极片辊压装置及辊压系统的制作方法

1.本技术涉及锂离子电池生产设备领域，尤其涉及一种极片辊压装置及辊压系统。


背景技术：

2.锂离子电池极片的制备过程，通常包括制浆、涂膜、干燥、辊压和切割等工序。其中，辊压工序可压实涂覆在箔片上的活性材料，从而提高锂离子电池的能量密度。
3.目前，动力锂电行业研发的重要方向之一是制备高能量密度电芯。其制造工艺手段通常涉及增加单位极片面积上的活性材料的质量、增加辊压工序的压实密度以及减轻基材的质量、厚度和体积，但由此带来的负面作用会集中体现在极片辊压工序中，极片辊压工序成为高能量电芯的开发的一道瓶颈工序。传统的辊压工艺已满足不了高能量密度的需求，主要原因为高能量密度电芯制造工艺中的辊压延展远大于低能量密度电芯的，该差异点将导致出冷压辊后的涂覆区与空箔区的延展差更大，相应的褶皱现象越加明显，从而导致极片频繁断带，生产浪费严重，无法满足工业化生产的标准。


技术实现要素：

4.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种极片辊压装置，能够有效消除极片因辊压工序产生的褶皱，减少断带，提高极片的产能。
5.本技术还提出一种具有上述极片辊压装置的辊压系统。
6.根据本技术的第一方面实施例的极片辊压装置，包括：机架；辊压单元，所述辊压单元至少设置有一套，所述辊压单元包括压辊、背辊和第一加热装置，所述压辊和所述背辊均与所述机架转动连接，所述压辊与所述背辊并列设置，所述压辊与所述背辊之间存在供极片穿过的缝隙，所述压辊用于辊压所述极片的空箔区，所述第一加热装置用于加热所述压辊。
7.根据本技术实施例的极片辊压装置，至少具有如下有益效果：压辊用于辊压极片的空箔区，第一加热装置用于加热压辊，第一加热装置产生的热量经压辊传导至极片的空箔区，极片的涂覆区吸收的热量少，极片的空箔区得到了集中的、有效的加热，空箔区的塑性提高，空箔区能够延展至与涂覆区相当的程度，从而有效消除褶皱；第一加热装置发出的热量的利用率高，第一加热装置的加热温度可以设置得更低，极片辊压装置的热源的最高温度得以降低；此外，辊压单元的数量可以根据需求增减，当辊压低能量密度极片时，使用一套辊压单元即可有效消除褶皱，当辊压高能量密度极片时，辊压单元可设置多套，将空箔区的一次大变形分解为多次小变形，使空箔区的形变分段进行，降低出现裂纹的概率；与此同时，还可观察靠前的辊压单元；的除皱效果，从而调整靠后的辊压单元；的辊压力度和加热温度，保证最终的除皱效果。
8.根据本技术的一些实施例，所述辊压单元还包括第一驱动装置，所述第一驱动装置用于驱使所述背辊靠近或远离所述压辊。
9.根据本技术的一些实施例，还包括第二加热装置，沿所述极片的输送方向，所述辊
压单元和所述第二加热装置依次设置，所述第二加热装置用于加热所述空箔区，所述第二加热装置的加热温度高于所述第一加热装置的加热温度。
10.根据本技术的一些实施例，所述第二加热装置为热吹风装置，所述热吹风装置包括外壳、发热丝和挡板，所述外壳中设置有容置腔，所述发热丝固定于所述容置腔中，所述容置腔设置有出风口，所述挡板与所述外壳转动连接或滑动连接，以关闭或打开所述出风口。
11.根据本技术的一些实施例，还包括温度检测装置，所述温度检测装置用于检测所述第二加热装置加热后的所述空箔区的温度。
12.根据本技术的一些实施例，还包括冷却装置，沿所述极片的输送方向，所述辊压单元和所述冷却装置依次设置，所述冷却装置用于冷却所述极片的涂覆区。
13.根据本技术的一些实施例，还包括张力调节装置，所述张力调节装置包括张力调节辊和第一过辊，所述张力调节辊和所述第一过辊均与所述机架转动连接，所述张力调节辊和所述第一过辊并列设置，所述张力调节辊和所述第一过辊之间存在供所述极片穿过的缝隙，所述张力调节辊和所述第一过辊能够夹紧所述极片，所述张力调节辊的转速可调节。
14.根据本技术的一些实施例，还包括张力检测辊，所述张力检测辊用于检测所述极片的张力。
15.根据本技术的第二方面实施例的辊压系统，包括上述的极片辊压装置，还包括冷轧装置，所述冷轧装置包括上轧辊和下轧辊，所述上轧辊和所述下轧辊均与所述机架转动连接，所述上轧辊和所述下轧辊并列设置，所述上轧辊和所述下轧辊之间存在供所述极片穿过的缝隙，所述冷轧装置用于辊压所述极片的涂覆区。
