CN218108203U - 一种用于锂电池的涂布装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种用于锂电池的涂布装置，包括控制器；测量模块，连接于所述控制器，用于测量涂布厚度或面密度，并反馈测量值给所述控制器；电控模头，连接于所述控制器，用于控制模头的唇口间隙，以补偿涂布厚度或面密度。本实用新型通过优化涂布装置，能够控制涂布头尾削薄区的厚度面密度。

Description

一种用于锂电池的涂布装置

技术领域

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种用于锂电池的涂布装置。

背景技术

锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。

现有涂布技术中，极片头尾削薄区约30mm，极片长度为1500mm，削薄区占比2％，涂层厚度变薄面密度低，浆料本身具有一定的流动性，模头垫片厚度为固定厚度，涂布过起始位置涂膜区的厚度或面密度会随浆料本身流动变化，涂膜区头尾变薄，面密度降低，且唇口宽度为固定宽度，无法做到涂布起始区与结束区的厚度或面密度闭环，导致极片头尾存在削薄问题，此削薄部分若无法与正极片或负极片良好接触时，会造成电芯充放电循环过程析锂，存在安全问题。

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，提供一种用于锂电池的涂布装置，通过优化涂布装置，能够控制涂布头尾削薄区的厚度面密度。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于锂电池的涂布装置，包括控制器；测量模块，连接于所述控制器，用于测量涂布厚度或面密度，并反馈测量值给所述控制器；电控模头，连接于所述控制器，用于控制模头的唇口间隙，以补偿涂布厚度或面密度。

优选的，所述电控模头包括上模腔、下模腔及电机，所述上模腔侧部安装有第一唇口，所述下模腔的侧部设置有与所述第一唇口配合的第二唇口，所述第一唇口和所述第二唇口之间形成所述唇口间隙，所述电机的输出端连接有丝杆，所述第一唇口的两端具有端板，所述丝杆通过螺母与所述端板的一面固定连接，所述端板的另一面安装于滑块，所述电机安装有支撑块，所述支撑块垂直安装有滑轨，所述滑块与所述滑轨滑动连接。

优选的，还包括送料间隙阀，所述送料间隙阀通过管道连通所述电控模头，用于开启或关闭浆料输送。

优选的，还包括模头压力传感器，所述模头压力传感器安装于所述上模腔的顶部，所述模头压力传感器连接于所述控制器。

优选的，还包括集流体走带机构，所述集流体走带机构包括若干个沿极片走带方向间隔设置的过辊，所述集流体走带机构连接于所述控制器。

优选的，所述测量模块位于极片表面的上方和下方，所述测量模块为厚度检测传感器。

优选的，还包括通讯模块，所述通讯模块连接于所述控制器或所述测量模块。

优选的，所述控制器和所述电控模头为一体式结构。

优选的，所述控制器为PLC控制器、单片机或嵌入式控制器。

优选的，所述电机为步进电机或伺服电机。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型将涂布模头改为电控模头，即模头的唇口间隙采用电机控制，测量模块实时对涂膜厚度或面密度检测，当检测到实际涂膜厚度或者面密度异常时，测量模块通过控制器，及时反馈电控模头对模头唇口间隙自动调节补偿，同时，根据测量模块实际测得厚度或者面密度，控制器自动计算唇口间隙调试宽度，通过检测到涂布起始及收尾位置，计算削薄比例以及削薄区长度尺寸，通过电控模头自动调试模头唇口间隙，进行涂布头尾区的厚度或面密度自动补偿，能够控制闭环涂布头尾削薄区的厚度面密度，提升浆料利用率，降低浆料损失，减少制造成本。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。

图1为本实用新型中实施方式一的结构示意图。

图2为本实用新型中实施方式一的电控模头的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

2-测量模块；

3-电控模头；31-上模腔；32-下模腔；33-电机；311-第一唇口；321-第二唇口；3111-端板；

4-送料间隙阀；

5-模头压力传感器；

6-集流体走带机构；61-过辊；

7-丝杆；

8-螺母；

9-滑块；

10-支撑块；

20-滑轨；

30-储液罐。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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实用新型中的具体含义。

以下结合附图1～2对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施方式一

下面结合附图1～2描述实施方式一

用于锂电池的涂布装置，包括控制器；测量模块2，连接于控制器，用于测量涂布厚度或面密度，并反馈测量值给控制器；电控模头3，连接于控制器，用于控制模头的唇口间隙，以补偿涂布厚度或面密度。

