CN206742387U - 拉伸机构及辊压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种拉伸机构以及辊压装置。拉伸机构用于对带材进行拉伸，带材具有基材以及设置在基材的至少一个表面上的沿纵向延伸的至少一个覆层，基材具有使基材的部分表面露出并沿纵向延伸的至少一个露出区，各露出区位于对应一个覆层的横向侧且与对应一个覆层相邻，拉伸机构包括：浮动辊，用于调整从浮动辊上经过的带材的张力。拉伸机构还包括：加热器，与浮动辊相对，用于对从浮动辊和加热器之间通过的带材的对应侧加热；和/或浮动辊为热辊。辊压装置包括：辊压机构，包括相对设置的压辊和背辊，用于对带材进行辊压。辊压装置还包括：根据本实用新型第一方面所述的拉伸机构，设置在辊压机构的上游和/或下游。

Description

拉伸机构及辊压装置

技术领域

本实用新型涉及材料加工领域，具体涉及一种拉伸装置及辊压装置。

背景技术

目前锂电池能量密度是各锂电池厂商能否立足的根本，由此而衍生出了在锂电池新材料领域的快速发展及改进，越来越多的锂电池厂商都在开发更高压实密度的材料，材料的变更势必造成制造工艺的变更及设备的改进。

为了解决高产能的需求，涂布及辊压装置的辊压基本采用多条纵向斑马极片连续生产的方式以达到更高的生产效率。

图1A和图1B示出了条纹(即斑马线)设置覆层的带材的一实施例。带材3具有基材31以及设置在基材31的至少一个表面上的沿纵向连续延伸的至少一个覆层32，基材31具有使基材31的部分表面露出并沿纵向延伸的露出区311。

在锂电池中，图1A和图1B的带材3对应锂电池的极片，基材31对应极片的集流体，覆层32对应活性物质层并例如采用涂布方式设置。

辊压装置包括辊压机构，辊压机构具有相对设置的压辊和背辊，压辊和背辊配合，以对覆层32进行高压实密度辊压，从而获得高压实密度的极片，但是这会导致在基材31的在覆层32所处区域内的部分在辊压过程中延伸严重而基材31的与露出区311对应的部分在辊压过程中并未达到延伸，从而带材3在覆层32所处区域内的部分和与露出区311对应的部分之间的延伸均匀性非常差，进而容易导致辊压后的极片打皱、极片不平整等等一系列问题，甚至导致后续的生产工序(例如卷绕)无法正常进行。

针对具有覆层32和露出区311的带材3采用辊压机构进行高压实密度辊压时，无论带材3为锂电池的极片还是带材3为其它应用领域中的材料，均会存在同样的上述问题，这些问题亟待需要改进。

针对这些问题，目前使用的是加大辊压机构的压辊和背辊的辊径来降低基材31的在覆层32所处区域内的部分延伸。加大辊径对基材31的覆层32所处区的部分延伸的改进相当甚微，带来的高设备成本、高难度的日常维护、更高的厂房高度、更高的承重需求等等都势必增加产品的制造成本。

此外，在辊压装置中通常设置拉伸机构，拉伸机构通常设置在辊压机构的下游，拉伸机构用于对带材3进行拉伸，进而通过拉伸机构的拉伸作用，改善辊压机构辊压后的带材3的延伸均匀性，进而达到降低甚至消除带材打皱的效果，但是通常拉伸机构是整个在常温下工作，其对延伸均匀性的改善效果依然有待提高。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种拉伸装置及辊压装置，其能改善基材的在覆层所处区域内的部分和基材的与露出区对应的部分之间的延伸均匀性，从而有效地降低甚至消除带材的打皱，进而提高带材的平整性。

为了实现上述目的，在第一方面，本实用新型提供了一种拉伸机构，其用于对带材进行拉伸，带材具有基材以及设置在基材的至少一个表面上的沿纵向延伸的至少一个覆层，基材具有使基材的部分表面露出并沿纵向延伸的至少一个露出区，各露出区位于对应一个覆层的横向侧且与对应一个覆层相邻，拉伸机构包括：浮动辊，用于调整从浮动辊上经过的带材的张力。拉伸机构还包括：加热器，与浮动辊相对，用于对从浮动辊和加热器之间通过的带材的对应侧加热；和/或浮动辊为热辊。

