一种锂电池极片辊压分切一体化设备

技术领域

本发明涉及锂电池加工技术领域，具体提出了一种锂电池极片辊压分切一体化设备。

背景技术

锂电池极片的制造工艺流程一般为：先将活性物质，粘结剂和导电剂等混合制备成浆料，然后涂敷在铜或铝集流体两面，经干燥后去除溶剂形成极片，极片颗粒涂层经过压实致密化，再经过裁切或分条加工；采用辊压的方式是锂电池极片加工过程中最常用的压实工艺，相较于整个工艺过程中其它的工艺过程，辊压对极片孔洞结构的改变巨大，而且也会影响导电剂的分布状态，从而影响电池的电化学性能。

在锂电池极片生产加工过程中对极片进行辊压的最终目的是获得符合设计要求的极片；辊压的必要性：极片在涂布、干燥完成后，活物质与集流体箔片的剥离强度很低，通过辊压工艺增强活物质与箔片的粘接强度，以防在电解液浸泡、电池使用过程中剥落；理想状态下，辊压后的锂电池极片表面平整、在光下光泽度一致、留白部分无明显波浪、极片无大程度翘曲。

锂电池极片在辊压工艺加工过程中，会存在如下问题影响到锂电池极片的生产质量：1)辊压后极片表面涂层存在厚度不均的问题，当压辊的辊跳度以及辊弯度较大时，辊压反馈到极片上就造成涂层的厚度不均，即涂层压实密度不均，直接影响到极片辊压质量；2)极片经过辊压后会存在一定程度的极片反弹现象，反弹会造成涂层压实密度降低，而达不到工艺设计要求；3)极片经过辊压后，有时候极片会呈较大程度的内凹外凸的现象，即产生极片翘边现象，该现象出现不利于极片分切、卷绕。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种锂电池极片辊压分切一体化设备，用于解决上述背景技术中提到的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：一种锂电池极片辊压分切一体化设备，包括机架、两个设置在所述机架上的辊压机构、设置在所述机架上的熨平机构和设置在所述机架上的分切机构；两个所述辊压机构在竖直方向上镜像相对设置，所述辊压机构、所述熨平机构和所述分切机构在水平直线方向上依次分布。

所述辊压机构包括横梁板、外辊架、升降气缸、压辊、内辊架、贴辊和压簧；位于上方的所述辊压机构，所述横梁板水平固定在所述机架上，所述外辊架位于所述横梁板的下方，所述外辊架的顶端固定安装有若干与所述横梁板竖直滑动配合的导柱，所述横梁板的底端竖直固定安装有两个所述升降气缸，所述外辊架水平固定连接在两个所述升降气缸的输出端之间；所述压辊水平转动安装在所述外辊架上，所述内辊架位于所述外辊架的内侧且竖直滑动设置在所述外辊架上，所述外辊架的顶部下端面与所述内辊架顶端面之间竖直连接有若干所述压簧，若干所述压簧以及若干所述导柱均沿所述压辊的轴向均匀分布设置，所述贴辊水平转动安装在所述内辊架上，所述贴辊位于所述压辊上方且辊面相互接触，所述内辊架上设置有半圆环状的轴瓦，所述轴瓦与所述贴辊同轴设置且两侧延伸至所述贴辊的两端，所述贴辊辊面与所述轴瓦内圆弧面滚动接触。

所述熨平机构包括两个在竖直方向上镜像相对设置的熨平板，两个所述熨平板在竖直方向上可相向运动或背向运动，所述熨平板的相向水平板面为电加热板面，所述熨平板的加热板面在靠近所述压辊一侧设置有伸向两个所述压辊之间的圆弧嘴，所述熨平板上在位于所述圆弧嘴端部位置以及与所述圆弧嘴相对的侧边位置均水平转动设置有导辊，所述导辊的轴向与所述压辊的轴向平行设置。

优选的，所述熨平机构还包括两个固定在所述机架上的双头气缸，所述双头气缸竖直设置，两个所述熨平板位于两个所述双头气缸之间，且两个所述双头气缸分布在所述导辊轴向两侧；所述熨平板上在位于所述导辊轴向的两侧位置设置有连接板，两个所述熨平板通过所述连接板与所述双头气缸的上下输出端对应固定连接。

优选的，位于上方的所述熨平板的顶端位置以及位于下方的所述熨平板的底端位置对应设置有辊刷组件；所述辊刷组件包括匚形架、调节螺杆和辊刷；所述连接板上水平设置有滑轨，所述滑轨的导向方向垂直于所述压辊的轴向，所述匚形架滑动设置在两个所述滑轨之间，所述调节螺杆通过轴承水平转动安装在所述匚形架上，且所述调节螺杆与所述熨平板螺纹连接，所述匚形架的凹口方向面向所述压辊，所述辊刷水平固定在所述匚形架的凹口位置。

