CN216175316U - 极片加工设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种极片加工设备，涉及电池生产设备技术领域。极片包括相连的涂覆区和未涂覆区，涂覆区涂覆有活性物质。极片加工设备包括：延展机构，用于辊压未涂覆区，延展机构包括相对设置的第一轧辊和第二轧辊，第一轧辊为齿轮，以使未涂覆区形成可延展区域；辊压机构，用于辊压涂覆区，设置于延展机构的下游。该极片加工设备能够减少极片轧制过程中的断带情况，提高极片加工质量及加工效率。

Description

极片加工设备

技术领域

本申请涉及电池生产设备技术领域，具体而言，涉及一种极片加工设备。

背景技术

电池是由正极极片、负极极片和隔离膜通过卷绕或者叠片等方式组装成裸电芯，之后装入壳体，再注入电解液后组成的。在生产制造过程中，需要对构成电池的极片的集流体进行轧制，通过对涂覆有活性物质的集流体加以不同的轧制力，可轧制出所需的极片厚度，进而提高电池的能量密度。但在轧制之后极片容易出现褶皱与断带的问题，影响电池质量。

实用新型内容

本申请提供一种极片加工设备，能够减少极片轧制过程中的断带情况，提高极片的加工质量及加工效率。

根据本申请的第一方面，提供了一种极片加工设备，极片包括相连的涂覆区和未涂覆区，涂覆区涂覆有活性物质，极片加工设备包括：延展机构，用于辊压未涂覆区，延展机构包括相对设置的第一轧辊和第二轧辊，第一轧辊为齿轮，以使未涂覆区形成可延展区域；辊压机构，用于辊压涂覆区，设置于延展机构的下游。

本申请的实施例中，极片经过辊压机构的辊压工艺后容易损伤断裂，如果在涂覆区后对未涂覆区分别辊压实现长度方向的延展，未涂覆区的延展程度与涂覆区的延展程度会不同，导致未涂覆区与涂覆区连接区域易发生断带。而本申请通过齿轮对未涂覆区的厚度方向上进行延展，形成可延展区域，再对极片的涂覆区进行辊压实现长度方向延展时，未涂覆区的可延展区域可以随着涂覆区在长度方向上同步进行延展，使得涂覆区与未涂覆区在长度方向的延展程度相同，使得在辊压涂覆区时，由于可延展区域的作用，未涂覆区能够随着涂覆区的延展而延展，可有效减少极片断带的频次，提高极片的加工质量及加工效率。

在一些实施例中，齿轮的齿的端部为圆弧形。齿的端部设置为圆弧形可减小未涂覆区延展时受到应力，减小未涂覆区延展时发生撕裂的可能性。

在一些实施例中，齿轮的齿在齿轮的周向上圆周阵列排布。齿的排布会影响未涂覆区的延展程度，齿在齿轮周向上圆周阵列排布有利于未涂覆区的均匀延展，进一步减小极片延展易断带的问题。

在一些实施例中，齿的间距不大于齿的宽度。齿的间距小于或等于齿的宽度，使得未涂覆区在极片厚度方向上延展形成的波浪形可延展区域密度大，使得可延展区域随着涂覆区在极片长度可延展的尺寸范围大，有利于辊压涂覆区时，未涂覆区与涂覆区在极片长度方向上保持相同的延展程度。

在一些实施例中，第二轧辊的外圈由柔性材料制成。齿轮和第二轧辊共同作用辊压未涂覆区，在第二轧辊的外圈设置柔性材料，使得未涂覆区能够向第二轧辊延展变形，有利于未涂覆区的延展，同时，齿轮抵压在柔性材料上，使得齿轮不易产生磨损断裂问题，延长了齿轮的使用寿命，并且齿轮不易产生磨损断裂，避免了齿轮磨损断裂后影响可延展区域的形成，保证了加工的质量。

在一些实施例中，齿轮被配置为嵌入第二轧辊的柔性材料层对未涂覆区进行辊压。第二轧辊的柔性材料层会随齿轮而发生形变，从而使得未涂覆区的延展变形量与齿轮的端部形状一致，有利于控制未涂覆区的延展变形量。

