阀62、与所述回流阀62连接的回流压力传感器63，以及回流压力调节阀64。

所述进料阀61和回流阀62内设有密封闸门65和传动导杆66，所述传动导杆66与驱动装置67相连。

所述驱动装置67为气缸或伺服电机。

所述挤压涂布装置7包括背辊71和与背辊71匹配的挤压涂布头72。

所述挤压涂布头72上设有挤压腔体压力传感器73和挤压垫片74。挤压涂布头72则采用高精密挤压涂布头72，挤压涂布头72的模唇为高耐磨、耐腐硬质合金钢。

实际使用时，先将搅拌好的浆料置于中转罐1中保温慢搅，以确保浆料均匀稳定，不沉淀，需要浆料时气动泵2启动，经过磁铁过滤器31过滤掉浆料中影响电池安全性能的铁性杂质，再经一级过滤器32过滤掉浆料中大的颗粒，浆料被泵至保温缓存罐4内保温慢搅，安装在保温缓存罐4上的液位感应器41随时监控保温缓存罐4内浆料的液面高低，以确保保温缓存罐4内浆料压力的稳定性，当液面低于设置的高度时，及时反馈给气动泵2，气动泵2工作，将浆料泵至保温缓存罐4内，确保保温缓存罐4内的浆料得到及时补充。需要涂布时螺杆泵5开始启动将保温缓存罐4内的浆料稳定、无脉动的泵出，通过进料压力传感器51检测螺杆泵5出料压力大小以便进行实时调节，浆料经二级过滤器8进一步过滤掉浆料中的杂质和大颗粒后进入进料阀61，进料阀61中的传动导杆66在其驱动装置67(气缸或伺服电机)作用下带动密封闸门65打开，浆料进入挤压涂布头72内，经挤压垫片74开口涂布至基材表面，背辊71转动带动基材实现连续涂布，通过调节进料阀61开闭的时间来决定涂膜的长度，通过挤压垫片74的宽度来决定涂膜的宽度，通过挤压腔体压力传感器73监控挤压涂布头72腔体内的压力，以决定选取最合适厚度的挤压垫片74，过涂膜间隙时，进料阀61中的传动导杆66在其驱动装置67(气缸或伺服电机)作用下带动密封闸门65闭合，回流阀62中的传动导杆66在其驱动装置67(气缸或伺服电机)作用下带动密封闸门65打开，浆料回流至保温缓存罐4内，以此循环，实现连续的间隙挤压涂布。

在锂电行业中，为防止电池析锂带来安全隐患，故在负极涂膜过程中需要对头尾进行削薄，通过回流压力调节阀64调节回流压力，回流压力传感器63来监控回流压力的大小，调节进料阀61和回流阀62传动导杆66的行程，以及回流阀62延时闭合来实现涂膜的头尾削薄功能。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种间隙挤压涂布系统，其特征在于：包括依次连接的中转罐(1)、气动泵(2)、过滤装置(3)，保温缓存罐(4)、螺杆泵(5)、间隙阀机构(6)，以及挤压涂布装置(7)。

2.根据权利要求1所述的间隙挤压涂布系统，其特征在于：所述过滤装置(3)包括与所述气动泵(2)连接的磁铁过滤器(31)以及位于所述磁铁过滤器(31)和保温缓存罐(4)之间的一级过滤器(32)。

3.根据权利要求1所述的间隙挤压涂布系统，其特征在于：所述保温缓存罐(4)内设有液位感应器(41)、温度传感器(42)和气动搅拌杆(43)。

4.根据权利要求1所述的间隙挤压涂布系统，其特征在于：所述螺杆泵(5)上还设有进料压力传感器(51)。

5.根据权利要求1所述的间隙挤压涂布系统，其特征在于：所述螺杆泵(5)和间隙阀机构(6)之间还连接有二级过滤器(8)。

6.根据权利要求1所述的间隙挤压涂布系统，其特征在于：所述间隙阀机构(6)包括进料阀(61)、回流阀(62)、与所述回流阀(62)连接的回流压力传感器(63)，以及回流压力调节阀(64)。

7.根据权利要求6所述的间隙挤压涂布系统，其特征在于：所述进料阀(61)和回流阀(62)内设有密封闸门(65)和传动导杆(66)，所述传动导杆(66)与驱动装置(67)相连。

8.根据权利要求7所述的间隙挤压涂布系统，其特征在于：所述驱动装置(67)为气缸或伺服电机。

9.根据权利要求1所述的间隙挤压涂布系统，其特征在于：所述挤压涂布装置(7)包括背辊(71)和与背辊(71)匹配的挤压涂布头(72)。

10.根据权利要求9所述的间隙挤压涂布系统，其特征在于：所述挤压涂布头(72)上设有挤压腔体压力传感器(73)和挤压垫片(74)。

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