优选的，所述分切机构包括水平转动安装在所述机架上的分切辊和两个水平转动安装在所述机架上的辅助辊；两个所述辅助辊位于所述分切辊的下方且对称分布在其两侧，所述分切辊上沿轴向均匀分布固定安装有若干盘式的分切刀片。

优选的，所述辊刷包括长板状的预存箱和两个棉刷头；所述预存箱水平转动安装在所述匚形架上，所述预存箱的转轴位于其宽度的等分位置，所述预存箱在宽度方向上设置有两个对称分布在其转轴两侧的存液槽，两个所述棉刷头一一对应封堵固定在两个所述存液槽的槽口位置；所述匚形架上位于所述预存箱其中一侧转动安装有定位销，所述定位销可径向插入所述预存箱的转轴中限制周向转动。

优选的，所述分切机构还包括同步带，所述分切辊的转轴上设置有主动带轮，所述辅助辊的转轴上设置有从动带轮，两个所述从动带轮与所述主动带轮之间通过所述同步带带动。

优选的，所述机架上水平转动安装有两个分送辊，两个所述分送辊竖直分布，且所述分送辊相对所述熨平机构分布在所述分切机构的两侧。

上述技术方案具有如下优点或者有益效果：1.本发明提供了一种锂电池极片辊压分切一体化设备，通过辊压机构的设计大大减小了压辊转动过程中产生的辊跳度幅度，有效抑制了压辊辊压极片时产生的微小弯曲变形，提高了极片表面涂层辊压密度的均匀性，通过熨平机构的设置有效抑制了极片辊压后的反弹现象，通过整平减轻了极片的翘边现象，提高了极片辊压后表面的平整度，综上所述，通过本发明提供的设备有效抑制了锂电池极片辊压加工过程中存在的表面涂层压实密度不均、极片反弹以及极片翘边的问题，大大提高了极片的辊压质量。

2.本发明提供了一种锂电池极片辊压分切一体化设备，在熨平机构中相对两个压辊对应设置有辊刷组件，使得在设备使用前后，通过人工的辅助操作，能够自动完成对压辊辊面的防锈处理以及辊面清理的维护工作，解决了完全人工维护的麻烦。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分，并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明提供的一种锂电池极片辊压分切一体化设备在一个视角下的立体结构示意图。

图2是本发明提供的一种锂电池极片辊压分切一体化设备在另一个视角下的立体结构示意图。

图3是本发明提供的一种锂电池极片辊压分切一体化设备的正视图。

图4是本发明提供的一种锂电池极片辊压分切一体化设备的俯视图。

图5是图4中A-A的剖视图。

图6是图5中B处的局部放大示意图。

图7是辊压机构与熨平机构装配位置的平面示意图。

图8是辊压机构与熨平机构装配位置的立体结构示意图。

图9是图8中C处的局部放大示意图。

图10是图8中D处的局部放大示意图。

图中：1、机架；11、分送辊；2、辊压机构；21、横梁板；22、外辊架；221、导柱；23、升降气缸；24、压辊；25、内辊架；251、轴瓦；26、贴辊；27、压簧；3、熨平机构；31、双头气缸；32、熨平板；321、连接板；3211、滑轨；322、圆弧嘴；323、导辊；33、辊刷组件；331、匚形架；3311、定位销；332、调节螺杆；333、辊刷；3331、预存箱；3332、存液槽；3333、棉刷头；4、分切机构；41、分切辊；411、分切刀片；412、主动带轮；42、辅助辊；421、从动带轮；43、同步带。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施，但不作为对本发明的限定。

如图1、图2和图4所示，一种锂电池极片辊压分切一体化设备，包括机架1、两个设置在机架1上的辊压机构2、设置在机架1上的熨平机构3和设置在机架1上的分切机构4；两个辊压机构2在竖直方向上镜像相对设置，辊压机构2、熨平机构3和分切机构4在水平直线方向上依次分布。

如图3、图5、图7和图8所示，辊压机构2包括横梁板21、外辊架22、升降气缸23、压辊24、内辊架25、贴辊26和压簧27；位于上方的辊压机构2，横梁板21水平焊接在机架1上，外辊架22位于横梁板21的下方，外辊架22的顶端通过螺栓固定安装有若干与横梁板21竖直滑动配合的导柱221，横梁板21的底端通过螺丝竖直固定安装有两个升降气缸23，外辊架22通过螺栓水平固定连接在两个升降气缸23的输出端之间；压辊24通过轴承水平转动安装在外辊架22上，内辊架25位于外辊架22的内侧且竖直滑动设置在外辊架22上，外辊架22的顶部下端面与内辊架25顶端面之间竖直焊接有若干压簧27，若干压簧27以及若干导柱221均沿压辊24的轴向均匀分布设置，贴辊26水平转动安装在内辊架25上，贴辊26位于压辊24上方且辊面相互接触，内辊架25上设置有半圆环状的轴瓦251，轴瓦251与贴辊26同轴设置且两侧延伸至贴辊26的两端，贴辊26辊面与轴瓦251内圆弧面滚动接触。