在一些实施例中，第二轧辊的柔性材料层的厚度大于齿的高度。柔性材料层的厚度会影响未涂覆区的延展程度，使柔性材料层的厚度大于齿的高度，当延展机构对极片进行延展时，齿轮会完全嵌入第二轧辊的柔性材料层，进一步保证了齿轮的使用寿命。

在一些实施例中，第二轧辊为胶轮。齿轮与胶轮接触时，延展机构能够使极片随齿的轮廓发生一定的形变和拉伸，具有较好的延展效果。

在一些实施例中，延展机构设置有多对，沿极片的走带方向，多对延展机构间隔设置。通过多对延展机构对未涂覆区相同位置的辊压形成多次的延展，可避免一次延展程度过大造成未涂覆区的撕裂问题。

在一些实施例中，极片加工设备还包括张力隔断机构，张力隔断机构设置于延展机构的上游。张力隔断机构使极片在运行过程中保持平稳状态，同时可以将极片在张力隔断范围内的异常限制在范围中，避免影响到范围外其它部分的极片。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施例的极片加工设备的结构示意图；

图2是本申请一个实施例的极片加工设备的正视图；

图3是本申请一个实施例的极片加工设备的俯视图；

图4是本申请一个实施例的齿轮的结构示意图；

图5是本申请一个实施例的齿轮的另一种结构的正视图。

在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。

标记说明：

1-延展机构；11-第一轧辊；111-齿；12-第二轧辊；

2-辊压机构；3-极片；31-涂覆区；32-未涂覆区；4-张力隔断机构；5-导向辊；

X-走带方向。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多对”指的是两对以上(包括两对)。

在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。

为了满足不同的使用电力需求，电池可以包括多个电池单体，其中，多个电池单体之间可以串联或并联或混联，混联是指串联和并联的混合。

电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。

其中，正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，未涂敷正极活性物质层的集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体，未涂敷正极活性物质层的集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。

负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，未涂敷负极活性物质层的集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体，未涂敷负极活性物质层的集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。

为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。

电池是由正极极片、负极极片和隔离膜通过卷绕或者叠片等方式组装成裸电芯，之后装入壳体，再注入电解液后组成的。在电池生产制造过程中，需要对构成电池的极片(正极极片和负极极片的统称)的集流体进行轧制，轧制出所需的极片厚度但在轧制之后极片容易出现褶皱与断带的问题，影响电池质量。

为了解决这一问题，通常需要设置张力拉伸装置，减缓集流体未涂覆区欠延展导致的极片断带、打皱的情况。

但发明人发现，由于涂覆区与未涂覆区的厚度不同，无法用同一个张力拉伸装置对涂覆区与未涂覆区同时进行拉伸，而对涂覆区和未涂覆区分别进行拉伸时，两者拉伸的程度很难保证一致，造成两者相连的位置发生断带问题。

鉴于此，本申请提出一种延展机构，延展机构包括齿轮，齿轮对未涂覆区进行辊压使得未涂覆区在极片厚度方向上发生延展形成波浪形的可延展区域，而后在对涂覆区进行辊压实现长度方向的延展，可延展区域能够随着涂覆区共同沿着极片长度方向延展，使得未涂覆区与涂覆区在长度方向的延展一致，解决了涂覆区与未涂覆区长度方向延展不一致引起极片断带的问题。

本申请提供一种极片加工设备，可用于电池的极片的生产。

图1、图2和图3分别示出了本申请一个实施例的极片加工设备的不同角度的结构示意图。

如图1所示，本申请的一个实施例提出一种极片加工设备，极片3包括相连的涂覆区31和未涂覆区32，涂覆区32涂覆有活性物质。极片加工设备包括延展机构1和辊压机构2。延展机构1用于辊压未涂覆区32，延展机构1包括相对设置的第一轧辊11和第二轧辊12，第一轧辊11为齿轮，以使未涂覆区32形成可延展区域。辊压机构2用于辊压涂覆区31，设置于延展机构1的下游。

极片3包括相连的涂覆区31和未涂覆区32，涂覆区31涂覆有涂层，涂层包括活性物质、分散剂和粘结剂等混合制备成的浆料，涂覆区31和未涂覆区32在极片3的宽度方向上交替分布，其中，涂覆区31在极片3的宽度方向上可以只有一个，也可以是多个。