16.根据本技术实施例的辊压系统，至少具有如下有益效果：通过使用上述的极片辊压装置，可有效消除因冷轧装置辊压极片产生的皱褶，减少断带，提高极片的产能。
17.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本技术做进一步的说明，其中：
19.图1为本技术实施例的辊压系统的示意图；
20.图2为图1中极片辊压装置的示意图；
21.图3为图1中辊压单元的示意图；
22.图4为图1中压辊的油路的示意图。
23.附图标记：放卷辊100、冷轧装置200、下轧辊210、上轧辊220、极片辊压装置300、辊压单元310、背辊311、压辊312、第一加热装置313、辊压部314、避让部315、进油通道316、传热通道317、出油通道318、冷却装置320、热吹风装置330、外壳331、发热丝 332、挡板333、测温辊组件340、第二过辊341、测温辊342、张力调节装置350、张力调节辊351、第一过辊352、张力检测辊360、第一驱动装置370、第二驱动装置380、收卷辊400、极片500、空箔区510、涂覆区520、机架600。
具体实施方式
24.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
25.在本技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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技术和简化描述，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技术的限制。
26.在本技术的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
27.本技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本技术中的具体含义。
28.本技术的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
29.参照图1至图3，根据本技术实施例的极片辊压装置300，包括机架600和辊压单元310，辊压单元310至少设置有一套，辊压单元310包括背辊311、压辊312和第一加热装置313。压辊312和背辊311均与机架600转动连接(通过轴承实现)，压辊312与背辊311并列设置，压辊312与背辊311之间存在供极片500穿过的缝隙。压辊312用于辊压极片500的空箔区510。第一加热装置313用于加热压辊312。
30.在极片500的生产工艺中，会使用条纹涂膜的方式，条纹涂膜可以提高涂膜效率、节约生产成本，并且可以依据要求变动条纹数量和宽度。因此，在极片500上，可能存在多个涂覆区520，而空箔区510位于相邻的涂覆区520之间，或者位于涂覆区520的一侧。
31.为避免压辊312辊压到涂覆区520，压辊312上设置有辊压部314和避让部315，辊压部314和避让部315可分别设置多个。辊压部314呈圆柱状，辊压部314的位置与极片500 上的空箔区510的位置相对应，辊压部314的宽度稍大于空箔区510的宽度(在图3中，宽度为沿前后方向的尺寸)。避让部315的位置与极片500上的涂覆区520的位置相对应，避让部315的直径小于辊压部314的直径。由此，辊压部314能够接触到极片500，而避让部 315不会接触到极片500。
32.第一加热装置313产生的热量经压辊312传导至极片500的空箔区510，极片500的涂覆区520吸收的热量少，极片500的空箔区510得到了集中的、有效的加热，空箔区510的塑性提高，空箔区510能够延展至与涂覆区520相当的程度，从而有效消除褶皱。第一加热装置313发出的热量的利用率高，第一加热装置313的加热温度可以设置得更低，极片辊压装置300的热源的最高温度得以降低。