为了实现上述目的，在第二方面，本实用新型提供了一种辊压装置，其包括：辊压机构，包括相对设置的压辊和背辊，用于对带材进行辊压。辊压装置还包括：根据本实用新型第一方面所述的拉伸机构，设置在辊压机构的上游和/或下游。

本实用新型的有益效果如下：

在根据本实用新型的拉伸机构和辊压装置中，加热器可以对带材整体或仅基材的与露出区对应的部分进行加热，从而降低基材整体或基材的与露出区对应的部分的屈服应力，进而对基材的与露出区对应的部分拉伸变得更容易，从而能改善带材在覆层所处区域内的部分和与露出区对应部分之间的延伸均匀性，从而有效地降低甚至消除带材的打皱，提高带材的平整性；由于浮动辊为热辊，使基材的整体温度升高，降低基材的屈服应力，即发生同等变形所需应力减小，从而降低基材的与露出区对应的部分的拉伸变得变得更容易，从而能改善带材在覆层所处区域内的部分和与露出区对应的部分之间的延伸均匀性，从而有效地降低甚至消除带材打皱，提高带材的平整性。

附图说明

图1A是带材的一实施例的俯视图。

图1B是图1A的沿A-A线作出的截面图。

图2A是带材的另一实施例的俯视图。

图2B是带材的又一实施例的俯视图。

图2C是带材的再一实施例的俯视图。

图2D是带材的还一实施例的俯视图。

图2E是带材的仍一实施例的俯视图。

图2F是带材的另一实施例的俯视图。

图3是根据本实用新型的辊压装置的示意图。

图4是根据本实用新型的拉伸机构的浮动辊的俯视图。

图5是根据本实用新型的拉伸机构的浮动辊的侧视图。

图6示出浮动辊与带材之间相互作用关系。

其中，附图标记说明如下：

1辊压机构 222压紧辊

11压辊 23加热器

12背辊 24牵引辊

2拉伸机构 25导辊

21浮动辊 26张力检测机构

211辊体 261张力辊

212环形凸部 262传感器

2121轴向侧面 3带材

2122径向顶面 31基材

213环形接触部 311露出区

22张力隔断单元 32覆层

221主动辊

具体实施方式

现在参照附图来详细说明根据本实用新型的拉伸机构和辊压装置。

首先说明根据本实用新型第一方面的拉伸机构。

参照图1A至图6，根据本实用新型的拉伸机构2用于对带材3进行拉伸，带材3具有基材31以及设置在基材31的至少一个表面上的沿纵向延伸的至少一个覆层32，基材31具有使基材31的部分表面露出并沿纵向延伸的至少一个露出区311，各露出区311位于对应一个覆层32的横向侧且与对应一个覆层32相邻。拉伸机构2包括：浮动辊21；用于调整从浮动辊21上经过的带材3的张力。其中，拉伸机构2还包括：加热器23，与浮动辊21相对，用于对从浮动辊21和加热器23之间通过的带材3的对应侧加热；和/或浮动辊21为热辊。

在根据本实用新型的拉伸机构2中，加热器23可以对带材3整体或仅基材31的与露出区311对应的部分进行加热，从而降低基材31整体或基材31的与露出区311对应的部分的屈服应力，进而对基材31的与露出区311对应的部分拉伸变得更容易，从而能改善带材3在覆层32所处区域内的部分和与露出区311对应部分之间的延伸均匀性，从而有效地降低甚至消除带材3的打皱，提高带材3的平整性；由浮动辊21为热辊，使基材31的整体温度升高，降低基材31的屈服应力，即发生同等变形所需应力减小，从而降低基材31的与露出区311对应的部分的拉伸变得变得更容易，从而能改善带材3在覆层32所处区域内的部分和与露出区311对应的部分之间的延伸均匀性，从而有效地降低甚至消除带材3打皱，提高带材3的平整性。其中，“和/或”的含义表述了要在浮动辊21处对带材3进行加热，无论是单独浮动辊21为热辊的直接加热方式、采用加热器23的单独间接加热还是采用二者一起加热的混合加热方式，均能达到上述效果。

