CN218906368U - 极片复合装置及极片加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种极片复合装置及极片加工设备，所述极片复合装置包括：挤出成型机构、辊压机构以及传送机构；挤出成型机构设于集流体的至少一侧，用于将浆料挤出并形成连续的浆料层；传送机构具有传动设置的传动部，传动部用于将成型后的浆料层传送至集流体的表面；辊压机构用于将浆料层和集流体同步辊压，而将浆料层复合在集流体的表面。本实用新型所述的极片复合装置，通过挤出成型机构将浆料挤出成浆料层，传送机构将浆料层传送至集流体的表面，并通过辊压机构辊压浆料层和集流体，能够将浆料层复合在集流体上，不仅利于提高极片的加工质量，而且还利于降低生产成本。

Description

极片复合装置及极片加工设备

技术领域

本实用新型涉及极片加工设备技术领域，特别涉及一种极片复合装置。同时，本实用新型还涉及一种具有该极片复合装置的极片加工设备。

背景技术

传统的锂离子极片制备工序为匀浆-涂布-辊压，即首先在匀浆工序使用溶剂将活性材料粉末、粘接剂粉末、导电剂粉末等搅拌分散制成浆料，随后在涂布工序定量涂敷到铜、铝箔等集流体上并烘干为疏松多孔的极片，最后辊压压实后分切制成需要的极片，极片后续进行组装而制成电池。

传统的极片制作工艺复杂，浆料中溶剂的使用量大，设备体积大、价格昂贵且能耗大，导致电池制造成本高。另外，涂布时溶剂蒸发量大会导致粘结剂和导电剂上浮，进而使得浆料的分布不均匀、极片孔隙率增大，从而导致电极性能恶化。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种极片复合装置，以提高极片的加工质量，并利于降低生产成本。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种极片复合装置，用于将浆料复合在行进中的集流体上，所述极片复合装置包括：挤出成型机构、辊压机构以及传送机构；

所述挤出成型机构设于所述集流体的至少一侧，用于将浆料挤出并形成连续且呈片状的浆料层；

所述传送机构具有传动设置的传动部，所述传动部用于将成型后的所述浆料层传送至所述集流体的表面；

所述辊压机构用于将所述浆料层和所述集流体同步辊压，而将所述浆料层复合在所述集流体的表面。

进一步的，所述挤出成型机构分设于所述集流体的两侧；

所述传送机构与所述挤出成型机构一一对应设置，并将各所述浆料层传送至所述集流体的表面；

所述辊压机构将两所述浆料层辊压至所述集流体的两个表面。

进一步的，所述传送部包括传动设置的离型膜；

所述浆料层经由所述离型膜输送至所述集流体的表面。

进一步的，所述传送机构该包括用于放卷所述离型膜的离型膜放卷辊，用于收卷所述离型膜的离型膜收卷辊，以及转动设于所述浆料层传送路径上的多个支撑辊；

所述离型膜放卷辊和所述离型膜收卷辊之间的所述离型膜支撑于各所述支撑辊上。

进一步的，所述辊压机构包括相对转动设于所述集流体两侧的至少两个压辊；

所述浆料层经所述压辊的辊压而复合于所述集流体表面。

进一步的，所述挤出成型机构为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机上设有用于加热所述浆料的加热部；

和/或，所述集流体的表面涂覆有导电胶层。

进一步的，所述挤出成型机构的出料口的长度和/或宽度可调。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型所述的极片复合装置，通过挤出成型机构将浆料挤出成浆料层，传送机构将浆料层传送至集流体的表面，并通过辊压机构辊压浆料层和集流体，能够将浆料层复合在集流体上，不仅利于提高极片的加工质量，而且还利于降低生产成本。

此外，通过设置两个挤出成型机构和传送机构，能够同时将浆料层复合在极片的两个表面，进而利于提高极片的加工效率。离型膜的产品成熟，在传送浆料层的过程中不会粘连浆料层，而具有较好的传送效果。离型膜放卷辊和离型膜收卷辊的设置利于离型膜对浆料层的连续输送，并通过支撑辊则利于提高离型膜对浆料层的传送效果。压辊的结构简单，便于布置实施，且辊压效果好。

另外，双螺杆挤出机的产品成熟，通过加热部利于浆料层的成型，导电胶层利于提高集流体和浆料层之间的导电效果，而利于提升极片的性能。而出料口的长度和/或宽度可调，则利于提高挤出成型机构在使用中的通用性。