33.此外，辊压单元310的数量可以根据需求增减。当辊压低能量密度的极片500时，使用一套辊压单元310即可有效消除褶皱(低能量密度的极片500的涂覆区520的延展程度低)。当辊压高能量密度的极片500时，辊压单元310可设置多套，从而将空箔区510的一次大变形分解为多次小变形，空箔区510的形变分成多段进行，裂纹出现的概率低；此外，通过设置多套辊压单元310，还可观察靠前的辊压单元310的除皱效果，从而调整靠后的辊压单元 310的辊压力度和加热温度，保证最终的除皱效果。
34.参照图3，在本技术的一些实施例中，辊压单元310还包括第一驱动装置370，第一驱动装置370用于驱使背辊311靠近或远离压辊312。由此，需进行辊压时，背辊311在第一驱动装置370的作用下靠近压辊312，压辊312和背辊311共同作用，对极片500的空箔区 510进行辊压；需要停止辊压时，背辊311在第一驱动装置370的作用下，远离压辊312，结束辊压动作。
35.具体的，第一驱动装置370可以是气缸，气缸的缸体固定在机架600上，气缸的活塞杆与背辊311连接。气缸通气启动后，背辊311即可靠近或远离压辊312。此外，第一驱动装置370也可以是直线电机，背辊311设置在直线电机的动子上，直线电机通电启动后，背辊 311即可靠近或远离压辊312。
36.在本技术的一些实施例中，辊压单元310还包括第二驱动装置380，第二驱动装置380 用于驱使背辊311旋转，第二驱动装置380和背辊311均设置在第一驱动装置370的输出端上。由此，背辊311稳定旋转后，通过第一驱动装置370靠近极片500，背辊311的外周向面的线速度与极片500的输送速度保持一致，从而防止极片500被擦伤。具体的，第二驱动装置380为电机，电机的转轴通过联轴器与压辊312的一端连接，电机通电工作后，即可驱使背辊311旋转。
37.此外，第二驱动装置380也可以是旋转气缸，旋转气缸通气工作后，即可驱使背辊311 旋转。
38.参照图3和图4，在本技术的一些具体实施例中，第一加热装置313为导热油加热装置，压辊312内设置有油路，油路用于通过导热油加热装置的导热油。具体的，油路包括进油通道316、传热通道317和出油通道318，进油通道316和出油通道318均沿压辊312的轴心设置，传热通道317设置在辊压部314内，且传热通道317靠近辊压部314的外周向面，传热通道317的两端分别与进油通道316、出油通道318连通。此外，为对均匀加热辊压部314，传热通道317沿辊压部314的周向设置有多条。由此，油路中通入导热油后，辊压部314即可得到均匀的加热。
39.此外，第一加热装置313也可以是电热管，电热管镶嵌在辊压部314中，电热管的分布与传热通道317的分布类似。
40.参照图2和图3，在本技术的一些实施例中，极片辊压装置300还包括第二加热装置，沿极片500的输送方向(总体上为从左向右)，辊压单元310和第二加热装置依次设置。第二加热装置也用于加热空箔区510，且第二加热装置的加热温度高于第一加热装置313的加热温度。第二加热装置用于温度范围更高的场景，通过设置第二加热装置，可扩大极片辊压装置300的应用范围。
41.参照图2和图3，在本技术的一些具体实施例中，第二加热装置为热吹风装置330，热吹风装置330包括外壳331、发热丝332和挡板333。外壳331内设置有容置腔，容置腔设置
有出风口，发热丝332固定于容置腔中，挡板333与外壳331转动连接或滑动连接，以关闭或打开出风口。
42.发热丝332降温需要一段的时间，在此时间段内，发热丝332还会继续散发热量。极片辊压装置300停止工作时，如果出风口未关闭，极片500面向出风口的一段将被持续加热，极片500会被高温氧化，或过热变形。而通过关闭出风口，可有效隔断发热丝332散发的热量，保护极片500，防止极片500损坏。
43.通过将挡板333与外壳331设置为滑动连接或转动连接，当极片辊压装置300工作时，可使挡板333打开出风口，当极片辊压装置300停止工作时，可使挡板333关闭出风口。
44.此外，热吹风装置330还包括风扇，风扇驱动的空气经过发热丝332后，从出风口流出。
45.在另外的实施例中，第二加热装置也可为电磁感应加热装置。
46.在本技术的一些实施例中，极片辊压装置300还包括温度检测装置，温度检测装置用于检测第二加热装置加热后的空箔区510的温度。通过设置温度检测装置，可实时反馈第二加热装置的加热效果，便于及时调整第二加热装置的加热温度，使空箔区510的温度保持在预定范围内。
