CN210429957U - 复合金属带连续生产设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合金属带连续生产设备，包括：放卷机构：用于连续放卷基材；挤压成型装置：用于在基材的至少一侧侧面上挤压成型金属层并得到复合金属带；收卷机构：用于收卷制备得到的复合金属带；挤压成型装置包括挤压辊组，挤压辊组包括轴线相互平行的两根挤压辊；两根挤压辊的进料侧设有用于加入熔融金属材料的送料装置；挤压辊组的进料侧设有用于使熔融金属材料保持熔融状态的高温区，挤压辊组的出料侧设有使复合金属带降温定型的冷却区；放卷机构和收卷机构之间设有用于使基材从两根挤压辊之间穿过的导向机构。不仅能够满足复合金属带的规模化连续生产要求，而且金属层的厚度可以更薄，复合金属带的质量也更加稳定。

Description

复合金属带连续生产设备

技术领域

本实用新型涉及一种复合金属带生产设备，具体的为一种复合金属带连续生产设备。

背景技术

金属具有高的容量(理论3860mAh/g)，低的密度(0.59g/cm3)，低的电化学势(-3.04V vs.标准氢电极)，因此以金属作为负极的金属二次电池与石墨负极的锂离子电池相比具有电压高能量密度高的优异性能。

现有的复合金属带一般采用金属带和基材辊压成型的加工方式。金属带一般采用挤压成型工艺，如公开号为CN204564801U的中国专利公开的一种金属带生产装置，以及公开号为 CN101497088B的中国专利公开的一种金属带加工方法，均采用挤压成型的方式生产金属带。现有的挤压成型工艺生产得到的复合金属带存在厚度较厚的缺点。当较厚的金属带应用于金属电池中，负极容量远远过量于正极容量，这样就造成了负极金属的浪费，同时也增加了电池的体积和重量，降低了电池的体积和质量能量密度，不利于金属电池极限能量密度的提升。

公开号为CN206992217U的中国专利公开了一种复合金属带的生产装置，该复合金属带的生产装置设有机架，在所述机架上安装有上、下两个轧辊，在所述轧辊的上游设有集流体放卷装置、锂带放卷装置和保护膜放卷装置，在所述保护膜放卷装置的下游设有放卷导辊，在所述轧辊的下游设有复合金属带收卷装置和与所述保护膜放卷装置对应的保护膜收卷装置，在所述保护膜收卷装置的上游设有收卷导辊。该复合金属带的生产装置采用辊压成型的方式将集流体与金属带复合在一起，由于金属带本身厚度较厚，加之金属带与集流体之间仅仅依靠简单的辊压结合在一起，存在结合力不足的问题。

当然，现有技术中也存在一些采用非辊压成型的方式加工复合金属带的技术方案。如公开号为CN109360934A的中国专利公开了一种超薄复合金属带的制备方法，在高纯氩气氛围下，将锂锭加热至熔融状态后，将粗化处理的导电基材浸入到液态锂中挂浆并缓慢拉出，通过对轧辊调节挂浆厚度，经风冷后收卷，得到总厚度为10～50μm的双面覆锂的超薄复合金属带。该超薄复合金属带的制备方法采用将基材浸入到熔融态金属中挂桨的方式生产复合金属带，然而，由于熔融态金属粘稠度较高，在基材上挂桨的厚度存在较大的差异，且在基材某些区域可能存在并未挂桨的情况，由于重力作用，基材上下两侧面挂桨的情况也存在较大差异，基材下侧面难以稳定地挂桨，导致采用该超薄复合金属带的制备方法制备得到的复合金属带的质量不稳定。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种复合金属带连续生产设备，不仅能够满足复合金属带的规模化连续生产要求，而且金属层的厚度可以更薄，复合金属带的质量也更加稳定。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种复合金属带连续生产设备，包括：