此外，本实用新型的另一目的在于提出一种极片加工设备，包括用于输送集流体的输送机构；其还包括如上所述的极片复合装置，以及位于所述辊压机构下游的烘干机构；所述烘干机构用于烘干所述浆料层。

进一步的，所述烘干机构具有沿所述集流体行进方向间隔设置的多个烘干部；

沿所述集流体的行进方向，所述烘干部对所述浆料层的烘干温度渐高设置。

进一步的，还包括转动设于所述烘干机构下游的热辊压机构，所述热辊压机构用于辊压复合有所述浆料层的所述集流体；

和/或，还包括转动设于所述烘干机构下游的多个冷却辊，复合有所述浆料层的所述集流体依次绕经所述冷却辊设置。

本实用新型所述的极片加工设备，通过输送机构对集流体进行输送的同时，极片复合装置将浆料层复合在集流体表面，并经由烘干机构对浆料层进行烘干，利于提高极片的加工效率。

另外，多个烘干部的设置，则利于进一步提高浆料层的烘干效果，而利于提升极片质量。通过多个冷却辊能够对极片进行冷却，而进一步提升极片的性能。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例一所述的极片复合装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二所述的极片加工设备的结构示意图；

附图标记说明：

1、双螺杆挤出机；101、进料仓；2、离型膜放卷辊；201、离型膜；3、集流体；4、离型膜收卷辊；5、第一支撑辊；6、集流体放卷辊；7、第二导向辊；8、压辊；9、烘干机构；10、加热辊；11、冷却辊；12、第一导向辊；13、第九支撑辊；14、极片收卷轴；15、第二支撑辊；16、第三支撑辊；17、第七支撑辊；18、第六支撑辊；19、第八支撑辊；20、第五支撑辊；21、第四支撑辊；100、浆料层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“背”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例一

本实施例涉及一种极片复合装置，用于将浆料复合在行进中的集流体3上。整体构成上，该极片复合装置包括挤出成型机构、辊压机构以及传送机构。

其中，挤出成型机构设于集流体3的至少一侧，用于将浆料挤出并形成连续且呈片状的浆料层100。传送机构具有传动设置的传动部，传动部用于将成型后的浆料层100传送至集流体3的表面。辊压机构用于将浆料层100和集流体3同步辊压，而将浆料层100复合在集流体3的表面。

基于如上整体介绍，本实施例中所述的极片复合装置的一种示例性结构如图1中所示。集流体3沿着图1中所示的方向水平进行输送，而具体对集流体3进行输送的结构均可参照现有技术，在此不再进行赘述。为提高极片的加工效率，挤出成型机构分设于集流体3的两侧，传送机构与挤出成型机构一一对应设置，并将各浆料层100传送至集流体3的表面，辊压机构将两浆料层100辊压至集流体3的两个表面。如此设置，能够同时将浆料层100复合在集流体3上，从而达到提高加工效率的目的。

当然，具体实施时，还可仅在集流体3的一侧设置挤出成型机构和传送机构，此时可将一个浆料层100先复合在集流体3的其一表面。然后，通过使集流体3的另一表面朝向挤出成型机构，再次将浆料层100复合在集流体3的另一表面。

为提高集流体3和浆料层100的复合效果，本实施例中，在集流体3的表面涂覆有导电胶层。具体实施时，导电胶层的厚度可为1～3μm。该导电胶层的主要成分为导电炭黑及粘接剂，如此设置，可增加浆料中的活性物质与集流体3之间的导电率和附着力。

本实施例中的传送部包括传动设置的离型膜201，浆料层100经由离型膜201输送至集流体3的表面。此处的离型膜201不仅利于对浆料层100进行输送，而且不会与离型膜201粘连，从而提高对浆料层100的输送效果。具体实施时，离型膜201可采用现有技术中的PET离型膜，其产品成熟，使用效果好。

另外，本实施例中的传送机构包括用于放卷离型膜201的离型膜放卷辊2，用于收卷离型膜201的离型膜收卷辊4，以及转动设于浆料层100传送路径上的多个支撑辊，离型膜放卷辊2和离型膜收卷辊4之间的离型膜201支撑于各支撑辊上。此处通过离型膜放卷辊2和离型膜收卷辊4的设置，利于离型膜201的重复利用，进而利于降低生产成本。