根据本实用新型的拉伸机构2适用于任何形式的带材3。覆层32在基材31上的设置方式可以有各种方式。如图2A所示，基材31的同一个表面上仅有一个露出区31且仅有一个覆层2。如图2B所示，基材31的同一个表面上仅有两个露出区311且仅有一个位于两个露出区311之间的覆层32。如图2C所示，基材31的同一个表面上仅有两个露出区311且仅有一个位于两个露出区311之间的覆层32。如图2D、图2E、图1A以及图2F所示，基材31的同一个表面上具有以覆层32和露出区311沿横向交替布置的至少两个覆层32和至少两个露出区311。基材31的同一个表面上的各覆层32沿纵向连续延伸(如图1A、图2A、图2B、图2C、图2D以及图2E所示)或沿纵向间断延伸(如图2F所示))。此外，基材31的两个表面上均可以设置覆层32，此时，基材31的两个表面上的覆层32相对基材31可镜像对称和/或基材31的两个表面上的露出区311相对基材31镜像对称。

浮动辊21可以采用各种形式。在一实施例中，浮动辊21可为平辊。在另一实施例中，如图3所示，浮动辊21具有：辊体211，周面形成至少一个环形接触部213，各环形接触部213对应接触一个覆层32；以及至少一个环形凸部212，围绕辊体211设置在辊体211上并相对辊体211的周面径向向外凸出，各环形凸部212对应接触并拉伸基材31的与一个露出区311对应的部分，各环形凸部212位于对应一个环形接触部213的轴向侧且与对应一个环形接触部213相邻。当整体观察浮动辊21是，环形凸部212相对环形接触部213凸出而环形接触部213相对环形凸部212凹入，由此，这种形式的浮动辊21可以视为是凹凸辊。在拉伸机构2操作时，各环形凸部212对应接触并拉伸基材31的与一个露出区311对应的部分，各环形接触部213对应接触一个覆层32，从而使得带材3的在覆层32所处区域内的部分和与露出区311对应的部分之间的延伸均匀性得以提高，从而有效地降低甚至消除带材3的打皱，提高带材3的平整性。

优选地，环形接触部213的数量与带材3沿横向排列的覆层32的数量相同，环形凸部212的数量与带材3沿横向排列的露出区311的数量相同。

辊体211与环形凸部212可一体成型。可替代地，辊体211与环形凸部212分体成型。例如，各环形凸部212为胶带，胶带粘在辊体211，从而形成各环形凸部212。

参照图4，在一实施例中，各环形凸部212具有两个轴向侧面2121和一个径向顶面2122，各环形凸部212的两个轴向侧面2121可相对径向顶面2122倾斜。进一步地，各环形凸部212的两个轴向侧面2121相对径向顶面2122对称。各轴向侧面2121和径向顶面2122之间可以倒角，以使二者之间平滑过渡。同样地，各轴向侧面2121与辊体211之间也可以倒角，以使二者之间平滑过渡。

参照图5，各环形凸部212相对辊体211突出的径向尺寸大于等于30μm，这个突出的径向尺寸可以依据覆层32的厚度以及使得带材3的与露出区311对应的部分的拉伸程度来确定。

带材3在浮动辊21上的包角可以是具体情况来确定包角具有本领域标准术语含义，即带材3与浮动辊21接触弧所对的圆心角。接触弧越短，接触面间所产生的摩擦力总和也越小，会影响带材3传动的扭矩和拉伸。在一实施例中，带材3在浮动辊21上的包角大于等于60°。

在一实施例中，参照图3，拉伸机构2还包括：张力隔断单元22，与浮动辊21相邻，包括相对设置的对带材3形成张力隔断的主动辊221和压紧辊222。

压紧辊222将带材3压在主动辊221上并随主动辊221一起转动，从而进行张力隔断，避免带材3的张力在张力隔断单元22的上下游窜动，从而提高带材3的拉伸均匀性并进而降低甚至消除带材3的打皱且甚至避免带材3被拉断，从而提高带材3的优率和产品质量。

