一种干法电机压延成型模组、设备及方法

技术领域

本发明涉及电极生产加工设备技术领域，更具体地，涉及一种干法电机压延成型模组、设备及方法。

背景技术

现有电极的生产方式大多为湿法涂布，将电极材料与导电、粘接等材料按配比混合为浆料，然后涂布在集流体表面，再经过烘干一起成型，此种方式需要消耗极大的热功能量来实现生产，还涉及一定的环保与安全问题。另有一些干法电极的成型方法研究，但是其全部使用直辊进行压合成型，但此方式需要更大的压合力，并且在压合过程中，如果初始时电极膜片的中部有气泡，传统的压延方式则会使得电极膜内部容易产生气孔、表面出现褶皱等现象，影响电极质量。

发明内容

本发明为克服上述背景技术中所述的传统的压延方式则会使得电极膜内部容易产生气孔、褶皱等现象，影响电极质量的问题，提供一种干法电机压延成型模组、设备及方法。本发明能够减少电极膜内部出现气孔、表面出现褶皱等现象。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种干法电极压延成型模组，用于电极膜片压延成型，包括沿电极膜片输送方向依次设置的：

突破辊机组，设有用于压延电极膜片的突破辊；

若干修型辊机组，均分别设有用于压延电极膜片的修型辊；

以及成型辊机组，设有用于压延电极膜片的成型辊；

所述成型辊为直型辊，所述突破辊和所述修型辊均为曲面型轧辊，所述突破辊的曲率和所述修型辊的曲率沿所述电极膜片的输送方向依次减小。

优选的，所述修型辊的数量为至少2个。

进一步的，所述突破辊机组包括固定支架、上下相对设置的2个所述突破辊、用于调节2个所述突破辊之间辊隙的提升组件，所述提升组件安装在所述固定支架的顶部并与顶部的突破辊连接。

进一步的，所述提升组件包括连接架、球头油缸以及滑块，所述突破辊的两端通过设有的带座轴承安装在所述固定支架上设有的辊架上，所述球头油缸的缸座安装在所述固定支架的顶部，所述球头油缸的输出端所述连接架的一侧连接，所述连接架的另一侧与所述辊架连接，所述连接架的两端分别连接有所述滑块，所述滑块与所述固定支架上设有的直线滑轨滑动连接。

进一步的，所述固定支架上在所述滑块与所述固定支架的顶部之间还设有间隙调节组件，所述间隙调节组件包括第一斜铁和第二斜铁，所述第一斜铁和第二斜铁呈斜面相贴合设置，所述第一斜铁的一侧连接有用于带动所述第一斜铁沿突破辊的轴向平移的驱动组件。

进一步的，所述驱动组件包括减速机、丝杆以及与所述丝杆螺纹连接的驱动螺母，所述减速机的输出端与所述丝杆传动连接，所述第一斜铁内部中空，所述驱动螺母固定连接在所述第一斜铁靠近所述减速机一侧的外侧壁上，所述丝杆同时活动穿设在所述驱动螺母和所述第一斜铁内部，所述间隙调节组件还包括在所述第一斜铁的相对两侧设有的用于测量第一斜铁平移距离的编码尺。

进一步的，所述突破辊组的底部还设有接辊机构，所述接棍机构包括车架、移动小车、顶升油缸以及用于支撑突破辊的接辊夹具，所述移动小车可移动设置于所述车架顶部，所述顶升油缸安装在所述车架上，所述接辊夹具设于所述移动小车上。

