一种锂/钠离子电池通用电极涂布系统的制作方法

本发明属于电池加工技术领域，具体涉及一种锂/钠离子电池通用电极涂布系统。

背景技术：

随着能源匮乏和环境污染等问题日渐严重，开发和寻找新型清洁可持续发展的能源成为至关重要的问题；锂离子电池具有电化学容量高、能量密度大和循环性能好等特点，在便携式电子产品和大型储能设备中被广泛采用，其也是目前市场上用处最为广泛的移动供电电源。

钠与锂在元素周期表中为同主族元素，它们具有相近的物理化学性质，并且由于钠资源的分布广泛、价格低廉，能够使电池生产成本得到降低，因此其存在替代锂离子电池的可能性，并越来越受到关注。

锂、钠离子电池的电极是电池的核心，可分为正极和负极，正极基底一般为铝箔，负极基底一般为铜箔。众所周知，电极涂布是电池组装过程中关键的一步，随着现有技术对涂布质量的要求越来越高，目前锂、钠离子电池的电极涂布方法也是需要改进的。

现行涂布系统工作原理是通过匀速运动的刮刀来推动浆料，使浆料在电池基底表面均匀涂覆形成膜；但是其存在以下的缺陷：1.由于刮刀在水平推进的过程中与电极浆料存在一定摩擦力，在使用粘度较大的电极浆料进行涂布时很容易产生局部浆料堆积的问题，从而导致成膜不均匀，以影响电极成品质量；2.在涂布过程中刮刀或者基底会不可避免的产生微小震动，这也会导致浆料的成膜质量下降；3.在涂布操作过程中，会出现需要更换浆料的情况，为防止浆料间交叉污染，需对刮刀接触浆料的部位进行彻底清洗，该清洗过程效率低、耗时长、劳动强度大；特别地，对于一些粘度较大、电极材料粒度较小的浆料来说，整个清洗过程更加困难，并且，清理后的刮刀表面存在仍然会吸附有微量的电极材料的可能，对后续浆料涂布造成污染。

因此，怎样才能够提供一种结构简单，能够提高电池电极涂布的成膜质量，并且减少频繁更换浆料所造成的交叉污染，且涂布成膜均匀、涂布过程稳定、更换浆料快速高效的锂/钠离子电池通用电极涂布系统，成为本领域技术人员有待解决的技术问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样才能够提供一种结构简单，能够提高电池电极涂布的成膜质量，并且减少频繁更换浆料所造成的交叉污染，且涂布成膜均匀、涂布过程稳定、更换浆料快速高效的锂/钠离子电池通用电极涂布系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种锂/钠离子电池通用电极涂布系统，包括底板，其特征在于：

所述底板上侧设有一插槽，所述插槽贯穿底板的前侧，从而在底板的前侧形成插口；在所述插槽内设有一支撑板，在支撑板的上侧设有一用于安装基底的定位槽；所述支撑板的两侧与插槽的两侧滑动配合相连，使支撑板能沿插槽前后移动；在支撑板的后侧与插槽的后侧之间设有一缓冲装置；在底板的前侧设有两压紧装置，所述压紧装置分布于插槽的两侧，并与底板转动连接，转动压紧装置能使压紧装置与支撑板的前侧接触，能与缓冲装置配合将支撑板压紧在插槽内；

在底板的上方竖直设有四根立柱，所述立柱呈矩形分布并位于定位槽的外侧，其中，位于定位槽一侧且沿底板前后方向分布的两立柱的连线与位于定位槽另一侧的两立柱的连线平行；在定位槽两侧分别设有一沿底板前后方向设置的直线移动机构，两直线移动机构分别与定位槽两侧的立柱相连，其中，两直线移动机构由一驱动电机驱动；

在两直线移动机构之间设有一涂刷机构，所述涂刷机构包括一水平设置的横板，所述横板的两端分别通过连杆与相邻的直线移动机构相连；在横板的下方水平设有一辊轮，所述辊轮可转动套设在辊轮轴上，所述辊轮轴的两端分别通过一升降结构与横板相连；在辊轮上可拆卸安装有一涂布膜，所述涂布膜绕辊轮一周；其中，所述辊轮及涂布膜的两端均延伸至定位槽两侧的外侧。

进一步地，所述插槽的两侧壁向相背离的方向凹陷形成滑槽，所述支撑板的相对两侧位于滑槽内，且支撑板的上、下两侧对应与滑槽的上、下两侧贴合。

更进一步地，所述缓冲装置包括缓冲板，所述缓冲板竖直设于插槽内并与插槽的后侧壁平行，其后侧与插槽的后侧壁之间设有数个缓冲弹簧；所述缓冲弹簧沿缓冲板的长度方向分布，其两端分别与缓冲板后侧和插槽的后侧壁固定连接；在缓冲板的前侧对应支撑板开设有卡槽，所述支撑板的后侧能够插入所述卡槽内并与缓冲板形成卡接。