放卷机构：用于连续放卷基材；

挤压成型装置：用于在基材的至少一侧侧面上挤压成型金属层并得到复合金属带；

收卷机构：用于收卷制备得到的复合金属带；

所述挤压成型装置包括挤压辊组，所述挤压辊组包括轴线相互平行的两根挤压辊；两根所述挤压辊的进料侧设有用于加入熔融金属材料的送料装置；

所述挤压辊组的进料侧设有用于使熔融金属材料保持熔融状态的高温区，所述挤压辊组的出料侧设有使复合金属带降温定型的冷却区；

所述放卷机构和收卷机构之间设有用于使基材从两根所述挤压辊之间穿过的导向机构。

进一步，两根所述挤压辊之间设有用于调节辊缝的辊缝调节机构。

进一步，当所述基材与其中一根所述挤压辊之间始终保持接触配合时，所述送料装置包括用于向所述基材面向另一根所述挤压辊的一侧加入熔融金属材料的加料机构；

当所述基材与两根所述挤压辊之间分别设有挤压间隙时，所述送料装置包括两个分别用于向所述基材两侧加入熔融金属材料的加料机构。

进一步，当两根所述挤压辊的轴线位于同一个水平面上时，两根所述挤压辊的上方为进料侧。

进一步，当所述基材与两根所述挤压辊之间分别设有挤压间隙时，所述导向机构导向所述基材沿着竖直向下的方向从两根所述挤压辊之间穿过。

进一步，所述导向机构导向所述基材、并使所述基材与两根所述挤压辊之间的挤压间隙相等，或使所述基材与两根所述挤压辊之间的挤压间隙的差值在设定范围内。

进一步，所述加料机构包括用于向所述高温区内输送熔融金属材料的送料泵，或所述加料机构包括用于向所述高温区内输送金属颗粒或金属粉末的喷粉装置，所述送料装置还包括设置在所述高温区内并用于使金属颗粒或金属粉末融化并形成熔融金属材料的熔融加热机构。

进一步，所述高温区内设有用于将熔融金属材料引流至两根所述挤压辊的进料侧的引流装置。

进一步，所述引流装置包括设置在所述高温区内的引流板。

进一步，所述引流板设置为两块，两块所述引流板分别位于所述送料装置的下方。

进一步，两块所述引流板相背的一侧设有用于加热的加热区，两块所述引流板之间形成恒温区。

进一步，所述冷却区内设有冷风装置；所述冷风装置包括与所述基材设有所述金属层的侧面对应设置的冷风单元，所述冷风单元包括导风板；所述导风板背向所述基材的外侧设有正对所述挤压辊组的出料侧吹冷却介质的冷风通道，所述导风板与所述基材之间形成用于冷却介质回流的回流通道；或，所述导风板与所述基材之间形成正对所述挤压辊组的出料侧吹冷却介质的冷风通道，所述导风板背向所述基材的外侧设有用于冷却介质回流的回流通道。

进一步，所述冷风单元设为两个并分别位于所述基材的两侧。

进一步，两块所述导风板相对于两根所述挤压辊的对称面呈对称设置。

进一步，还包括用于将所述挤压辊上附着的熔融金属材料刮落的刮刀。

进一步，所述刮刀的下方设有收集盒。

进一步，所述基材采用但不限于铜带、铝带、钢带、镍带、银带、金带或金属材料与非金属材料复合的带材；或所述基材采用但不限于离型纸。

进一步，所述基材采用网状箔材或所述带材上阵列设有通孔。

进一步，所述熔融金属材料采用但不限于金属锂、金属钠、金属钾、金属镁、金属钙、金属锌、金属铝或金属银；或所述金属材料采用但不限于金属锂、金属钠、金属钾、金属镁、金属钙、金属锌、金属铝和金属银中的至少两种配比而成的合金。

进一步，所述挤压成型装置与所述收卷机构之间设有精整区。

进一步，所述精整区内设有用于精整所述复合金属带的激光精整设备。

进一步，所述精整区内间隔设有至少一组精整辊组，每一组所述精整辊组包括对应设置的两根精整辊。

进一步，相邻两根所述精整辊组之间，靠近所述挤压成型装置一侧的所述精整辊组的辊间间隙大于靠近所述收卷机构一侧的所述精整辊组的辊间间隙。

进一步，所述精整区内设有保持轧制温度在设定范围内的保温装置。

进一步，还包括修边装置，所述修边装置设置在所述精整区内或设置在所述精整区与所述收卷机构之间。

进一步，所述收卷机构的前端设有用于将隔离薄膜复合在所述复合金属带的至少一侧侧面上的薄膜复合机构。

进一步，所述薄膜复合机构包括用于放卷隔离薄膜的薄膜放卷机构和用于将所述复合金属带与所述隔离薄膜复合在一起的复合辊组。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的复合金属带连续生产设备，利用导向机构使基材穿过两根挤压辊，而后利用挤压辊组将熔融金属材料轧制在基材的侧面上，轧制后快速冷却定型，能够满足复合金属带的生产要求，且相较于现有技术中的采用金属带与基材直接辊压复合的方式，采用本实用新型复合金属带连续生产设备得到的复合金属带的结合力更好，金属层可以更薄，甚至达到 10um以下；相较于现有的将基材浸入到熔融态金属中挂桨的方式生产复合金属带的方式，采用本实用新型复合金属带连续生产设备生产得到的复合金属带的金属层的厚度均匀，不会存在在基材的某些区域没有覆盖金属的缺陷，质量更加稳定；综上可知，本实用新型复合金属带连续生产设备不仅能够满足复合金属带的规模化连续生产要求，而且金属层的厚度可以更薄，复合金属带的质量也更加稳定。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本实用新型复合金属带连续生产设备实施例1的结构示意图；