还提供一种干法电极压延成型设备，包括沿工序依次设置的：

入料组件，用于将待成型的电极膜片输送入料；

上述的干法电极压延成型模组，用于将电极膜片压延成型；

冷却器，用于将成型后的电极冷却；

检测装置，用于对成型后的电极膜片进行检测。

所述入料组件与所述成型模组之间还设有感应加热器以及第一红外测温仪。

进一步的，所述冷却器与所述检测装置之间还设有第二红外测温仪。

进一步的，所述第二红外测温仪与所述检测装置之间还设有用于对切除电极膜片多余边料的修边剪。

进一步的，所述检测装置包括面密度检测机构和CCD检测机构。

还提供一种干法电机压延成型方法，基于上述的干法电极压延成型设备，包括以下步骤：

S1.电极膜片上料；

S2.通过曲率逐渐减小的若干曲面型轧辊对所述电极膜片依次辊压成型；

S3.通过直型辊对电极膜片进行再度辊压；

S4.对成型后的电极膜片进行修边、检测；

S5.成型后的电极膜片下料。

与现有技术相比，有益效果是：

1、本发明通过曲率逐渐减小的突破辊、修型辊和成型辊的设置，能够对电极膜片逐渐展开压实，电极膜片出现中心气泡或者表面褶皱的现象，提升了电极的质量；并且不需要较大的热功量来实现生产，大大地降低了造价成本和设备运行成本。

2、本发明还通过对辊压机构的结构进行改进设计，增设提升组件和间隙调节组件，能够精确地调节上、下工作辊之间的间隙，还能够将上部工作辊工作载荷的反作用力稳定地传输到固定支架上。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图。

图2是实施例1中突破辊机组的结构示意图。

图3是实施例1中突破辊机组侧面的结构示意图。

图4是实施例1中提升组件的结构示意图。

图5是实施例1中突破辊的结构示意图。

图6是实施例1中修型辊的结构示意图。

图7是实施例1中成型辊的结构示意图。

图8是实施例1中间隙调节组件的结构示意图。

图9是实施例1中接辊机构的结构示意图。

图10是实施例2的结构示意图。

附图标记：1、干法电极压延成型模组；2、感应加热器；3、第一红外测温仪；4、冷却器；5、第二红外测温仪；6、修边剪；7、面密度检测机构；8、CCD检测机构；10、突破辊机组；20、修型辊机组；30、成型辊机组；40、电极膜片；101、突破辊；102、固定支架；103、提升组件；104、球头油缸；105、连接架；106、滑块；107、直线滑轨；108、带座轴承；109、辊架；110、间隙调节组件；111、接辊机构；1010、旋转驱动电机；1101、第一斜铁；1102、第二斜铁；1103、驱动组件；1104、减速机；1105、丝杆；1106、驱动螺母；1107、编码尺；1111、车架；1112、顶升油缸；1113、移动小车；1114、接辊夹具；201、修型辊；301、成型辊

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。另外，也应理解，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。

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。本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。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”、“附接”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。在本申请实施例的描述中，技术术语“厚度”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。

本申请的实施例所提到的极片为电池单体的组成部分，如本领域技术人员所悉，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。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正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体，未涂敷正极活性物质层的正极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负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体，未涂敷负极活性物质层的负极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。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述，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。

实施例1

如图1和图2所示，为一种干法电极压延成型模组，用于电极膜片40压延成型，包括沿电极膜片40输送方向依次设置的：

突破辊机组10，设有用于压延电极膜片40的突破辊101；

若干修型辊机组20，均分别设有用于压延电极膜片40的修型辊201；

以及成型辊机组30，设有用于压延电极膜片40的成型辊301；

参考图5、图6和图7，成型辊301为直型辊，突破辊101和修型辊201均为曲面型轧辊，突破辊101的曲率和修型辊201的曲率沿电极膜片40的输送方向依次减小。本实施例中所谓的曲面型辊，是指轧辊的外径从中间往两端成均匀地减小，从垂直于轧辊的轴向方向看过去，轧辊的辊压表面形成相对轴心线对称的两条弧线，所谓的曲率，则是指该弧线的弯曲程度，曲率越大，弯曲程度越大；曲率越小，弯曲程度越小，曲率为0，则为直型辊。本实施例中的成型模组中，突破辊101的曲率最大，然后修型辊201组的数量根据工艺需求设置为多个，多个修型辊201组的曲率依次减小，到最后的成型辊301，曲率为0；这样的，突破辊101对电极坯料进行初步压实定位形成初始膜，使其压延中心稳定充实，相比于直辊，用更小的力即可实现，修形辊对初始膜进行多道次展开压实形成中间膜，在轴向展开过程中，可有效的对电极内部进行排气，防止电极膜内部有气泡夹于其中，同时还能起到防褶皱效果，成型辊301对接近完全展开的中间膜进行压平成型形成最终膜；通过这样的设计，能够有效解决电极膜片40产生气泡和表面褶皱的问题。