主动辊221可为热辊，也可为常温辊。优选主动辊221为热辊，由于主动辊221为热辊，使基材31的温度升高，降低基材31的屈服应力，即发生同等变形所需应力减小，进而对基材31的与露出区311对应的部分的拉伸变得更容易，能改善带材3在覆层32所处区域内的部分和与露出区311对应部分之间的延伸均匀性，从而有效地降低甚至消除带材3的打皱，提高带材3的平整性。

参照图3，压紧辊222位于主动辊221的下方。压紧辊222也可位于主动辊221的上方。当然，二者一起可以竖直、水平或倾斜布置，均可以按照实际需要来设置。此外，通常浮动辊21如图所示此处于张力隔断单元22的上方，但是，浮动辊21相对张力隔断单元22的位置可以按照实际需要进行调整。

压紧辊222可为胶辊。胶辊具有弹性，从而可将带材3柔性而非刚性地压贴在主动辊221上，而且能够缓冲并在一定程度上吸收主动辊221在实际操作中的运动波动。胶辊要求在40℃以上的环境中能长期稳定使用。

张力隔断单元22中的主动辊221的速度与浮动辊21的位置采用闭环PID控制。

参照图3，拉伸机构2还包括：两个牵引辊24，设置在张力隔断单元22和浮动辊21之间以使行进的带材形成S形。

两个牵引辊24可为热辊，也可为常温辊。优选地，两个牵引辊24均为热辊。由于两个牵引辊24均为热辊，使基材31的温度升高，降低基材31的屈服应力，即发生同等变形所需应力减小，进而对基材31的与露出区311对应的部分的拉伸变得更容易，能改善带材3在覆层32所处区域内的部分和与露出区311对应部分之间的延伸均匀性，从而有效地降低甚至消除带材3的打皱，提高带材3的平整性。

两个牵引辊24和张力隔断单元22的主动辊221优选在线速度上同步，保证带材3运行稳定，不被拉扯。

参照图3，拉伸机构2还包括：导辊25，位于浮动辊21的与张力隔断单元22相反的一侧。

导辊25可为热辊，也可为常温辊。优选地，导辊25为热辊。由于导辊25为热辊，使基材31的温度升高，降低基材31的屈服应力，即发生同等变形所需应力减小，进而对基材31的与露出区311对应的部分的拉伸变得更容易，能改善带材3在覆层32所处区域内的部分和与露出区311对应部分之间的延伸均匀性，从而有效地降低甚至消除带材3的打皱，提高带材3的平整性。

拉伸机构2还包括：张力检测机构26，设置在导辊25和浮动辊21之间。在一实施例中，张力检测机构26包括：张力辊261，用于接触带材3；以及传感器262，接触张力辊261，以检测带材3的张力。传感器262在100℃以上的环境中能长期稳定使用。张力检测机构26检测的张力值与的浮动辊21的压力采用闭环PID控制。

在根据本实用新型第一方面所述的拉伸机构2中，热辊可采用电加热或油加热。热辊的温度大于等于40℃。

加热器23采用红外加热、电磁加热、超声波加热。加热器23加热达到的温度大于等于40℃。

在根据本实用新型第一方面所述的拉伸机构2中，带材3可为极片，相应地基材31为集流体，覆层32为活性物质层。此时，极片为电化学储能装置的极片。电化学储能装置为二次电池或超级电容器。

其次说明根据本实用新型第二方面的辊压装置。

参照图3，根据本实用新型第二方面的辊压装置包括：辊压机构1，包括相对设置的压辊11和背辊12，用于对带材3进行辊压。其中，辊压装置还包括：根据本实用新型第一方面所述的拉伸机构2，设置在辊压机构1的上游和/或下游。

当辊压机构1的上游设置有拉伸机构2时，上游的拉伸机构2能够在辊压机构1对带材3进行辊压之前使得带材3的基材31预加热，降低基材31的屈服应力，进而使得辊压机构1对带材3进行辊压时带材3在覆层32所处区域内的部分和与露出区311对应的部分之间的延伸均匀性得到改善，有效地降低甚至消除带材3的打皱，从而使带材3更平整地进入辊压机构1。