在辊压机构2中，若干压簧27均处于压缩状态，压簧27的弹力将直接作用在内辊架25的顶部，由于内辊架25竖直滑动设置在外辊架22上，且贴辊26与轴瓦251滚动接触，继而均匀排列分布的若干压簧27的弹力通过轴瓦251间接作用在贴辊26上，并使得贴辊26的辊面始终与压辊24的辊面贴紧接触，在贴紧状态下，转动安装的贴辊26并不会影响压辊24的转动，通过贴辊26的贴紧扶正大大抑制了压辊24转动时存在的辊跳度问题，同时通过贴辊26贴紧接触同样抑制了辊压极片时压辊24出现的微小弯曲变形的问题，继而大大提高了极片辊压后其表面涂层的平整度。

在辊压过程中，两个辊压机构2中的两个压辊24相互配合对极片进行辊压压实，在辊压前，需要将极片从两个压辊24之间穿过，由于极片为薄片材料，为了方便极片穿过，可以同步启动位于上方的辊压机构2中的两个升降气缸23，带动压辊24随之向上运动，并同步启动位于下方的辊压机构2中的两个升降气缸23，带动压辊24随之向下运动，继而将上下两个压辊24的间距打开，从而很方便地将待辊压的极片从间隙中穿过。两个压辊24之间的间隙可调，为了抑制极片反弹的现象，两个压辊24之间的实际间隙要比理想压实状态下的极片厚度略小。

如图6、图7、图8和图9所示，熨平机构3包括两个在竖直方向上镜像相对设置的熨平板32，两个熨平板32在竖直方向上可相向运动或背向运动，熨平板32的相向水平板面为电加热板面，熨平板32的结构构造和原理与现有所使用的熨斗一致，熨平板32的加热板面在靠近压辊24一侧设置有伸向两个压辊24之间的圆弧嘴322，极片先经过两个压辊24进行辊压，当辊压后的极片与压辊24处于非完全压紧接触状态过程时，极片处于控制反弹区域，当极片与压辊24之间处于脱离压紧接触状态过程中，极片处于自由反弹区域，通过圆弧嘴322结构直接伸向两个压辊24之间，从而极片经过辊压后进入控制反弹区域而未进入自由反弹区域之前便被引入两个熨平板32之间，有利于更好地控制极片反弹，熨平板32上在位于圆弧嘴322端部位置以及与圆弧嘴322相对的侧边位置均水平转动设置有导辊323，导辊323的轴向与压辊24的轴向平行设置，在辊压加工过程中，极片从两个熨平板32之间穿过依靠牵拉极片料带带动抽出，通过在熨平板32上位于极片引入和引出的位置增加转动设置的细小的导辊323，从而在一定程度上减小了极片通过的阻力。熨平机构3还包括两个通过螺丝固定在机架1上的双头气缸31，双头气缸31竖直设置，两个熨平板32位于两个双头气缸31之间，且两个双头气缸31分布在导辊323轴向两侧；熨平板32上在位于导辊323轴向的两侧位置设置有连接板321，两个熨平板32通过连接板321与双头气缸31的上下输出端对应固定连接。

与两个相对设置的辊压机构2相同，两个熨平板32之间的间隙同样可调，为了便于穿过极片料带，可以同步启动两个双头气缸31，带动两个熨平板32的间距打开，从而便于将极片从两个熨平板32之间穿过。需要说明的是，由于圆弧嘴322伸向两个压辊24的间隙中，因此穿过料带时则需先将两个压辊24相对拉开，后将两个熨平板32相对间距打开，需要按照先后顺序依次操作。需要说明的是，两个熨平板32之间的间隙调节后，其间隙大小基本与经过压实理想状态下的极片厚度相等；另外，在进行正式辊压处理前，需要对熨平板32进行预热使得熨平板32的加热板面被加热到合适的温度，并在辊压过程中始终保持该温度。

对极片进行辊压处理过程中，经过两个压辊24完成辊压后的极片将从两个熨平板32之间通过，并随之经过两个熨平板32进行熨平处理，经过熨平处理的目的在于：一方面通过合适温度的热压对极片表面涂层进行加热，从而提高涂层材料的热塑性，有效降低极片反弹的程度，保证极片涂层的压实密度更加接近理论设计标准，另一方面通过两个熨平板32可对极片进行整平，可大大减轻极片翘边的情况。