如图1所示，该极片加工设备包括延展机构1和辊压机构2。极片3在涂布烘干后到达延展机构1，延展机构1通过第一轧辊11和第二轧辊12的配合用于延展极片3的未涂覆区32。其中，第一轧辊11为齿轮，即轮缘上有轮齿以连续啮合传递动力的部件。沿极片3的厚度方向，未涂覆区32在齿轮和第二轧辊12的相互作用力下，可发生与齿轮的外轮廓相适配的变形，如图3所示，经过延展机构1之后，极片3的未涂覆区32由原本的平整形态变为上下突起的波浪形，这些发生形变的部分除了在极片3的厚度方向上发生了延展，同时还具有在极片3的长度方向可进一步拉伸的延展量，即为极片3的可延展区域。其中，沿极片3的宽度方向，第一轧辊11的宽度可以等于或大于未涂覆区32的宽度，即可延展区域的面积可以大于未涂覆区32的面积，以使整个未涂覆区32形成可延展区域。

沿走带方向X，辊压机构2设置于延展机构1的下游，辊压机构2用于辊压拉伸涂覆区31，涂覆区31经过辊压后在长度方向上相应被拉长，此时，极片3的可延展区域由于发生了局部延展，可随涂覆区31在长度方向上的拉长而拉伸，达到涂覆区31与未涂覆区32的延展程度相同的效果。其中，走带方向X指极片3在行进过程中，极片3的某一点在行进过程中形成的连续的轨迹；当考虑到极片3的宽度时，走带方向X为一段连续的带状轨迹。

需要说明的是，本申请提到的上游和下游是相对应的，上游和下游是指加工工艺的前后关系，例如，辊压机构2设置于延展机构1的下游是指，沿极片3的走带方向X，延展机构1和辊压机构2依次布置，极片3在输送过程中先经过延展机构1的延展工艺，再经过辊压机构2的辊压工艺。

极片3经过辊压机构2的辊压工艺后容易损伤断裂，如果在涂覆区31后对未涂覆区32分别辊压实现长度方向的延展，未涂覆区32的延展程度与涂覆区31的延展程度会不同，导致未涂覆区32与涂覆区31连接区域易发生断带。而本申请通过齿轮对未涂覆区32的厚度方向上进行延展，形成可延展区域，再对极片3的涂覆区31进行辊压实现长度方向延展时，未涂覆区32的可延展区域可以随着涂覆区31在长度方向上同步进行延展，使得涂覆区31与未涂覆区32在长度方向的延展程度相同，使得在辊压涂覆区31时，由于可延展区域的作用，未涂覆区32能够随着涂覆区31的延展而延展，可有效减少极片3断带的频次，提高极片3的加工质量及加工效率。

在一些实施例中，如图4所示，齿轮的齿111的端部为圆弧形。

齿轮的结构一般包括有轮齿、齿槽、端面、齿顶圆、齿根圆等，轮齿即齿111，是齿轮上的每一个用于啮合的凸起部分，与配对的第二轧辊12互相接触，使齿轮持续运转。齿槽是齿轮上两相邻齿111之间的空间。端面是齿轮两端的平面，即圆柱齿轮或圆柱蜗杆上，垂直于齿轮或蜗杆轴线的平面。齿顶圆是齿111顶端所在的圆。齿根圆是齿轮槽底所在的圆。制造齿轮常用的钢材有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢等，制造塑料齿轮的材料有PVC(polyvinyl chloride，聚氯乙烯)、POM(polyformaldehyde，聚甲醛)、PTFE(polytetrafluoroethylene,聚四氟乙烯)和PA(polyamide，聚酰胺，俗称尼龙)等，塑料齿轮具有更好的润滑性和耐磨性，可以减小噪音，降低成本，降低摩擦。在本实施例中，齿轮的材质可以是钢材，也可以是塑料或其他材质，在此不做限定。

齿111的端部设置为圆弧形可减小未涂覆区32延展时受到应力，减小未涂覆区32延展时发生撕裂的可能性。

可以理解地，齿111的端部为齿轮朝向极片3的一端，本申请对齿111的形状不作限定，例如可以仅是齿111的端部为圆弧形，齿111的槽部为柱形或台形，也可以是整个齿111的外轮廓为圆弧形。