具体结构上，如图1中所示，位于集流体3上方的传送机构中包括位于挤出成型机构上出料口下方的第一支撑辊5，位于辊压机构上游的集流体3上方的第二支撑辊15，离型膜201能够绕经第一支撑辊5和第二支撑辊15外，而于两者间形成承托浆料层100的承托面。另外，在离心膜放卷辊和第二支撑辊15之间还转动设有两个第三支撑辊16，离型膜201呈S形绕经两个第三支撑辊16，而使放卷后的离型膜201能够顺利的进行收卷。可以理解的是，本实施例中还可根据使用需求对第三支撑辊16的数量进行增减。

仍参照图1中所示，位于集流体3下方的传送机构中离型膜201穿经辊压机构设置，以确保浆料层100能够复合在集流体3的下表面。该传送机构中的离型膜收卷辊4和离型膜放卷辊2分设在辊压机构的两侧，该传送机构中包括位于挤出成型机构上出料口下方的第四支撑辊21，位于第四支撑辊21下游的第五支撑辊20，分别位于辊压机构上下游集流体3下方的第六支撑辊18和第七支撑辊17。其中，离心膜绕设在第六支撑辊18、第七支撑辊17以及第四支撑辊21的顶部，并绕设在第五支撑辊20的底部。如此使得位于第四支撑辊21和第五支撑辊20之间的离型膜201构成对浆料层100承托的承托面。

为防止浆料层100粘连在第五支撑辊20上，还可在第五支撑辊20的外周设置防粘层。另外，位于第六支撑辊18和第七支撑辊17上的离型膜201与集流体3平行设置，以确保集流体3与其下表面的浆料层100的复合效果。另外，在第五支撑辊20和第六支撑辊18之间还转动设于第八支撑辊19，离型膜201够绕经第八支撑辊19的顶部。而在离型膜收卷辊4的上游还设有第九支撑辊13，离型膜放卷辊2放卷后的离型膜201能够绕经第九支撑辊13的底部后再经过第七支撑辊17的顶部。

可以理解的是，具体实施时，靠下设置的传动机构中支撑辊的数量还可根据使用需求进行适应性的增减，只要满足使用需求即可。

本实施例中辊压机构包括相对转动设于集流体3两侧的两个压辊8，浆料层100经由压辊8的辊压而复合于集流体3表面。作为优选地，各压辊8的表面涂覆有防粘层，以防止压辊8对浆料层100辊压时粘连浆料层100，而影响浆料层100在集流体3上的复合效果。当然，根据使用需求，还可设置相对布置的多个压辊8将浆料层100复合在集流体3上。

作为一种优选的一种实施方式，本实施例中的挤出成型机构为双螺杆挤出机1，其产品成熟，便于布置实施，且使用效果好。为进一步提高双螺杆挤出机1对浆料层100的成型效果，本实施例中在双螺杆挤出机1上设有用于加热浆料的加热部。

另外，本实施例中的集流体3可采用现有技术中的铝箔、铜箔、不锈钢箔、镍箔、碳箔、导电树脂膜、碳纤维膜、碳纳米管膜、石墨烯膜中的任意一种。作为优选的，本实施例中集流体3的厚度为1～30μm。例如，集流体3的厚度为1μm、10μm、20μm、或30μm等。

本实施例中的浆料的组分包括正极活性物质粉料、粘接剂、导电剂(粉料或溶液)及溶剂重量，按重量称取所需物料，将活性物质粉料、粘接剂粉料及导电剂粉料置于真空干燥箱中抽真空干燥，干燥温度设置为80～120℃，真空度≤-95Kpa，干燥时间4～8小时。

具体实施时，作为一种示例，浆料的成分包括正极活性物质、导电剂、粘接剂、溶剂的重量组成如下：正极活性物质：导电剂：粘接剂：溶剂为87％:1.5％:1.5％:10％。在其一实施案例中，正极活性物质为镍钴锰酸锂，导电剂为导电炭黑，粘接剂为聚偏氟乙烯，溶剂为N-甲基吡咯烷酮，集流体3采用厚度为12μm的铝箔。

此外，在另一种实施例中，正极活性物质为磷酸铁锂，导电剂为导电炭黑及碳纳米管混合物，粘接剂为聚偏氟乙烯，溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

