CN216728017U - 电池隔膜的涂覆装置及制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池隔膜的涂覆装置及制备系统，该装置包括：厚度实时检测组件、厚度实时控制组件，以及用于在隔膜表面涂覆浆料的涂覆单元；厚度实时检测组件包括第一厚度检测设备与第二厚度检测设备；第一厚度检测设备用于在涂覆过程中检测隔膜的涂覆前材料厚度，第二厚度检测设备用于检测所述隔膜的涂覆后材料厚度；厚度实时控制组件被配置为能够与第一厚度检测设备、第二厚度检测设备通信，以接收涂覆前材料厚度与所述涂覆后材料厚度；厚度实时控制组件被配置为能够控制涂覆单元调整实时的涂覆厚度。该装置通过引入厚度检测设备进行在线厚度测试，实时检测出当前的涂覆厚度数据，调整控制涂覆单元，实现实时控制涂覆厚度。

Description

电池隔膜的涂覆装置及制备系统

技术领域

本实用新型涉及隔膜涂覆控制技术领域，尤其涉及一种电池隔膜的涂覆装置及制备系统。

背景技术

锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜是锂电池材料中技术壁垒最高的环节，其性能的优劣对锂电池的轻量化和安全性至关重要。

由于锂电池涂覆隔膜涂层厚度越来越薄，而涂覆段是控制涂层厚度的关键区域。然而，现有的隔膜制备技术中，涂层厚度控制主要是通过调整浆料浓度和涂覆工艺来实现的，需经过涂覆收卷后，通过相应检测手段检测出所涂覆涂层的厚度。

在现有技术中，涂层厚度的制备及检测控制存在滞后性，即设备工作过程中，存在无法实时检测厚度的同时对厚度进行自动控制的问题。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种电池隔膜的涂覆装置及制备系统，以解决隔膜涂覆过程中涂层厚度的制备及检测控制存在滞后性的问题。

本实用新型的第二目的在于提供一种电池隔膜的涂覆装置及制备系统，以利用涂覆段的调控阀门直接影响涂覆产品的涂层厚度的特点，从而通过对涂覆段调试控制进行精密控制，从而有效提升涂层厚度控制精度。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种电池隔膜的涂覆装置，包括：厚度实时检测组件、厚度实时控制组件，以及用于在隔膜表面涂覆浆料的涂覆单元；

所述厚度实时检测组件包括第一厚度检测设备与第二厚度检测设备；

所述第一厚度检测设备用于在涂覆过程中检测隔膜的涂覆前材料厚度，

所述第二厚度检测设备用于检测所述隔膜的涂覆后材料厚度；

所述厚度实时控制组件被配置为能够与所述第一厚度检测设备、所述第二厚度检测设备通信，以接收所述涂覆前材料厚度与所述涂覆后材料厚度；

所述厚度实时控制组件被配置为能够控制所述涂覆单元调整实时的涂覆厚度。

可选的，所述的电池隔膜的涂覆装置，还包括放卷单元、干燥单元与收卷单元；

所述第一厚度检测设备设置于放卷单元与所述涂覆单元之间；所述放卷单元用于将未涂覆浆料的隔膜输送至所述涂覆单元；所述第二厚度检测设备设置于所述干燥单元与所述收卷单元之间；所述干燥单元用于烘干涂覆浆料后的隔膜；所述收卷单元用于收卷涂覆浆料并烘干后的隔膜。

可选的，所述涂覆单元包括：料腔、微凹辊、盒体与刮刀，

所述微凹辊的一侧伸入所述盒体内，以在所述盒体的内壁与所述微凹辊之间形成所述料腔，浆料能够在供料气压的作用下填充于所述料腔，所述刮刀设于所述盒体，且所述刮刀分布于所述料腔的两端，所述刮刀与所述微凹辊间形成间隙；