在一些实施例中，如图4所示，齿轮的齿111在齿轮的周向上圆周阵列排布。

齿111的排布会影响未涂覆区32的延展程度，齿111在齿轮周向上圆周阵列排布有利于未涂覆区32均匀延展，进一步减小极片3延展易断带的问题。

可以理解地，齿111的数量可以为多个，且多个齿111沿平行于第一轧辊11的轴向的方向间隔设置，每两个齿111之间的间隔距离相同。

在一些实施例中，如图4所示，齿111的间距不超过齿111的宽度。

齿111的间距为齿轮上两相邻齿111的轮廓之间留有的间隙在齿轮上占据的弧线长度，在齿轮和第二轧辊12发生传动，对极片3进行延展时，为了使极片3在齿轮和第二轧辊12的啮合轮廓之间形成圆弧形的形变，齿111的轮廓之间必须留有间隙，齿111的轮廓之间的间隙的存在会产生齿间冲击，影响齿轮转动的平稳性，因此该间隙不能过大。

齿111的宽度为齿轮的齿111的实体在齿轮轴向上的长度，即齿轮的端部在朝向极片3的平面上的长度。

齿111的间距小于或等于齿111的宽度，使得未涂覆区32在极片3的厚度方向上延展形成的波浪形可延展区域密度大，使得可延展区域随着涂覆区31在极片3的长度方向上可延展的尺寸范围大，有利于辊压涂覆区31时，未涂覆区32与涂覆区31在极片3的长度方向上保持相同的延展程度。

在一些实施例中，第二轧辊12的外圈由柔性材料制成。

第二轧辊12使用的柔性材料例如可以是NR(natural rubber，天然橡胶)、EPR(ethylene propylene rubber，乙丙橡胶)、CR(chloroprene rubber,氯丁橡胶)、FR(fluororubber，氟橡胶)、硅橡胶等。其中，天然橡胶具有优异的回弹性和机械强度，较好的耐碱性和隔水性。乙丙橡胶是以乙烯、丙烯为主要单体的合成橡胶，依据分子链中单体组成的不同，有二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶之分，前者为乙烯和丙烯的共聚物，后者为乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃第三单体的共聚物，两者统称为乙丙橡胶，乙丙橡胶具有优异的耐臭氧老化和耐气候性。氯丁橡胶具有优良的抗磨性，较高的耐火、耐油、耐老化性和耐酸碱性。氟橡胶具有特高的耐高温、电绝缘性、耐磨及耐化学药品侵蚀等，应用较为广泛。硅橡胶具有耐高温、耐高压、耐臭氧、化学惰性及对塑料的不粘附性。在本实施例中，第二轧辊12使用的柔性材料可以是橡胶，也可以是碳纳米材料或其他材料，在此不做限定。

齿轮和第二轧辊12共同作用辊压未涂覆区32，在第二轧辊12的外圈设置柔性材料，使得未涂覆区32能够向第二轧辊12延展变形，有利于未涂覆区32的延展，同时，齿轮抵压在柔性材料上，使得齿轮不易产生磨损断裂问题，延长了齿轮的使用寿命，并且齿轮不易产生磨损断裂，避免了齿轮磨损断裂后影响可延展区域的形成，保证了加工的质量。

在一些实施例中，齿轮嵌入第二轧辊12的柔性材料层。

齿轮与第二轧辊12相对设置，嵌入是指齿轮的凸起部分即齿111完全镶入第二轧辊12的柔性材料层，齿111可以牢固地作用于柔性材料层，使柔性材料层发生与齿111的轮廓相契的形变，齿轮的齿槽与端面均抵接柔性材料层。

第二轧辊12的柔性材料层会随齿轮而发生形变，从而使得未涂覆区32的延展变形量与齿轮的端部形状一致，有利于控制未涂覆区32的延展变形量。

在一些实施例中，第二轧辊12的柔性材料层的厚度大于齿111的高度。

柔性材料层的厚度会影响未涂覆区32的延展程度，使柔性材料层的厚度大于齿111的高度，当延展机构1对极片3进行延展时，齿轮会完全嵌入第二轧辊12的柔性材料层，进一步保证了齿轮的使用寿命。