本实施例修型辊201的数量为3个，参考图3和图4，突破辊机组10包括固定支架102、上下相对设置的2个突破辊101、用于调节2个突破辊101之间辊隙的提升组件103，上、下突破辊101相对设置，用于对穿过的极片压延，提升组件103安装在固定支架102的顶部并与上方的突破辊101连接；突破辊101与机组外部设置的旋转驱动电机1010连接，驱动组件1103用于驱动突破辊101旋转，在工作辊压延电极膜时通过摩擦副对电极膜提供牵引力。提升组件103包括连接架105、球头油缸104以及滑块106，突破辊101的两端通过设有的带座轴承108安装在固定支架102上设有的辊架109上，球头油缸104的缸座安装在固定支架102的顶部，球头油缸104的输出端连接架105的一侧连接，连接架105的另一侧与辊架109连接，连接架105的两端分别连接有滑块106，滑块106与固定支架102上设有的直线滑轨107滑动连接。球头油缸104用于对上工作辊提供升降动力，其球头连接是为了配合直线滑轨107的升降导向和定位作用，防止过定位。

本实施例中，突破辊机组10、修型辊机组20和成型辊机组30的安装结构均相同，唯一不同在于工作辊系的曲率不同。

在更优的实施方式中，参考图2、图3和图8，固定支架102上在滑块106与固定支架102的顶部之间还设有间隙调节组件110，间隙调节组件110包括第一斜铁1101和第二斜铁1102，第一斜铁1101和第二斜铁1102呈斜面相贴合设置，第一斜铁1101的一侧连接有用于带动第一斜铁1101沿突破辊101的轴向平移的驱动组件1103。驱动组件1103对下部的第一斜铁1101和上部的第二斜铁1102的相对运动提供动力，第一斜铁1101和第二斜铁1102的斜面相对反向放置，驱动组件1103通过驱动第一斜铁1101与第二斜铁1102之间的相对运动来实现第一斜铁1101和第二斜铁1102两侧平面之间的距离改变，从而达到限定上部工作辊(即突破辊101、修型辊201或成型辊301)极限工作高度的作用，进而达到调节上部工作辊和下部工作辊之间工作间隙的作用，同时第一斜铁1101和第二斜铁1102还能够将上部工作辊工作载荷的反作用力稳定的传输到固定支架102上，减小油缸的载荷。

在一些实施例中，驱动组件1103包括减速机1104、丝杆1105以及与丝杆1105螺纹连接的驱动螺母1106，减速机1104的输出端与丝杆1105传动连接，第一斜铁1101内部中空，驱动螺母1106固定连接在第一斜铁1101靠近减速机1104一侧的外侧壁上，丝杆1105同时活动穿设在驱动螺母1106和第一斜铁1101内部；间隙调节组件110还包括在第一斜铁1101的相对两侧设有的用于测量第一斜铁1101平移距离的编码尺1107。这样的，减速机1104通过带动丝杆1105转动，进而使得驱动螺母1106沿着丝杆1105的轴向方向移动，进而带动第一斜铁1101一起移动。编码尺1107用于精确的测量第一斜铁1101和第二斜铁1102的相对位置从而得出精确的平面距离，进而精确的控制上、下部工作辊的间隙。