所述微凹辊用于：

在旋转时，带动所述料腔内的浆料自所述间隙离开所述料腔，并涂覆于所述隔膜。

可选的，所述厚度实时控制组件被配置为能够通过控制所述供料气压的大小来增加或减少所述料腔内浆料的密集程度，以调节所述实时的涂覆厚度。

可选的，所述的电池隔膜的涂覆装置，还包括供料单元，所述供料单元连通于所述料腔，所述供料单元用于产生供料气压，并利用所述供料气压将浆料填充于所述料腔，所述厚度实时控制组件连接所述供料单元，以控制所述供料单元产生的供料气压。

可选的，所述厚度实时控制组件被配置为能够改变所述间隙的大小，以通过所述间隙的增大或减小调节所述实时的涂覆厚度。

可选的，所述涂覆单元还包括：气缸，所述气缸连接所述盒体，所述厚度实时控制组件被配置为能够通过所述气缸驱动所述盒体相向或背向所述微凹辊运动，以改变所述间隙的大小。

可选的，所述厚度实时控制组件包括用于控制所述涂覆单元的PLC控制器。

可选的，所述第一厚度检测设备为以下任意一种：X射线检测设备、β射线检测设备、激光检测设备、红外检测设备；

所述第二厚度检测设备为以下任意一种：X射线检测设备、β射线检测设备、激光检测设备、红外检测设备。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种隔膜制备系统，包括：第一方面及其可选方案涉及的电池隔膜的涂覆装置。

本实用新型提供的装置具有以下有益效果：

该装置通过对隔膜涂覆生产线进行改造，引入厚度检测设备进行在线厚度测试，并且，分别检测了涂覆前材料厚度与涂覆后材料厚度，进而，由于同一部位的涂覆前材料厚度与涂覆后材料厚度之差可在一定程度上体现出实时涂覆厚度，所以，厚度实时控制组件能接收到涂覆前材料厚度与涂覆后材料厚度的情况下，即获取到了更充分、精确的控制依据，进而，本实用新型为更精确、精细地控制涂覆厚度提供了硬件基础。例如，基于本实用新型的构造，可便于实时计算出当前的涂覆厚度，将涂覆厚度在制程中表征出来，通过固化控制数据，提升厚度控制精度，提升产品厚度一致性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例中提供的电池隔膜的涂覆装置的组成示意图；

图2是本实用新型一实施例中提供的电池隔膜的涂覆装置的安装示意图；

图3是本实用新型一实施例中提供的涂覆单元组成示意图。

附图标记说明：

10-厚度实时检测组件；

11-第一厚度检测设备；

12-第二厚度检测设备；

20-厚度实时控制组件；

31-放卷单元；

32-涂覆单元；

321-料腔；

322-微凹辊；

323-盒体；

324-刮刀；

325-气缸；

326-间隙；

33-干燥单元；

34-出料单元；

35-收卷单元。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是本实用新型一实施例中用于隔膜涂覆过程厚度在线检测及控制的装置的组成示意图。

请参考图1，电池隔膜的涂覆装置，包括：厚度实时检测组件10、厚度实时控制组件20，以及用于在隔膜表面涂覆浆料的涂覆单元32。

厚度实时检测组件10包括第一厚度检测设备11与第二厚度检测设备12；

第一厚度检测设备11用于在涂覆过程中检测隔膜的涂覆前材料厚度；第二厚度检测设备12用于检测所述隔膜的涂覆后材料厚度；

厚度实时控制组件20被配置为能够与第一厚度检测设备11、第二厚度检测设备12通信，以接收所述涂覆前材料厚度与涂覆后材料厚度；例如，厚度实时控制组件可直接或间接连接第一厚度检测设备11、第二厚度检测设备12，也可通过无线的方式实现通信；

其中的涂覆前材料厚度，可理解为隔膜在涂覆浆料之前的厚度，对应的，涂覆后材料厚度，可理解为隔膜在涂覆浆料之后的厚度，具体的，由于涂覆浆料后还需对其进行干燥，所以，涂覆后材料厚度可以为干燥之前、涂覆浆料之后的隔膜的厚度。在另一优选实施例中，涂覆后材料厚度设置为干燥之后的隔膜的厚度，这种方式获取的厚度更为精确。