图2为图1的A详图；

图3为冷风装置的第二种进出风方式的结构示意图；

图4为本实用新型复合金属带连续生产设备实施例2的结构示意图。

附图标记说明：

1-基材；2-复合金属带；3-挤压辊；4-送料泵；4a-喷嘴；5-引流板；6-加热区；7-恒温区；8-导风板；8a-冷风通道；8b-回流通道；9-进风间隙；10-刮刀；11-收集盒；12-精整辊；13-保温装置；14-放卷张力调节辊；15-收卷张力调节辊；16-放卷辊；17-收卷辊；18-压力调节机构；19-导向辊；20-隔离薄膜；21-隔膜放卷机构；22-复合辊组。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示，为本实用新型复合金属带连续生产设备实施例的结构示意图。本实施例的复合金属带连续生产设备，包括：

放卷机构：包括放卷辊16，用于连续放卷基材1；

挤压成型装置：用于在基材1的至少一侧侧面上挤压成型金属层并得到复合金属带2；

收卷机构：包括收卷辊17，用于收卷制备得到的复合金属带2；

挤压成型装置包括挤压辊组，挤压辊组包括轴线相互平行的两根挤压辊3；两根挤压辊3 的进料侧设有用于加入熔融金属材料的送料装置；

挤压辊组的进料侧设有用于使熔融金属材料保持熔融状态的高温区，挤压辊组的出料侧设有使复合金属带2降温定型的冷却区；

放卷机构和收卷机构之间设有用于使基材1从两根挤压辊3之间穿过的导向机构，导向机构包括若干导向辊19。

进一步，两根挤压辊3之间设有用于调节辊缝的辊缝调节机构，能够调节两根挤压辊3 之间的辊缝宽度，进而控制金属层的成型厚度。

进一步，当基材1与其中一根挤压辊3之间始终保持接触配合时，送料装置包括用于向基材1面向另一根挤压辊的一侧加入熔融金属材料的加料机构；当基材1与两根挤压辊3之间分别设有挤压间隙时，送料装置包括两个分别用于向基材两侧加入熔融金属材料的加料机构。本实施例的基材1与两根挤压辊3之间分别设有挤压间隙。

进一步，当两根挤压辊3的轴线位于同一个水平面上时，两根挤压辊3的上方为进料侧。本实施例的导向机构导向基材1沿着竖直向下的方向从两根挤压辊3之间穿过。具体的，导向机构导向基材1、并使基材1与两根挤压辊3之间的挤压间隙相等，或使基材1与两根挤压辊3之间的挤压间隙的差值在设定范围内。本实施例的基材1与两根挤压辊3之间的挤压间隙相等，即在基材1两侧分别挤压成型的金属层的厚度相等。

进一步，加料机构包括用于向高温区内输送熔融金属材料的送料泵4，或加料机构包括用于向高温区内输送金属颗粒或金属粉末的喷粉装置，送料装置还包括设置在高温区内并用于使金属颗粒或金属粉末融化并形成熔融金属材料的熔融加热机构。本实施例的两个加料机构分别位于两根挤压辊3之间的竖直对称面的两侧，可实现同时向基材两侧分别输送金属的技术目的。本实施例的加料机构包括用于向高温区内输送熔融态金属的送料泵4，送料泵4 上设有用于向高温区内输送熔融态金属的喷嘴4a。

进一步，高温区内设有用于将熔融金属材料引流至两根挤压辊3上方的引流装置。本实施例的引流装置包括设置在高温区内的引流板5。具体的，本实施例的引流板5设置为两块，两块引流板5分别位于两个送料装置的下方，且本实施例的两块引流板5相对于两根挤压辊3之间的竖直对称面呈对称设置，如此，即可分别将位于基材1两侧的熔融金属材料分别导流至两根挤压辊3之间。本实施例的两块引流板5相背的一侧设有用于加热的加热区6，两块引流板5之间形成恒温区7，加热区6内设有加热设备，恒温区7内的温度用于使熔融金属材料保持熔融状态，或使金属颗粒或金属粉末熔化并保持熔融状态。

进一步，冷却区内设有冷风装置。冷风装置包括与基材1设有金属层的侧面对应设置的冷风单元，本实施例的冷风单元设置为两个，两个冷风单元分别位于基材1的两侧。冷风单元包括导风板8；导风板背向基材1的外侧设有正对挤压辊组的出料侧吹冷却介质的冷风通道8a，导风板与基材1之间形成用于冷却介质回流的回流通道8b，如图1和2所示；或，导风板与基材1之间形成正对挤压辊组的出料侧吹冷却介质的冷风通道，导风板背向基材1的外侧设有用于冷却介质回流的回流通道，如图3所示。具体的，导风板8与挤压辊3之间设有进风间隙9，进风间隙连通冷风通道和回流通道。