由于极片头尾存在削薄问题，此削薄部分若无法与正极片或负极片良好接触时，会造成电芯充放电循环过程析锂，存在安全问题，因此，将涂布模头改为电控模头3，即模头的唇口间隙采用电机33控制，测量模块2实时对涂膜厚度或面密度检测，当检测到实际涂膜厚度或者面密度异常时，测量模块2通过控制器，及时反馈电控模头3对模头唇口间隙自动调节补偿，同时，根据测量模块2实际测得厚度或者面密度，控制器自动计算唇口间隙调试宽度，通过检测到涂布起始及收尾位置，计算削薄比例以及削薄区长度尺寸，通过电控模头3自动调试模头唇口间隙，进行涂布头尾区的厚度或面密度自动补偿，能够控制闭环涂布头尾削薄区的厚度面密度，提升浆料利用率，降低浆料损失，减少制造成本。

于本实施方式中，头尾削薄区厚度面密度为10％，削薄长度尺寸为5mm，削薄厚度或者面密度数据来源于测量模块2；首先，可设定测量标准范围，如涂膜厚度标准为100um±5μm，测量模块2进行在线测量，实际测量厚度数值为90μm，90μm范围从涂布起始位置计算有5mm削薄长度，此范围超出规格标准，此时，测量模块2将测试数据立即反馈控制器，控制器控制电控模头3进行唇口间隙进行实时补偿，在涂布预设位置时，模头唇口间隙增加或者减少，对厚度及面密度补偿，通过测量计算实际需补偿的尺寸范围后，模头唇口补偿预设尺寸范围，即自动恢复至原有标准范围，例如：补偿系数X＝1-实际测量值O/设定值I*100％，可用于计算厚度或者面密度，唇口间隙调试补偿范围，可通过实验验证计算得出规律，即根据实验结果，确定唇口间隙每增加或减少1um时，对涂布厚度或者面密度进行补偿，例如，模头唇口间隙增加或减少1μm时，对应的涂布厚度会增加或减少2μm，再结合测量模块2进行自动补偿一定的唇口间隙即可，但本实用新型不以此为限，上述自动补偿计算逻辑可根据实际电池型号进行调整。

在根据本实用新型的用于锂电池的涂布装置中，电控模头3包括上模腔31、下模腔32及电机33，上模腔31侧部安装有第一唇口311，下模腔32的侧部设置有与第一唇口311配合的第二唇口321，第一唇口311和第二唇口321之间形成唇口间隙，电机33的输出端连接有丝杆7，第一唇口311的两端具有端板3111，丝杆7通过螺母8与端板3111的一面固定连接，端板3111的另一面安装于滑块9，电机33安装有支撑块10，支撑块10垂直安装有滑轨20，滑块9与滑轨20滑动连接。于本实施方式中，电机33通过驱动丝杆7旋转，使得螺母8沿丝杆7的方向直线运动，即带动端板3111上下运动，使得第一唇口311和第二唇口321之间形成预设的唇口间隙，实现对涂布厚度或者面密度进行补偿。其中，支撑块10的数量为两个，两个支撑块10平行设置，滑轨20垂直设置在两个支撑块10之间，滑轨20的两端分别与两个支撑块10固定连接。

在根据本实用新型的用于锂电池的涂布装置中，还包括送料间隙阀4，送料间隙阀4通过管道连通电控模头3，用于开启或关闭浆料输送。于本实施方式中，送料间隙阀4用于开启或关闭运送活性物质的作用，可根据涂布尺寸，对送料间隙阀4进行开启或关闭，当涂布结束时，送料间隙阀4关闭停止送料，当涂布开始时，送料间隙阀4打开，并开始输送浆料。其中，管道的一端连通储液罐30，送料间隙阀4的一部分安装在管道内，起到关闭或开启管道浆料输送的作用。

在根据本实用新型的用于锂电池的涂布装置中，还包括模头压力传感器5，模头压力传感器5安装于上模腔31的顶部，模头压力传感器5连接于控制器。于本实施方式中，增加模头压力传感器5，可将模头内压力设定为固定值，需根据自身涂布整线的长度验证后设定，即验证后设定实际模头压力的参数，但本实用新型不以此为限，也将压力可作为通用参数，可兼容不同设计涂布厚度或者面密度的极片，有助于提高涂布装置的兼容性。

在根据本实用新型的用于锂电池的涂布装置中，还包括集流体走带机构6，所述集流体走带机构6包括若干个沿极片走带方向间隔设置的过辊61，集流体走带机构6连接于控制器。于本实施方式中，集流体走带速度可通过集流体走带机构6控制，可设定为恒定速度，兼容不同设计的涂布工艺范围，有助于提高涂布装置的兼容性。