在一些实施例中，参考图2和图9，突破辊101组的底部还设有接辊机构111，接棍机构包括车架1111、移动小车1113、顶升油缸1112以及用于支撑突破辊101的接辊夹具1114，移动小车1113可移动设置于车架1111顶部，顶升油缸1112安装在车架1111上，接辊夹具1114设于移动小车1113上。移动小车1113可进行横向移动，对工作辊进行输送，接辊夹具1114用于对工作辊进行支撑，顶升油缸1112用于驱动移动小车1113升降，车架1111用于支撑移动小车1113、接辊夹具1114和顶升油缸1112。当需要更换工作辊使，移动小车1113移动到对应工作辊的正下方，使得接辊夹具1114位于承接位置，然后顶升油缸1112将移动小车1113顶起，后拆下工作辊之后，承接于移动小车1113的接辊夹具1114上，顶升油缸1112将移动小车1113放下后，移动小车1113将换下的工作辊带走，更换新工作的辊的作业方式相同，工序相反，就不再一一赘述。

本实施例中提供的成型模组，通过曲率逐渐减小的突破辊101、修型辊201和成型辊301的设置，能够对电极膜片40逐渐展开压实，电极膜片40出现中心气泡或者表面褶皱的现象，提升了电极的质量；并且不需要较大的热功量来实现生产，大大地降低了造价成本和设备运行成本。另外的，本实施例还通过对辊压机构的结构进行改进设计，增设提升组件103和间隙调节组件110，能够精确地调节上、下工作辊之间的间隙，还能够将上部工作辊工作载荷的反作用力稳定地传输到固定支架102上。

实施例2

本实施例提供一种干法电极压延成型设备，参考图10，包括沿工序依次设置的：

入料组件，用于将待成型的电极膜片40输送入料；

实施例1中的干法电极压延成型模组1，用于将电极膜片40压延成型；

冷却器4，用于将成型后的电极冷却；

检测装置，用于对成型后的电极膜片40进行检测。

入料组件与成型模组之间还设有感应加热器2以及第一红外测温仪3；冷却器4与检测装置之间还设有第二红外测温仪5；第二红外测温仪5与检测装置之间还设有用于对切除电极膜片40多余边料的修边剪6。这样的，感应加热器2、第一红外测温仪3和第二红外测温仪5的设置是用来实现温度闭环控制过程；修边剪6的剪切组件设于极片输送线的两侧，根据预设尺寸的需要，调节到设定位置，进而从极片的两侧将电极膜片40多余的边角料切除，使得极片尺寸符合要求。本实施例中，检测装置包括面密度检测机构7和CCD检测机构8，面密度检测机构7用于检测极片的面密度，CCD检测机构8用于检测极片的成型质量。

这样的，在该干法电极压延成型设备中，由于各个工作辊的曲率沿工序方向依次减小，电极坯料先通过突破辊机组10进行初步压实定位形成初始膜，然后经过若干组修形辊机组进行多道次展开压实形成中间膜，再经过成型辊机组30压平成型形成最终膜，最后经过修边剪6机组裁切毛边形成成品膜，再结合面密度检测和CCD检测对其厚度、表面质量与各个机组进行闭环控制，可实现全自动、高效率、高稳定性、高质量以及低成本的电极压延成型生产，同时机组单元结构简单可靠，系列化程度高，大大降低造价成本、运行成本和人工成本。

实施例3

本实施例提供一种干法电机压延成型方法，基于实施例2中的干法电极压延成型设备，包括以下步骤：

S1.电极膜片上料；

S2.通过曲率逐渐减小的若干曲面型轧辊对电极膜片依次辊压成型；

S3.通过直型辊对电极膜片进行再度辊压；

S4.对成型后的电极膜片进行修边、检测；

S5.成型后的电极膜片下料。

这样的，该方法通过对各个工作辊的曲率沿工序方向依次减小，电极坯料先通过突破辊机组10进行初步压实定位形成初始膜，然后经过若干组修形辊机组进行多道次展开压实形成中间膜，再经过成型辊机组30压平成型形成最终膜，能够对电极膜片40逐渐展开压实，电极膜片40出现中心气泡或者表面褶皱的现象，提升了电极的质量。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。