进一步，本实施例的复合金属带连续生产设备还包括用于将挤压辊3上附着的金属刮落的刮刀10，本实施例的刮刀10的下方设有收集盒11，收集刮落的金属循环使用。

本实施例的基材1采用但不限于铜带、铝带、钢带、镍带、银带、金带或金属材料与非金属材料复合的带材。基材1采用网状箔材或带材上阵列设有通孔，分别复合在基材1两侧的金属层通过设置在基材1上的网孔或通孔连接为一体，能够有效提高金属层与基材之间的结合力强度。本实施例的熔融金属材料采用但不限于金属锂、金属钠、金属钾、金属镁、金属钙、金属锌、金属铝或金属银；或金属材料采用但不限于金属锂、金属钠、金属钾、金属镁、金属钙、金属锌、金属铝和金属银中的至少两种配比而成的合金。

进一步，本实施例的挤压成型装置与收卷机构之间设有精整区。精整区内间隔设有至少一组精整辊组，每一组精整辊组包括对应设置的两根精整辊12。本实施例的精整区内设有4 组精整辊组，当然，根据实际需要，精整辊组还可以设置为1组、2组、3组、5组或5组以上，其原理相当，不再一一累述。当然，还可以采用其他方式实现对复合金属带2的精整，如在精整区内设置用于精整所述复合金属带的激光精整设备等，不再累述。

具体的，相邻两根精整辊组之间，靠近挤压成型装置一侧的精整辊组的辊间间隙大于等于靠近收卷机构一侧的精整辊组的辊间间隙。具体的，精整辊组还包括用于调节轧制压力的压力调节机构18。相邻两根精整辊组之间，靠近挤压成型装置一侧的精整辊组的轧制压力小于等于靠近收卷机构一侧的精整辊组的轧制压力，逐渐控制复合金属带上的金属层的厚度，并使复合金属带的表面精度达到设定值。

进一步，本实施例的精整区内设有保持轧制温度在设定范围内的保温装置13，在设定温度范围内，可使金属软化，便于进一步轧制。

进一步，位于最后的一组精整辊组的两根精整辊12中，至少一根所述精整辊12上设有用于在复合金属带2的对应金属层上轧制孔洞的轧针，本实施例位于最后的一组精整辊组的两根精整辊12上均设有轧针，即可同时在复合金属带2的上下两侧金属层上分别加工孔洞。当然，也可以采用在于精整区后侧设置轧孔区的方式，此时的轧孔区内设有用于在复合金属带2的至少一层金属层上加工孔洞的轧辊辊组或压板组，轧辊辊组或所述压板组上设有用于轧制所述孔洞的轧针，也可满足在复合金属带2的金属层上加工孔洞的技术目的，其原理相当，不再累述。

具体的，本实施例的轧针为纳米尺度轧针，且轧针的外径大于等于1nm并小于等于1um。相邻两根所述轧针之间的间距满足：

L≤kδ

其中，L为纳米尺度孔的孔间距；k为系数，且k≥1；δ为扩散控制层厚度。

扩散控制层厚度为：

其中，δ为扩散控制层厚度；D为扩散系数；t为时间。

进一步，本实施例的精整区与收卷机构之间设有用于将隔离薄膜20复合在复合金属带2 的至少一侧侧面上的薄膜复合机构。本实施例的薄膜复合机构将隔离薄膜20复合在复合金属带2的下侧面上。具体的，本实施例的薄膜复合机构包括用于放卷隔离薄膜20的薄膜放卷机构21和用于将复合金属带2与隔离薄膜20复合在一起的复合辊组22。通过在复合金属带2 的至少一个侧面上复合可分离的隔离薄膜，当金属层采用软质金属时，能够避免收卷在一起的复合金属带2的金属层之间粘连。

本实施例的复合金属带连续生产设备，利用导向机构使基材穿过两根挤压辊，而后利用挤压辊组将熔融金属材料轧制在基材的侧面上，轧制后快速冷却定型，能够满足复合金属带的生产要求，且相较于现有技术中的采用金属带与基材直接辊压复合的方式，采用本实用新型复合金属带连续生产设备得到的复合金属带的结合力更好，金属层可以更薄，甚至达到10um 以下；相较于现有的将基材浸入到熔融态金属中挂桨的方式生产复合金属带的方式，采用本实用新型复合金属带连续生产设备生产得到的复合金属带的金属层的厚度均匀，不会存在在基材的某些区域没有覆盖金属的缺陷，质量更加稳定；综上可知，本实用新型复合金属带连续生产设备不仅能够满足复合金属带的规模化连续生产要求，而且金属层的厚度可以更薄，复合金属带的质量也更加稳定。

下面结合本实施例复合金属带连续生产设备对复合金属带连续生产方法的具体实施方式进行说明。

本实施例的复合金属带连续生产方法，包括：

挤压涂布工序，利用挤压辊组在基材1的至少一侧侧面上挤压涂布金属层；

挤压涂布工序中，在两根挤压辊3的进料侧加入熔融金属材料；驱动两根挤压辊3旋转，使挤压辊3的切向速率与从两根挤压辊3之间穿过的基材1的速率相等，利用挤压辊3将熔融金属材料挤压涂布在基材1上并形成金属层后，再利用设置在两根挤压辊3出料侧的冷却装置使金属层按照设定的冷却速率冷却定型，得到复合金属带2。