47.具体的，温度检测装置为测温辊组件340，测温辊组件340包括第二过辊341和测温辊 342。第二过辊341和测温辊342均与机架600转动连接，第二过辊341和测温辊342并列设置，第二过辊341和测温辊342之间存在供极片500穿过的缝隙。测温辊342的表面固定有热电偶，且热电偶的位置与极片500的空箔区510的位置相对应。由此，极片500的空箔区510的温度可通过热电偶直接测得。
48.在另外的实施例中，温度检测装置也可是红外测温仪。
49.参照图1和图2，在本技术的一些实施例中，极片辊压装置300还包括冷却装置320，沿极片500的输送方向，辊压单元310和冷却装置320依次设置，冷却装置320用于冷却极片500的涂覆区520。第一加热装置313在加热极片500的空箔区510时，部分热量也会传导至涂覆区520，为避免涂覆区520的温度过高，设置有冷却装置320。在第一加热装置313 加热极片500的空箔区510后，冷却装置320随即对涂覆区520进行冷却。
50.当辊压单元310只设置一套时，冷却装置320也可只设置一套。当辊压单元310设置有多套时，沿极片500的输送方向，可在每套辊压单元310后配置一套冷却装置320，也可至配置一套冷却装置320，该冷却装置320位于多套辊压单元310之后。
51.在本技术的一些具体实施例中，冷却装置320为冷吹风装置，冷吹风装置吹出的冷风吹向极片500的涂覆区520。
52.此外，冷却装置320也可以是冷却辊，冷却辊中有冷却水循环通过，冷却辊只与极片500 对应涂覆区520的区域接触，由此可针对性地冷却极片500的涂覆区520。
53.参照图1和图2，在本技术的一些实施例中，极片辊压装置300还包括张力调节装置350，张力调节装置350包括张力调节辊351和第一过辊352，张力调节辊351和第一过辊352均与机架600转动连接，张力调节辊351和第一过辊352并列设置，张力调节辊351和第一过辊352之间存在供极片穿过的缝隙。
54.张力调节辊351和第一过辊能够夹紧极片500，从而主动牵引极片500。张力调节辊351 的转速可调节，由此调节极片500的张力。具体的，张力调节辊351的转速加快之后，极
片500将绷得更紧，极片500的张力将增大；张力调节辊351的转速减小后，极片500将变得松弛，极片500的张力减小。通过调节极片500的张力，可配合辊压单元310消除褶皱。
55.具体的，张力调节辊351通过电机驱动，通过调节电机的转速，进而调节张力调节辊351 的转速。
56.参照图1和图2，在本技术的一些实施例中，极片辊压装置300还包括张力检测辊360，张力检测辊360用于检测极片500的张力。通过设置张力检测辊360，可辅助张力调节装置 350精确调节极片500，从而达到良好的除皱效果。
57.具体的，沿极片500的输送方向，张力检测辊360和辊压单元310依次设置。张力检测辊360上设置有压力传感器，压力传感器可将压力信号转变成电信号，经过换算后，可测得极片500的张力。
58.参照图1至图3，根据本技术实施例的辊压系统，包括的极片辊压装置300，还包括冷轧装置200。冷轧装置200包括下轧辊210和上轧辊220，下轧辊210和上轧辊220均与机架600转动连接，下轧辊210和上轧辊220并列设置。下轧辊210和上轧辊220之间存在供极片500穿过的缝隙，冷轧装置200用于辊压极片500的涂覆区520。
59.冷轧装置200压实涂覆在箔片上的活性材料，与此同时，涂覆区520的箔片也会相应地延展。通过使用上述的极片辊压装置300，可有效消除因冷轧装置200辊压极片500产生的皱褶，减少断带，提高极片500的产能。
60.此外，辊压系统还包括放卷辊100和收卷辊400，沿极片500的输送方向，放卷辊100、冷轧装置200、极片辊压装置300和收卷辊400依次设置。放卷辊100用于放出待辊压的、涂覆有活性材料的极片500，收卷辊400用于收卷空箔区510和涂覆区520均被辊压后的极片500。
61.上面结合附图对本技术实施例作了详细说明，但是本技术不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。