可见，厚度实时检测组件10用于：在涂覆过程中通过第一厚度检测设备11检测涂覆前材料厚度，及通过第二厚度检测设备12检测涂覆后材料厚度；此外，在部分举例中，厚度实时检测组件10也可包括其他可对检测结果进行补偿、调整的部件。

厚度实时控制组件20被配置为能够控制涂覆单元32调整实时的涂覆厚度，例如，厚度实时控制组件20可以根据实时的涂覆厚度是否偏离预设范围或预设的数值来控制涂覆单元调整实时的涂覆厚度，也可以结合偏离方式(偏大还是偏小)以及偏离的程度来控制。

参考图2所示，除了厚度实时检测组件10与厚度实时控制组件20，所述装置还包括：放卷单元31、干燥单元33与收卷单元35。

其中：

放卷单元31用于将未涂覆浆料的隔膜输送至涂覆单元32；

干燥单元33用于烘干涂覆浆料后的隔膜；

收卷单元35用于收卷涂覆浆料并烘干后的隔膜。

进一步参考图2，装置还包括：出料单元34，出料单元34设置于干燥单元33与收卷单元35之间，用于传送输出涂覆浆料并烘干后的隔膜。

以上放卷单元31、涂覆单元32、干燥单元33、出料单元34、收卷单元35，可以采用本领域任意已有或改进的方案实现。此外，在图3所示实施例中，还对涂覆单元32的一种区别于现有技术的可选方式进行了具体的说明。

图2所示的实施例中，上述的第一厚度检测设备11设置于放卷单元31与涂覆单元32之间；第二厚度检测设备12设置于干燥单元33与收卷单元35之间例如可设置于出料单元34处，用以检测出料单元34处的材料厚度(即涂覆浆料并烘干后的隔膜的厚度)。

在其他实施例中，第二厚度检测设备12还可根据需要设置于干燥单元33与收卷单元35之间的任意除了出料单元34处的其他位置处，例如，干燥单元33的出料口及出料单元34之间的任意位置，或出料单元34与收卷单元35之间的任意位置，本领域技术人员可根据需要自由选择。

优选的，本实施例中的厚度实时控制组件具体可以包括PLC控制器，该PLC控制器除了执行装置的基本控制外，在进行涂覆厚度实时调整时，首先判断实时检测得到的涂层厚度(表征为同一部位的涂覆前材料厚度与涂覆后材料厚度之差)是否偏离预设范围，如偏离，则控制涂覆单元调整涂覆厚度，以实现实时的涂覆厚度调整。这里的厚度调整包括当涂层厚度大于预设范围时，控制涂覆单元根据大于预设范围的幅度(超出范围的厚度值)进行当前涂覆厚度的减小，以及当涂层厚度小于预设范围时，控制涂覆单元根据小于预设范围的幅度(超出范围的厚度值)进行当前涂覆厚度的增加。

参考图3所示，本实施例中的涂覆单元32包括：料腔321、微凹辊322、盒体323与刮刀324，其中，料腔321用于存储浆料及在供料气压的作用下输出涂覆用的浆料以在待涂覆材料上进行浆料涂覆；微凹辊322用于传送待涂覆材料以进行涂覆浆料；盒体323设置于微凹辊322外侧用于通过刮刀324处理调整涂覆的浆料。具体的，所述微凹辊322的一侧伸入所述盒体内，以在盒体323的内壁与微凹辊322之间形成料腔321，浆料能够在供料气压的作用下填充于料腔321，刮刀324设于盒体323上，且刮刀324分布于料腔321的两端，刮刀324与微凹辊322间形成间隙326。