进一步，当基材1与其中一根挤压辊3之间始终保持接触配合时，在基材1面向另一根挤压辊3的一侧加入熔融金属材料，并在基材1的一侧侧面上挤压涂布金属层；当基材1与两根挤压辊3之间分别设有挤压间隙时，在基材1两侧分别加入熔融金属材料，并在基材1的两侧侧面上分别挤压涂布金属层。

本实施例的基材1与两根挤压辊3之间分别设有挤压间隙，在基材1两侧持续加入相同的熔融金属材料，并在基材1的两侧分别挤压涂布相同熔融金属材料的金属层；或在基材1 两侧分别持续加入不同的熔融金属材料，并在基材1的两侧分别挤压涂布不同熔融金属材料的金属层。

本实施例的两根挤压辊3的轴线位于同一个水平面上时，两根挤压辊3的上方为进料侧，本实施例的基材1沿着竖直向下的方向从两根挤压辊3之间穿过。

进一步，基材1与两根挤压辊3之间的挤压间隙相等，或基材1与两根挤压辊3之间的挤压间隙的差值在设定范围内。本实施例的基材1与两根挤压辊3之间的挤压间隙相等，即在基材1的两侧分别挤压涂布厚度相等的金属层。

进一步，在加料时，可以在两根挤压辊3的进料侧直接加入熔融金属材料，并利用设置在两根挤压辊进料侧的加热装置使熔融金属材料保持熔融状态；或，在两根挤压辊3上方喷入金属颗粒或金属粉末，利用设置在两根挤压辊进料侧的加热装置使金属颗粒或金属粉末融化得到熔融金属材料。本实施例通过设置送料泵4向两根挤压辊3上方直接加入熔融态的金属。当然，也可采用喷粉装置向两根挤压辊3上方喷入金属颗粒或金属粉末，其原理相当，不再累述。

进一步，基材1可以采用网状箔材或在基材1上阵列设有通孔。若基材1采用网状箔材，本实施例设置在基材1两侧的金属层通过基材1上的网孔连接在一起。若基材1上阵列设有通孔，本实施例设置在基材1两侧的金属层通过基材1上的通孔连接在一起。能够有效增强金属层与基材1之间的结合力强度。具体的，基材1采用但不限于铜带、铝带、钢带、镍带、银带、金带或金属材料与非金属材料复合的带材，不再累述。

进一步，熔融金属材料采用但不限于金属锂、金属钠、金属钾、金属镁、金属钙、金属锌、金属铝或金属银；或熔融金属材料采用但不限于金属锂、金属钠、金属钾、金属镁、金属钙、金属锌、金属铝和金属银中的至少两种配比而成的合金。具体的，根据不同的情况，还可以在金属内掺杂设置非金属等。且根据不同金属的特性的不同，还可以使金属在设定气氛环境下被挤压涂布在基材1的侧面上。当然，进一步的，还可以在基材两侧持续加入相同的金属，并在基材的两侧分别挤压成型相同金属的金属层；或在基材两侧分别持续加入不同的金属，并在基材的两侧分别挤压成型不同金属的金属层，即本实用新型的复合金属带连续生产方法可以在基材两侧分别挤压成型相同金属的金属层，或根据需求，也可以在基材1的两侧分别挤压成型不同金属的金属层。本实施例的金属采用金属锂，根据使用情况，金属锂中可以掺杂稀土、碳、石墨和石墨烯等材料，不再累述。

进一步，单位时间内加入的金属的质量为：

q＝vlhρ+q₀

其中，q为单位时间内加入的金属的质量；

v为基材的速率；

l为基材上挤压的金属层的宽度；

h为金属层的厚度；

ρ为金属的密度；

q₀为挤压过程中的金属在单位时间内的损耗，如挤压辊3的表面粘附的少量金属。

进一步，基材1的输送速率为0-400km/h，基材1的输送速率根据不同的金属层进行调整，以保证金属层能够顺利成型的目的进行设置。本实施例的基材1两侧面与两根挤压辊3 之间的间距相等，可在基材1的两侧分别挤压成型相同厚度的金属层。当然，在生产某些复合金属带时，也可以将基材1两侧面与两根挤压辊3之间的间距设置为不相等，即在基材1的两侧分别挤压成型不同厚度的金属层。进一步，基材1两侧面与两根挤压辊3之间的间距大于等于0.02um，即金属层的厚度大于等于0.02um，基材1两侧面与两根挤压辊3之间的间距可以根据实际要求进行设定，进而可以挤压成型不同厚度的金属层。