在其一种实施例中，正极活性物质、导电剂、粘接剂、溶剂的重量组成如下：负极活性物质：导电剂：粘接剂：溶剂为81％:1％:3％:15％。负极活性物质为人造石墨，导电剂为导电炭黑，粘接剂为羧甲基纤维素钠及丁苯橡胶，溶剂为去离子水，集流体3采用8μm厚的铜箔。另外，作为一种示例，负极活性物质为硅碳与石墨掺混，导电剂为导电炭黑及碳纳米管混合物，粘接剂为聚丙烯酸，溶剂为去离子水。

本实施例中，采用低溶剂高固含量的高粘度浆料，溶剂使用量相对常规工艺降低70％以上，可减少后续的烘干长度并降低制造成本，同时可避免出现常规高溶剂浆料烘烤无法解决的粘接剂、导电剂上浮问题，有效提升极片粘附力并降低极片内阻，适用于厚电极涂布，可用于提升电池能量密度和循环寿命。

本实施例中，处理好的浆料的各组分放入双螺杆挤出机1的进料仓101中，以上各组分经过双螺杆挤出机1的剪切分散均匀混合，以及加热部的加热能够形成膏状浆料，浆料从出料口中挤出，形成连续的片状的浆料层100。其中，挤出的浆料层100呈现半干态膏状，且具备非牛顿流体的特性，在高温和高剪切下状态下具备流动性，而在低温和低剪切下则无流动性。

作为优选的，提前预热双螺杆挤出机1，使得其工作温度设置为40～70℃，然后再将准备好的原料依次加入双，调节双螺杆挤出机1中螺杆的转速为300～800rpm。

为进一步提高双螺杆挤出机1在使用中的灵活性，本实施例中出料口的长度和/或宽度可调。具体来讲，可以通过更换具有不同出料口的挤出头来实现对出料口长度和/或宽度的调节。如此能够挤出不同规格的浆料层100，进而利于满足不同的使用需求，而具有较好的通用效果。当然，还可在挤出头上设置挡片，通过挡片对出料口进行遮挡，也能够实现对出料口长度和/或宽度的调节。

本实施例所述的极片复合装置，通过挤出成型机构将浆料挤出成浆料层100，传送机构将浆料层100传送至集流体3的表面，并通过辊压机构辊压浆料层100和集流体3，能够将浆料层100复合在集流体3上，不仅利于提高极片的加工质量，而且还利于降低生产成本。

实施例二

本实施例涉及一种极片加工设备，包括用于输送集流体3的输送机构。该极片加工设备还包括实施例一中所述的极片复合装置，以及位于辊压机构下游的烘干机构9，烘干机构9用于烘干浆料层100。

作为一种示例性结构如图2中所示，本实施例中的输送机构包括集流体放卷辊6、极片收卷轴14以及设于烘干机构9下游的第一导向辊12，放卷后的集流体3能够经由两个压辊8之间，并绕经第一导向辊12后收卷。如此设置使得放卷后的极片沿着图中箭头所示的方向行进，并具有较好的输送效果。当然，具体实施时，还可根据使用需求调整第一导向辊12的位置和数量。

作为一种优选的实施方式，本实施例中的烘干机构9具有沿集流体3行进方向间隔设置的多个烘干部，沿集流体3的行进方向，烘干部对浆料层100的烘干温度渐高设置。此处，通过烘干机构9，在热气流的冲击下，利于将浆料层100中剩下的溶剂蒸发掉，从而利于制成干燥的极片，烘干的温度设置在50-150℃。

具体来讲，如图2中所示，本实施例中的烘干机构9采用现有技术中的悬浮式烘箱，加热部采用设于悬浮式烘箱上的加热管。悬浮式烘箱采用三段式烘箱，每段的温度可单独控制。例如，前段烤箱的温度设置温度为95℃，中段烤箱的温度设置为110℃，后段烘箱温度设置为100℃。当然，具体实施时，烘箱中各段的具体温度还可根据使用需求进行调整。

另外，本实施例中的极片加工设备还包括转动设于烘干机构9下游的热辊压机构，热辊压机构用于辊压复合有浆料层100的所述集流体3。具体结构上，如图2中所示，热辊压机构包括分别转动设于集流体3上下两侧的加热辊10，该加热辊10的内部具有用于将其加热的部件，例如，采用电加热的方式，具体实施时，采用热电偶加热部件对加热辊10进行加热，或者采用导热油的加热方式，具体实施时，采用设于加热辊10内的油管，通过模温机将导热油流入和流出油管对加热辊10进行加热。此外，具体实施时，加热辊10提前预热，预热温度设置为100～120℃，经过加热辊10将浆料层100压实，利于浆料层100中的粘接剂与集流体3、活性物质颗粒、导电颗粒牢固的粘接在一起。