在根据本实用新型的用于锂电池的涂布装置中，控制器和电控模头3为一体式结构，缩短控制器和电控模头3之间的传输距离，降低信号传输的时延率，还有助于减少涂布装置整体的体积。

本实用新型的工作原理是：

将涂布模头改为电控模头3，即模头的唇口间隙采用电机33控制，测量模块2实时对涂膜厚度或面密度检测，当检测到实际涂膜厚度或者面密度异常时，测量模块2通过控制器，及时反馈电控模头3进行模头唇口间隙自动调节补偿，同时，根据测量模块2实际测得厚度或者面密度，控制器自动计算唇口间隙调试宽度，通过检测到涂布起始及收尾位置，计算削薄比例以及削薄区长度尺寸，通过电控模头3自动调试模头唇口间隙，进行涂布头尾区的厚度或面密度自动补偿，能够控制闭环涂布头尾削薄区的厚度面密度，提升浆料利用率，降低浆料损失，减少制造成本。

实施方式二

与实施方式一不同的是：本实施方式还包括通讯模块，通讯模块连接于控制器或测量模块2，控制器为PLC控制器、单片机或嵌入式控制器。增加通讯模块，便于用户远程监控控制器或测量模块2的状态及数据，有助于提高用户体验，其中，控制器优选采用PLC控制器，可在电控模头3内置PLC控制模块，并与测量模块2通讯连接，但本实用新型不以此为限，可以实际生产需求，控制器还可以为单片机或嵌入式控制器。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式三

与实施方式一不同的是：本实施方式的电机33为步进电机或伺服电机，测量模块2位于极片表面的上方和下方，测量模块2为厚度检测传感器，使得厚度检测传感器的测量端朝向极片的表面，测量模块2可设于极片的头尾两端，实现测量极片的涂布厚度。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

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能够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述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。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)

1.一种用于锂电池的涂布装置，其特征在于，包括：

控制器；

测量模块(2)，连接于所述控制器，用于测量涂布厚度或面密度，并反馈测量值给所述控制器；

电控模头(3)，连接于所述控制器，用于控制模头的唇口间隙，以补偿涂布厚度或面密度。

2.如权利要求1所述的一种用于锂电池的涂布装置，其特征在于：所述电控模头(3)包括上模腔(31)、下模腔(32)及电机(33)，所述上模腔(31)侧部安装有第一唇口(311)，所述下模腔(32)的侧部设置有与所述第一唇口(311)配合的第二唇口(321)，所述第一唇口(311)和所述第二唇口(321)之间形成所述唇口间隙，所述电机(33)的输出端连接有丝杆(7)，所述第一唇口(311)的两端具有端板(3111)，所述丝杆(7)通过螺母(8)与所述端板(3111)的一面固定连接，所述端板(3111)的另一面安装于滑块(9)，所述电机(33)安装有支撑块(10)，所述支撑块(10)垂直安装有滑轨(20)，所述滑块(9)与所述滑轨(20)滑动连接。

3.如权利要求1所述的一种用于锂电池的涂布装置，其特征在于：还包括送料间隙阀(4)，所述送料间隙阀(4)通过管道连通所述电控模头(3)，用于开启或关闭浆料输送。

4.如权利要求2所述的一种用于锂电池的涂布装置，其特征在于：还包括模头压力传感器(5)，所述模头压力传感器(5)安装于所述上模腔(31)的顶部，所述模头压力传感器(5)连接于所述控制器。

5.如权利要求1所述的一种用于锂电池的涂布装置，其特征在于：还包括集流体走带机构(6)，所述集流体走带机构(6)包括若干个沿极片走带方向间隔设置的过辊(61)，所述集流体走带机构(6)连接于所述控制器。

6.如权利要求1所述的一种用于锂电池的涂布装置，其特征在于：所述测量模块(2)位于极片表面的上方和下方，所述测量模块(2)为厚度检测传感器。

7.如权利要求1所述的一种用于锂电池的涂布装置，其特征在于：还包括通讯模块，所述通讯模块连接于所述控制器或所述测量模块(2)。

8.如权利要求1所述的一种用于锂电池的涂布装置，其特征在于：所述控制器和所述电控模头(3)为一体式结构。

9.如权利要求1所述的一种用于锂电池的涂布装置，其特征在于：所述控制器为PLC控制器、单片机或嵌入式控制器。

10.如权利要求2所述的一种用于锂电池的涂布装置，其特征在于：所述电机(33)为步进电机或伺服电机。

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