进一步，冷却装置按照设定的冷却曲线将金属层冷却至设定温度范围，一方面，冷却装置需要将金属层快速冷却，以避免挤压至基材1上的还处于熔融状态的金属从基材1上脱落，另一方面，可调整冷却速率使金属层内得到所需晶型，不再累述。

进一步，本实施例的复合金属带连续生产方法还包括精整工序，利用至少一组精整辊组依次轧制复合金属带或激光精整设备，使金属层的厚度达到设定厚度。具体的，复合金属带可在经冷却装置冷却定型后，在自然条件下恢复常温，而后对其进行精整。具体的，本实施例采用精整辊组对复合金属带2实现精整，在精整工序中，使金属层保持在有利于其精整成型的设定温度范围内，如本实施例的金属采用金属锂，可使金属锂保持较高温度使其软化，而后再对其进行精整，效果更好。

进一步，位于最后的一组所述精整辊组的两根精整辊中，至少一根精整辊上设有用于在复合金属带的对应金属层上轧制孔洞的轧针。或，本实施例的复合金属带连续生产方法还包括位于精整工序后的轧孔工序，所述轧孔工序采用轧辊辊压或压板压制的方式在复合金属带的至少一层金属层上加工孔洞。本实施例采用在位于最后的一组所述精整辊组的精整辊上设置轧针的方式在复合金属带上加工孔洞的方式。具体的，在金属层上轧制的孔洞为纳米尺度孔，纳米尺度孔的孔径大于等于1nm并小于等于1um，且纳米尺度孔之间的孔间距满足：

L≤kδ

其中，L为纳米尺度孔的孔间距；k为系数，且k≥1；δ为扩散控制层厚度。

进一步的，扩散控制层厚度为：

其中，δ为扩散控制层厚度；D为扩散系数；t为时间。

通过以扩散控制层厚度来限定纳米尺度孔之间的孔间距，能够消除或减小传质或扩散控制的影响。

进一步，在复合金属带收卷之前，在复合金属带2的至少一侧侧面上复合防止相邻两层复合金属带粘连在一起的隔离薄膜20，本实施例仅在复合金属带2的下侧侧面上复合隔离薄膜20，对于一些软质金属层，能够防止金属层之间粘连在一起。

实施例2

如图4所示，为本实用新型复合金属带连续生产设备实施例2的结构示意图。本实施例的复合金属带连续生产设备，包括：

放卷机构：包括放卷辊16，用于连续放卷基材1；

挤压成型装置：用于在基材1的至少一侧侧面上挤压成型金属层并得到复合金属带2；

收卷机构：包括收卷辊17，用于收卷制备得到的复合金属带2；

挤压成型装置包括挤压辊组，挤压辊组包括轴线相互平行的两根挤压辊3；两根挤压辊3 的进料侧设有用于加入熔融金属材料的送料装置；

挤压辊组的进料侧设有用于使熔融金属材料保持熔融状态的高温区，挤压辊组的出料侧设有使复合金属带2降温定型的冷却区；

放卷机构和收卷机构之间设有用于使基材1从两根挤压辊3之间穿过的导向机构，导向机构包括若干导向辊19。

进一步，两根挤压辊3之间设有用于调节辊缝的辊缝调节机构，能够调节两根挤压辊3 之间的辊缝宽度，进而控制金属层的成型厚度。

进一步，当基材1与其中一根挤压辊3之间始终保持接触配合时，送料装置包括用于向基材1面向另一根挤压辊的一侧加入熔融金属材料的加料机构；当基材1与两根挤压辊3之间分别设有挤压间隙时，送料装置包括两个分别用于向基材两侧加入熔融金属材料的加料机构。本实施例的基材1与其中一根挤压辊3之间始终保持接触配合。

进一步，本实施例的两根挤压辊3的轴线位于同一个水平面上，两根挤压辊3的上方为进料侧。本实施例的导向机构导向基材1与其中一根挤压辊3之间始终保持接触配合，且基材1与另一根挤压辊3之间设有挤压间隙，即仅在基材1的一侧侧面挤压成型的金属层。

进一步，加料机构包括用于向高温区内输送熔融金属材料的送料泵4，或加料机构包括用于向高温区内输送金属颗粒或金属粉末的喷粉装置，送料装置还包括设置在高温区内并用于使金属颗粒或金属粉末融化并形成熔融金属材料的熔融加热机构。本实施例的加料机构包括用于向高温区内输送熔融态金属的送料泵4，送料泵4上设有用于向高温区内输送熔融态金属的喷嘴4a。

进一步，高温区内设有用于将熔融金属材料引流至两根挤压辊3上方的引流装置。本实施例的引流装置包括设置在高温区内的引流板5。具体的，本实施例的引流板5设置为1块，该引流板5用于将熔融金属材料引流至挤压间隙内。