微凹辊322用于在旋转时，带动料腔321内的浆料自间隙326离开料腔321，并涂覆于隔膜上。

一种调节方式中，厚度实时控制组件20被配置为能够通过控制上述供料气压的大小来增加或减少料腔321内浆料的密集程度，以调节实时的涂覆厚度。

进而，当需要调整涂覆厚度时，本实施例中的厚度实时控制组件20通过控制作用控制料腔321上的供料气压的大小来增加或减少当前正在进行涂覆的浆料密集程度，以进行涂层厚度的实时调节。

进一步的一种举例中，电池隔膜的涂覆装置，还包括供料单元(未图示)，所述供料单元连通于料腔321，所述供料单元用于产生供料气压，并利用所述供料气压将浆料填充于所述料腔，厚度实时控制组件20连接供料单元，以控制所述供料单元产生的供料气压。

另一种调节方式中，厚度实时控制组件20被配置为能够改变间隙326的大小，以通过间隙326的增大或减小调节所述实时的涂覆厚度。

进而，当需要调整涂覆厚度时，本实施例的厚度实时控制组件也通过控制刮刀324与微凹辊322间的间隙大小来增加或减少当前涂覆的浆料的厚度，以进行涂层厚度的实时调节。

以上调节方式可以择一配置，也可同时配置，不论硬件与算法上配置了一种还是两种调节方式，实际控制时使用了一种调节方式还是两种调节方式，均不脱离本实用新型实施例的范围。

进一步参考图3所示，本实施例中的涂覆单元32还包括：气缸325，气缸325连接盒体323，厚度实时控制组件20被配置为能够通过气缸325驱动盒体323相向或背向微凹辊322运动，以改变所述间隙的大小。

在进一步的优选实施例中，电池隔膜的涂覆装置还包括计米器，计米器可用于检测隔膜的传输位置，例如，计米器可设于输送隔膜的导辊处，随隔膜的输送，计米器开始计算输送了多长的隔膜，进而，通过所输送的隔膜的长度来表征出隔膜的传输位置。具体地，计米器可设于放卷单元31或收卷单元35或出料单元34的导辊处，导辊输送隔膜的过程中通过计米器计算导辊的转动圈数及结合导辊的外径值，即可得到隔膜的输送长度，即可表征出隔膜对应的长度及位置。

基于计米器的检测结果，厚度实时控制组件可获取到计米器的检测结果后，计算出隔膜的同一部位的涂覆前材料厚度与涂覆后材料厚度之差，例如，已知第一厚度检测设备11与第二厚度检测设备12之间隔膜的长度为L，那么，可利用第一厚度检测设备11在计米器度数为A时记录一个涂覆前材料厚度，再利用第二厚度检测设备12在计米器度数为B(B＝A+L)时记录一个涂覆后材料厚度，该涂覆前材料厚度与涂覆后材料厚度即是针对隔膜的同一部位的，两者的差值即可表明针对该部位的实时的涂覆厚度。

进而，计米器可连接厚度实时控制组件20，进而将度数反馈给厚度实时控制组件，以使其实现以上过程的计算。此外，以上算出实时的涂覆厚度的过程，可以是PLC控制器实现的，进而，计米器可直接或间接连接PLC控制器。

具体的，在第一厚度检测设备11检测涂覆前材料厚度时记录膜的第一位置S1(例如可理解为对应于计米器的度数A)，在第二厚度检测设备12检测涂覆后材料厚度时记录膜的第二位置S2(例如可理解为对应于计米器的度数B)，并通过计算第二位置S2处材料厚度D2与第一位置S1处材料厚度D1之差计算得到第一位置处实时的涂层厚度D为：D＝D2-D1。其中，两个厚度检测设备对应的材料检测位置间材料长度为L，则：S2＝S1+L(即B＝A+L)。得到D后即可通过厚度反馈调控工艺参数进而控制涂覆厚度。在其他的优选实施例中，计米器也可以根据需要替换为其他可以实现记录涂覆的隔膜的实时位置或长度的设备。