如图1、图4和图5所示，分切机构4包括水平转动安装在机架1上的分切辊41和两个水平转动安装在机架1上的辅助辊42；两个辅助辊42位于分切辊41的下方且对称分布在其两侧，分切辊41上沿轴向均匀分布固定安装有若干盘式的分切刀片411。分切机构4还包括同步带43，分切辊41的转轴上设置有主动带轮412，辅助辊42的转轴上设置有从动带轮421，两个从动带轮421与主动带轮412之间通过同步带43带动。机架1上水平转动安装有两个分送辊11，两个分送辊11竖直分布，且分送辊11相对熨平机构3分布在分切机构4的两侧。其中分切辊41的轴端可外接装配驱动电机，当驱动电机带动分切辊41转动后，在同步带43的带动下，两个辅助辊42将随之同步转动。经过熨平后的极片将从两个辅助辊42上经过，并通过辅助辊42向前输送，向前输送的同时，分切辊41上的若干分切刀片411将对极片进行均匀分切，完成分切后的若干条状极片将被分成两组进行收卷，并且两组极片料带将一一对应通过两个分送辊11进行导向输送。

如图6、图8和图10所示，位于上方的熨平板32的顶端位置以及位于下方的熨平板32的底端位置对应设置有辊刷组件33；辊刷组件33包括匚形架331、调节螺杆332和辊刷333；连接板321上水平设置有滑轨3211，滑轨3211的导向方向垂直于压辊24的轴向，匚形架331滑动设置在两个滑轨3211之间，调节螺杆332通过轴承水平转动安装在匚形架331上，且调节螺杆332与熨平板32螺纹连接，匚形架331的凹口方向面向压辊24，辊刷333水平固定在匚形架331的凹口位置。辊刷333包括长板状的预存箱3331和两个棉刷头3333；预存箱3331水平转动安装在匚形架331上，预存箱3331的转轴位于其宽度的等分位置，预存箱3331在宽度方向上设置有两个对称分布在其转轴两侧的存液槽3332，需要说明的是，存液槽3332中设置有用于注入液体的进液口，该进液口在附图中未示出；两个棉刷头3333一一对应封堵固定在两个存液槽3332的槽口位置；匚形架331上位于预存箱3331其中一侧转动安装有定位销3311，定位销3311可径向插入预存箱3331的转轴中限制周向转动，显然，在位于转轴直径方向上设置有插孔，定位销3311可对应插入该插孔中对整个辊刷333进行限制固定，需要说明的是，定位销3311与插孔的配合设置简单，该插孔在附图中未示出。

为了保证极片辊压的精度，避免压辊24锈蚀对辊压精度造成影响，通常在设备使用完后，需要及时对压辊24辊面进行防锈处理，一般采用均匀涂覆防锈油进行防锈处理，而设备使用前，需要对压辊24表面的防锈油进行清理，通常通过有机溶剂进行清理，有机溶剂可以是进行防锈油溶解清理的任意一种。以上防锈以及清理维护工作同样均需人工完成，有时为了麻烦，人工会偷懒省事不做规范化的维护工作，从而影响到设备的使用效果和使用寿命。在本发明提供的设备中，在两个熨平板32上相对两个压辊24一一对应设置有辊刷组件33，从而可以在很大程度上降低维护的麻烦。具体的，在预存箱3331的两个存液槽3332中可分别预存注入防锈油和有机溶剂，在设备使用后进行防锈处理时，转动辊刷333，使得浸润有防锈油的棉刷头3333对准压辊24，并通过定位销3311进行辊刷333周向定位，随后通过转动调节螺杆332使得匚形架331顺着两个滑轨3211向着压辊24方向靠近滑动，最终使得棉刷头3333与压辊24辊面接触，随后启动压辊24转动，从而通过棉刷头3333对压辊24辊面进行防锈油的自动涂刷。在设备使用前进行防锈油清理时，整个过程与防锈油涂刷的过程相同，通过转动辊刷333，并进行调节，使得浸润有有机溶剂的棉刷头3333与压辊24接触，从而对压辊24表面的防锈油进行溶解清理。

以下结合以上所述内容，对采用本发明提供的设备进行锂电池极片辊压加工的过程做简要阐述：辊压加工时，将待辊压加工的锂电池极片依次从两个压辊24之间以及两个熨平板32之间穿过，并从分切机构4中的加工位中穿过，极片料带将在两个辊压机构2之间完成辊压，在熨平机构3中完成热压整平，随后在分切机构4位置完成料带的分切，分切后的料带通过外部的卷料装置完成自动收卷。

另外，在设备使用前后，通过辊刷组件33对压辊24进行维护处理。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。