在一些实施例中，第二轧辊12为胶轮。

胶轮是内部由金属或其他材料制成，外部包覆柔性材料层而制成的辊状制品。胶轮的结构可以为外层胶、硬质胶层、金属芯、辊颈和通气孔等，其加工一般包括辊芯喷砂、黏合处理、贴胶成型、包布、铁丝缠绕、硫化罐硫化及表面加工等工序。根据外部柔性材料层的不同，第二轧辊12例如可以是天然橡胶胶轮、乙丙胶轮、丁基胶轮、氟橡胶胶轮等。齿轮与胶轮接触时，延展机构1能够使极片3随齿111的轮廓发生一定的形变和拉伸，具有较好的延展效果。

在一些实施例中，延展机构1设置有多对，沿极片3的走带方向X，多对延展机构1间隔设置。

通过多对延展机构1对未涂覆区32相同位置的辊压形成多次的延展，可避免一次延展程度过大造成未涂覆区32的撕裂问题。

可以理解地，延展机构1的数量可以根据极片加工设备的实际需求来确定，例如，当未涂覆区32在极片3的宽度方向上设置有多个的情况时，延展机构1相应地在极片3的宽度方向上也可以设置有多组，延展机构1的数量与未涂覆区32的数量一致。

在一些实施例中，如图1、图2和图3所示，极片加工设备还包括张力隔断机构4，张力隔断机构4设置于延展机构1的上游。

张力隔断机构4可以配置有驱动装置，其中，驱动装置例如可以是气缸、液压缸、电缸等。沿极片3的走带方向X，极片3穿设于张力隔断机构4之间。其中，上游和下游是相对应的，上游和下游是指加工工艺的前后关系，例如，张力隔断机构4设置于延展机构1的上游是指，沿极片3的走带方向X，张力隔断机构4、延展机构1和辊压机构2依次布置，极片3在输送过程中先经过张力隔断机构4，再经过延展机构1的延展工艺，之后再经过辊压机构2的辊压工艺。

张力隔断机构4使极片3在运行过程中保持平稳状态，同时可以将极片3在张力隔断范围内的异常限制在范围中，避免影响到范围外其它部分的极片3。

可以理解地，该极片加工设备还设置有导向辊5，沿极片3的走带方向X，导向辊5位于延展机构1和辊压机构2之间，导向辊5用于改变极片3的走带方向，以使极片3压附于第一轧辊11，通过保持极片3在延展机构1和导向辊5之间为水平状态，来调整延展机构1施加于未涂覆区32的作用力。同时，还能使极片3压附于辊压机构2，以便于调整辊压机构2施加于涂覆区31的作用力。

虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种极片加工设备，所述极片包括相连的涂覆区和未涂覆区，所述涂覆区涂覆有活性物质，其特征在于，包括：

延展机构，用于辊压所述未涂覆区，所述延展机构包括相对设置的第一轧辊和第二轧辊，所述第一轧辊为齿轮，以使所述未涂覆区形成可延展区域；

辊压机构，用于辊压所述涂覆区，设置于所述延展机构的下游。

2.根据权利要求1所述的极片加工设备，其特征在于，所述齿轮的齿的端部为圆弧形。

3.根据权利要求2所述的极片加工设备，其特征在于，所述齿轮的齿在所述齿轮的周向上圆周阵列排布。

4.根据权利要求3所述的极片加工设备，其特征在于，所述齿的间距不大于所述齿的宽度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的极片加工设备，其特征在于，所述第二轧辊的外圈由柔性材料制成。

6.根据权利要求5所述的极片加工设备，其特征在于，所述齿轮被配置为嵌入所述第二轧辊的柔性材料层对所述未涂覆区进行辊压。

7.根据权利要求6所述的极片加工设备，其特征在于，所述第二轧辊的柔性材料层的厚度大于所述齿的高度。

8.根据权利要求7所述的极片加工设备，其特征在于，所述第二轧辊为胶轮。

9.根据权利要求1所述的极片加工设备，其特征在于，所述延展机构设置有多对，沿所述极片的走带方向，多对所述延展机构间隔设置。

10.根据权利要求1所述的极片加工设备，其特征在于，所述极片加工设备还包括张力隔断机构，所述张力隔断机构设置于所述延展机构的上游。

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