进一步，冷却区内设有冷风装置。冷风装置包括与基材1设有金属层的侧面对应设置的冷风单元，本实施例的冷风单元设置为1个。当然，冷风单元也可以设置为分别位于基材1 两侧的两个，不再累述。本实施例的冷风单元包括导风板8；导风板背向基材1的外侧设有正对挤压辊组的出料侧吹冷却介质的冷风通道8a，导风板与基材1之间形成用于冷却介质回流的回流通道8b，如图2所示；或，导风板与基材1之间形成正对挤压辊组的出料侧吹冷却介质的冷风通道，导风板背向基材1的外侧设有用于冷却介质回流的回流通道，如图3所示。具体的，导风板8与挤压辊3之间设有进风间隙9，进风间隙连通冷风通道和回流通道。

本实施例的基材1采用但不限于铜带、铝带、钢带、镍带、银带、金带或金属材料与非金属材料复合的带材。基材1采用网状箔材或带材上阵列设有通孔，复合在基材1一侧的金属层嵌入到网孔或通孔内，增大结合力强度。

当然，本实施例的基材1还可以采用但不限于离型纸，使用时可以将复合金属带中的离型纸从金属层上剥离，得到金属带。具体的，离型纸可以采用现有的多种离型膜实现，本实施例的离型纸可以采用公开号为CN107236144A的中国专利申请中记载的一种用于加工电池级锂带的离型膜组合，不再累述。

本实施例的其他实施方式与实施例1相同，不再一一累述。

下面结合本实施例复合金属带连续生产设备对复合金属带连续生产方法的具体实施方式进行说明。

本实施例的复合金属带连续生产方法，包括：

挤压涂布工序，利用挤压辊组在基材1的至少一侧侧面上挤压涂布金属层；

挤压涂布工序中，在两根挤压辊3的进料侧加入熔融金属材料；驱动两根挤压辊3旋转，使挤压辊3的切向速率与从两根挤压辊3之间穿过的基材1的速率相等，利用挤压辊3将熔融金属材料挤压涂布在基材1上并形成金属层后，再利用设置在两根挤压辊3出料侧的冷却装置使金属层按照设定的冷却速率冷却定型，得到复合金属带2。

进一步，当基材1与其中一根挤压辊3之间始终保持接触配合时，在基材1面向另一根挤压辊3的一侧加入熔融金属材料，并在基材1的一侧侧面上挤压涂布金属层；当基材1与两根挤压辊3之间分别设有挤压间隙时，在基材1两侧分别加入熔融金属材料，并在基材1的两侧侧面上分别挤压涂布金属层。本实施例的基材1与其中一根挤压辊3之间始终保持接触配合，即仅在基材1面向另一根挤压辊3的一侧加入熔融金属材料，并在基材1的一侧侧面上挤压涂布金属层。本实施例的两根挤压辊3的轴线位于同一个水平面上，两根挤压辊3 的上方为进料侧。

进一步，在加料时，可以在两根挤压辊3的进料侧直接加入熔融金属材料，并利用设置在两根挤压辊进料侧的加热装置使熔融金属材料保持熔融状态；或，在两根挤压辊3上方喷入金属颗粒或金属粉末，利用设置在两根挤压辊进料侧的加热装置使金属颗粒或金属粉末融化得到熔融金属材料。本实施例通过设置送料泵4向两根挤压辊3上方直接加入熔融态的金属。当然，也可采用喷粉装置向两根挤压辊3上方喷入金属颗粒或金属粉末，其原理相当，不再累述。

进一步，基材1可以采用网状箔材或在基材1上阵列设有通孔。若基材1采用网状箔材，本实施例设置在基材1一侧侧面上的金属层嵌入到基材1的网孔内。若基材1上阵列设有通孔，本实施例设置在基材1一侧侧面上的金属层嵌入到基材1的通孔内。能够有效增强金属层与基材1之间的结合力强度。具体的，基材1采用但不限于铜带、铝带、钢带、镍带、银带、金带或金属材料与非金属材料复合的带材，当然，本实施例的基材1还可以采用但不限于离型纸，使用时可以将复合金属带中的离型纸从金属层上剥离，得到金属带。具体的，离型纸可以采用现有的多种离型膜实现，本实施例的离型纸可以采用公开号为CN107236144A的中国专利申请中记载的一种用于加工电池级锂带的离型膜组合，不再累述。

本实施例的其他实施方式与实施例1相同，不再一一累述。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (27)

1.一种复合金属带连续生产设备，其特征在于：包括：

放卷机构：用于连续放卷基材(1)；

挤压成型装置：用于在基材(1)的至少一侧侧面上挤压成型金属层并得到复合金属带(2)；

收卷机构：用于收卷制备得到的复合金属带(2)；

所述挤压成型装置包括挤压辊组，所述挤压辊组包括轴线相互平行的两根挤压辊；两根所述挤压辊的进料侧设有用于加入熔融金属材料的送料装置；

所述挤压辊组的进料侧设有用于使熔融金属材料保持熔融状态的高温区，所述挤压辊组的出料侧设有使复合金属带(2)降温定型的冷却区；

所述放卷机构和收卷机构之间设有用于使基材(1)从两根所述挤压辊(3)之间穿过的导向机构。

2.根据权利要求1所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：两根所述挤压辊之间设有用于调节辊缝的辊缝调节机构。