此外，本实施例中的极片加工设备还包括转动设于烘干机构9下游的多个冷却辊11，复合有浆料层100的集流体3依次绕经冷却辊11设置。如图2中所示，本实施例中的冷却辊11为两个，两冷却辊11上下交错设置在热压辊8机构的下游，从而冷却加工成型的极片，同时，还便于激光测厚仪实时测厚(可选装在冷却辊后收卷轴前，方便在线调节极片厚度)，以及极片的收卷。具体实施时，冷却辊11内部通入15-20℃的循环冷却水，热压后的极片以S型缠绕在两个冷却辊11上，冷却后的极片收卷在极片收卷轴14上。

除此之外，在冷却辊11和极片收卷轴14之间还设有第二导向辊7，该第二导向辊7用于引导极片收卷在极片收卷轴14上，从而利于提高极片的收卷效果。

本实施例所述的极片加工设备，通过输送机构对集流体3进行输送的同时，极片复合装置将浆料层100复合在集流体3表面，并经由烘干机构9对浆料层100进行烘干，利于提高极片的加工效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种极片复合装置，用于将浆料复合在行进中的集流体(3)上，其特征在于：所述极片复合装置包括：挤出成型机构、辊压机构以及传送机构；

所述挤出成型机构设于所述集流体(3)的至少一侧，用于将浆料挤出并形成连续且呈片状的浆料层(100)；

所述传送机构具有传动设置的传动部，所述传动部用于将成型后的所述浆料层(100)传送至所述集流体(3)的表面；

所述辊压机构用于将所述浆料层(100)和所述集流体(3)同步辊压，而将所述浆料层(100)复合在所述集流体(3)的表面。

2.根据权利要求1所述的极片复合装置，其特征在于：

所述挤出成型机构分设于所述集流体(3)的两侧；

所述传送机构与所述挤出成型机构一一对应设置，并将各所述浆料层(100)传送至所述集流体(3)的表面；

所述辊压机构将所述浆料层(100)辊压至所述集流体(3)的两个表面。

3.根据权利要求1所述的极片复合装置，其特征在于：

所述传送部包括传动设置的离型膜(201)；

所述浆料层(100)经由所述离型膜(201)输送至所述集流体(3)的表面。

4.根据权利要求3所述的极片复合装置，其特征在于：

所述传送机构包括用于放卷所述离型膜(201)的离型膜放卷辊(2)，用于收卷所述离型膜(201)的离型膜收卷辊(4)，以及转动设于所述浆料层(100)传送路径上的多个支撑辊；

所述离型膜放卷辊(2)和所述离型膜收卷辊(4)之间的所述离型膜(201)支撑于各所述支撑辊上。

5.根据权利要求1所述的极片复合装置，其特征在于：

所述辊压机构包括相对转动设于所述集流体(3)两侧的至少两个压辊；

所述浆料层(100)经所述压辊的辊压而复合于所述集流体(3)表面。

6.根据权利要求1所述的极片复合装置，其特征在于：

所述挤出成型机构为双螺杆挤出机(1)，所述双螺杆挤出机(1)上设有用于加热所述浆料的加热部；

和/或，所述集流体(3)的表面涂覆有导电胶层。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的极片复合装置，其特征在于：

所述挤出成型机构的出料口的长度和/或宽度可调。

8.一种极片加工设备，包括用于输送集流体(3)的输送机构；其特征在于：还包括权利要求1至7中任一项所述的极片复合装置，以及位于所述辊压机构下游的烘干机构(9)；所述烘干机构(9)用于烘干所述浆料层(100)。

9.根据权利要求8所述的极片加工设备，其特征在于：

所述烘干机构(9)具有沿所述集流体(3)行进方向间隔设置的多个烘干部；

沿所述集流体(3)的行进方向，所述烘干部对所述浆料层(100)的烘干温度渐高设置。

10.根据权利要求8所述的极片加工设备，其特征在于：

还包括转动设于所述烘干机构(9)下游的热辊压机构，所述热辊压机构用于辊压复合有所述浆料层(100)的所述集流体(3)；

和/或，还包括转动设于所述烘干机构(9)下游的多个冷却辊(11)，复合有所述浆料层(100)的所述集流体(3)依次绕经所述冷却辊(11)设置。

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