当辊压机构1的下游设置有拉伸机构2时，下游的拉伸机构2能够对辊压机构1辊压后的带材3再加热，进一步降低基材31的屈服应力并消除基材内的辊压时形成的残余应力，以从而能够进一步改善辊压机构1处理后的带材3的延伸均匀性，从而进一步有效地降低甚至消除带材3的打皱，提高带材31的平整性，进而有利于后续的收卷以及进一步加工。

优选地，压辊11和背辊12均为热辊。由于压辊11和背辊12均为热辊，使基材31的温度升高，降低基材31的与露出区311对应的部分的屈服应力，即发生同等变形所需应力减小，进而对基材31的与露出区311对应的部分的拉伸变得更容易，从而能改善带材3在覆层32所处区域内的部分和与露出区311对应的部分之间的延伸均匀性，从而有效地改善打皱程度，提高带材31的平整性。

压辊11和背辊12可采用电加热或油加热。压辊11和背辊12加热的温度大于等于40℃。

如图3所示，在一实施例中，辊压机构1的上游和下游各设置一个拉伸机构2且两个拉伸机构2相对2相对彼此镜像。相对彼此镜像指的是一个拉伸机构2的组成部件相对另一个拉伸机构2的组成部件呈镜像。

Claims (12)

1.一种拉伸机构(2)，用于对带材(3)进行拉伸，带材(3)具有基材(31)以及设置在基材(31)的至少一个表面上的沿纵向延伸的至少一个覆层(32)，基材(31)具有使基材(31)的部分表面露出并沿纵向延伸的至少一个露出区(311)，各露出区(311)位于对应一个覆层(32)的横向侧且与对应一个覆层(32)相邻，拉伸机构(2)包括：

浮动辊(21)，用于调整从浮动辊(21)上经过的带材(3)的张力，其特征在于，

拉伸机构(2)还包括：加热器(23)，与浮动辊(21)相对，用于对从浮动辊(21)和加热器(23)之间通过的带材(3)的对应侧加热；和/或

浮动辊(21)为热辊。

2.根据权利要求1所述的拉伸机构(2)，其特征在于，浮动辊(21)具有：

辊体(211)，周面形成至少一个环形接触部(213)，各环形接触部(213)对应接触一个覆层(32)；以及

至少一个环形凸部(212)，围绕辊体(211)设置在辊体(211)上并相对辊体(211)的周面径向向外凸出，各环形凸部(212)对应接触并拉伸基材(31)的与一个露出区(311)对应的部分，各环形凸部(212)位于对应一个环形接触部(213)的轴向侧且与对应一个环形接触部(213)相邻。

3.根据权利要求2所述的拉伸机构(2)，其特征在于，各环形凸部(212)为胶带。

4.根据权利要求1所述的拉伸机构(2)，其特征在于，拉伸机构(2)还包括：

张力隔断单元(22)，与浮动辊(21)相邻，包括相对设置的对带材(3)形成张力隔断的主动辊(221)和压紧辊(222)。

5.根据权利要求4所述的拉伸机构(2)，其特征在于，主动辊(221)为热辊。

6.根据权利要求4所述的拉伸机构(2)，其特征在于，拉伸机构(2)还包括：

两个牵引辊(24)，设置在张力隔断单元(22)和浮动辊(21)之间以使行进的带材形成S形。

7.根据权利要求6所述的拉伸机构(2)，其特征在于，两个牵引辊(24)均为热辊。

8.根据权利要求4所述的拉伸机构(2)，其特征在于，拉伸机构(2)还包括：

导辊(25)，设置在浮动辊(21)的与张力隔断单元(22)相反的一侧。

9.根据权利要求8所述的拉伸机构(2)，其特征在于，导辊(25)为热辊。

10.一种辊压装置，包括：

辊压机构(1)，包括相对设置的压辊(11)和背辊(12)，用于对带材(3)进行辊压；

其特征在于，

辊压装置还包括：根据权利要求1-9中任一项所述的拉伸机构(2)，设置在辊压机构(1)的上游和/或下游。

11.根据权利要求10所述的辊压装置，其特征在于，压辊(11)和背辊(12)均为热辊。

12.根据权利要求10所述的辊压装置，其特征在于，辊压机构(1)的上游和下游各设置一个拉伸机构(2)且两个拉伸机构(2)相对彼此镜像。