3.根据权利要求1所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：

当所述基材与其中一根所述挤压辊之间始终保持接触配合时，所述送料装置包括用于向所述基材面向另一根所述挤压辊的一侧加入熔融金属材料的加料机构；

当所述基材与两根所述挤压辊之间分别设有挤压间隙时，所述送料装置包括两个分别用于向所述基材两侧加入熔融金属材料的加料机构。

4.根据权利要求3所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：当两根所述挤压辊的轴线位于同一个水平面上时，两根所述挤压辊的上方为进料侧。

5.根据权利要求4所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：当所述基材与两根所述挤压辊之间分别设有挤压间隙时，所述导向机构导向所述基材沿着竖直向下的方向从两根所述挤压辊之间穿过。

6.根据权利要求5所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述导向机构导向所述基材、并使所述基材与两根所述挤压辊之间的挤压间隙相等，或使所述基材与两根所述挤压辊之间的挤压间隙的差值在设定范围内。

7.根据权利要求3所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述加料机构包括用于向所述高温区内输送熔融金属材料的送料泵(4)，或所述加料机构包括用于向所述高温区内输送金属颗粒或金属粉末的喷粉装置，所述送料装置还包括设置在所述高温区内并用于使金属颗粒或金属粉末融化并形成熔融金属材料的熔融加热机构。

8.根据权利要求1所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述高温区内设有用于将熔融金属材料引流至两根所述挤压辊(3)的进料侧的引流装置。

9.根据权利要求8所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述引流装置包括设置在所述高温区内的引流板(5)。

10.根据权利要求9所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述引流板(5)设置为两块，两块所述引流板(5)分别位于所述送料装置的下方。

11.根据权利要求10所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：两块所述引流板(5)相背的一侧设有用于加热的加热区(6)，两块所述引流板(5)之间形成恒温区(7)。

12.根据权利要求1所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述冷却区内设有冷风装置；所述冷风装置包括与所述基材(1)设有所述金属层的侧面对应设置的冷风单元，所述冷风单元包括导风板(8)；所述导风板背向所述基材(1)的外侧设有正对所述挤压辊组的出料侧吹冷却介质的冷风通道，所述导风板与所述基材(1)之间形成用于冷却介质回流的回流通道；或，所述导风板与所述基材(1)之间形成正对所述挤压辊组的出料侧吹冷却介质的冷风通道，所述导风板背向所述基材(1)的外侧设有用于冷却介质回流的回流通道。

13.根据权利要求12所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述冷风单元设为两个并分别位于所述基材(1)的两侧。

14.根据权利要求13所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：两块所述导风板(8)相对于两根所述挤压辊(3)的对称面呈对称设置。

15.根据权利要求1所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：还包括用于将所述挤压辊(3)上附着的熔融金属材料刮落的刮刀(10)。

16.根据权利要求15所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述刮刀(10)的下方设有收集盒(11)。

17.根据权利要求1-16任一项所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述基材(1)采用铜带、铝带、钢带、镍带、银带、金带或金属材料与非金属材料复合的带材；或所述基材采用离型纸。

18.根据权利要求17所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述基材(1)采用网状箔材或所述带材上阵列设有通孔。

19.根据权利要求1-16任一项所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述熔融金属材料采用金属锂、金属钠、金属钾、金属镁、金属钙、金属锌、金属铝或金属银。

20.根据权利要求1-16任一项所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述挤压成型装置与所述收卷机构之间设有精整区。

21.根据权利要求20所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述精整区内设有用于精整所述复合金属带的激光精整设备。

22.根据权利要求21所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述精整区内间隔设有至少一组精整辊组，每一组所述精整辊组包括对应设置的两根精整辊(12)。

23.根据权利要求22所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：相邻两根所述精整辊组之间，靠近所述挤压成型装置一侧的所述精整辊组的辊间间隙大于靠近所述收卷机构一侧的所述精整辊组的辊间间隙。

24.根据权利要求20所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述精整区内设有保持轧制温度在设定范围内的保温装置(13)。

25.根据权利要求20所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：还包括修边装置，所述修边装置设置在所述精整区内或设置在所述精整区与所述收卷机构之间。

26.根据权利要求1所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述收卷机构的前端设有用于将隔离薄膜(20)复合在所述复合金属带(2)的至少一侧侧面上的薄膜复合机构。

27.根据权利要求26所述的复合金属带连续生产设备，其特征在于：所述薄膜复合机构包括用于放卷隔离薄膜(20)的薄膜放卷机构(21)和用于将所述复合金属带(2)与所述隔离薄膜(20)复合在一起的复合辊组(22)。

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