在进一步的优选实施例中，第一厚度检测设备11为以下任意一种：X射线检测设备、β射线检测设备、激光检测设备、红外检测设备。第二厚度检测设备12为以下任意一种：X射线检测设备、β射线检测设备、激光检测设备、红外检测设备。

本实用新型的一实施例中还提供了一种隔膜制备系统，包括上述任意实施例所述的电池隔膜的涂覆装置，并通过该系统完成隔膜制备。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电池隔膜的涂覆装置，其特征在于，包括：厚度实时检测组件、厚度实时控制组件，以及用于在隔膜表面涂覆浆料的涂覆单元；

所述厚度实时检测组件包括第一厚度检测设备与第二厚度检测设备；

所述第一厚度检测设备用于在涂覆过程中检测隔膜的涂覆前材料厚度，

所述第二厚度检测设备用于检测所述隔膜的涂覆后材料厚度；

所述厚度实时控制组件被配置为能够与所述第一厚度检测设备、所述第二厚度检测设备通信，以接收所述涂覆前材料厚度与所述涂覆后材料厚度；

所述厚度实时控制组件被配置为能够控制所述涂覆单元调整实时的涂覆厚度。

2.根据权利要求1所述的电池隔膜的涂覆装置，其特征在于，还包括放卷单元、干燥单元与收卷单元；

所述第一厚度检测设备设置于放卷单元与所述涂覆单元之间；所述放卷单元用于将未涂覆浆料的隔膜输送至所述涂覆单元；所述第二厚度检测设备设置于所述干燥单元与所述收卷单元之间；所述干燥单元用于烘干涂覆浆料后的隔膜；所述收卷单元用于收卷涂覆浆料并烘干后的隔膜。

3.根据权利要求1所述的电池隔膜的涂覆装置，其特征在于，所述涂覆单元包括：料腔、微凹辊、盒体与刮刀，

所述微凹辊的一侧伸入所述盒体内，以在所述盒体的内壁与所述微凹辊之间形成所述料腔，浆料能够在供料气压的作用下填充于所述料腔，所述刮刀设于所述盒体，且所述刮刀分布于所述料腔的两端，所述刮刀与所述微凹辊间形成间隙；

所述微凹辊用于在旋转时，带动所述料腔内的浆料自所述间隙离开所述料腔，并涂覆于所述隔膜。

4.根据权利要求3所述的电池隔膜的涂覆装置，其特征在于，所述厚度实时控制组件被配置为能够通过控制所述供料气压的大小来增加或减少所述料腔内浆料的密集程度，以调节所述实时的涂覆厚度。

5.根据权利要求4所述的电池隔膜的涂覆装置，其特征在于，还包括供料单元，所述供料单元连通于所述料腔，所述供料单元用于产生供料气压，并利用所述供料气压将浆料填充于所述料腔，所述厚度实时控制组件连接所述供料单元，以控制所述供料单元产生的供料气压。

6.根据权利要求3所述的电池隔膜的涂覆装置，其特征在于，所述厚度实时控制组件被配置为能够改变所述间隙的大小，以通过所述间隙的增大或减小调节所述实时的涂覆厚度。

7.根据权利要求6所述的电池隔膜的涂覆装置，其特征在于，所述涂覆单元还包括：气缸，所述气缸连接所述盒体，所述厚度实时控制组件被配置为能够通过所述气缸驱动所述盒体相向或背向所述微凹辊运动，以改变所述间隙的大小。

8.根据权利要求1至7任一项所述的电池隔膜的涂覆装置，其特征在于，所述厚度实时控制组件包括用于控制所述涂覆单元的PLC控制器。

9.根据权利要求1至7任一项所述的电池隔膜的涂覆装置，其特征在于，所述第一厚度检测设备为以下任意一种：X射线检测设备、β射线检测设备、激光检测设备、红外检测设备；

所述第二厚度检测设备为以下任意一种：X射线检测设备、β射线检测设备、激光检测设备、红外检测设备。

10.一种隔膜制备系统，其特征在于，包括：权利要求1至9任一项所述的电池隔膜的涂覆装置。

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