进一步地，所述压紧装置包括压紧板，所述压紧板的一端设置有一导向杆，在导向杆上套设有一活动套，该活动套与导向杆转动连接，并能够随导向杆沿其轴向同步移动；在底板的前侧设有与该导向杆对应的导向槽，所述导向杆及活动套均伸入导向槽内并与导向槽间隙配合，使导向杆能够自由转动以及沿导向槽滑动，且导向杆转动过程中，压紧板的另一端能够与插槽的前侧形成错位；在导向杆上套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端与导向槽的槽底固定相连，另一端与活动套固定连接。

更进一步地，在压紧板上远离导向杆的一侧还设有固定孔，在靠近底板前侧的两立柱上设有与该固定孔对应的固定杆，压紧板在绕导向杆轴心线转动后，能够使固定孔与固定杆正对，并套入该固定杆。

进一步地，所述直线移动机构包括盒体，所述盒体与定位槽同一侧的两立柱上端相连，在盒体内沿其长度方向设有一丝杆，所述丝杆的两端与盒体的两端转动连接；在丝杆上套设有一滑块，所述滑块与丝杆螺纹配合相连，当丝杆转动时，所述滑块能沿丝杆移动；两盒体相向的一侧分别沿其长度方向开设有一条形孔，所述连杆的上端朝对应的条形孔方向弯折后伸入盒体内，并与滑块相连；所述驱动电机位于其中一盒体的后端，其驱动电机轴与该盒体内的丝杆相连；在驱动电机的驱动电机轴上还设有一主动轮，另一盒体内的丝杆从盒体的后端伸出并与一从动轮相连，所述主动轮和从动轮通过一传动带相连，通过该传动带能够带动两盒体内的丝杆同步转动。

进一步地，所述升降结构包括两竖向设置的升降螺杆，两升降螺杆分别靠近横板的两端，所述升降螺杆竖向穿过横板，并与横板螺纹配合相连；在升降螺杆的下端设有一连接块，所述升降螺杆的下端通过轴承与该连接块相连；所述辊轮轴的两端对应与两连接块相连。

更进一步地，在所述升降螺杆的上端还设置有一转盘。

进一步地，在辊轮上设有两固定装置，两固定装置分别位于定位槽两侧的外侧，所述涂布膜通过该固定装置与辊轮固定连接；其中，所述固定装置包括一呈环形的固定套，该固定套用于套设在涂布膜上以将涂布膜和辊轮固定住。

更进一步地，在所述固定套的外侧还设有一固定块，该固定块的一端与固定套相连，另一端朝定位槽方向延伸；在固定块远离固定套的一端还竖直设置有一固定螺栓；其中，所述涂布膜的两端具有重叠的部分，所述固定螺栓与该重叠部分正对，并将该重叠部分压紧在辊轮上。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1、该锂/钠离子电池通用电极涂布系统，通过驱动电机和传动带来带动两个盒体内的丝杠同步转动，从而使丝杠上螺纹套接的螺母发生水平移动，同时，涂刷装置也会同步水平运动，从而使辊轮与涂布膜在电池基底上做匀速滚动，降低了辊轮与浆料的摩擦，从而将电池基底上的浆料均匀的涂布在基底表面，并且，利用驱动电机的正反转还能实现该涂布系统的往复涂布。

2、该锂/钠离子电池通用电极涂布系统，通过在底板的插槽内部后侧设有缓冲装置，同时再利用底板前侧设置的压紧装置，压紧板会有一个朝向插槽内侧的压紧力，又因为压紧板的一部分与支撑板接触，从而可以将支撑板紧紧的压住，防止在涂布的过程中支撑板及电池基底发生位移，保证了涂布工作的稳定；由于缓冲弹簧及压缩弹簧的存在，涂布过程中的震动传递到支撑板时，会被缓冲弹簧和压缩弹簧所减缓，从而减少了震动对涂布工作的影响，进一步保证了涂布过程的稳定性。

3、该锂/钠离子电池通用电极涂布系统，通过在辊轮的外表面铺设一层涂布膜，同时利用固定装置将涂布膜与辊轮固定在一起；涂布时，利用涂布膜代替辊轮直接与浆料接触，涂布完成后，只需要将涂布膜取下，将涂布膜表面浆料回收后废弃即可，由于辊轮不与浆料接触，因此无需清洗，也避免了交叉污染的风险；同时，利用辊轮滚动的方式对电池基底进行涂布，不仅提高了涂布的精度和均匀性，另一方面滚动的方式减小了与电池基底之间的摩擦力，进一步避免了支撑板和电池基底发生位移、震动的可能。

附图说明

图1为本发明的整体立体结构示意图；

图2为本发明的整体正视图；

图3为本发明的整体俯视图；

图4为本发明的盒体处的透视结构示意图；

图5为本发明的底板的结构示意图；

图6为本发明的支撑板与底板的分离状态结构示意图；

图7为本发明的底板的局部俯视图；

图8为本发明的辊轮和涂布膜的结构示意图；

图9为本发明的固定装置的结构示意图；

图10为本发明的缓冲装置的结构示意图；

图11为本发明中图10内的a处的放大结构示意图；

图12为本发明的压紧装置的结构示意图；

图13为本发明的压紧装置的爆炸结构示意图。

附图标号说明：支撑板1；底板2；立柱21；盒体22；传动带24；驱动电机25；固定杆26；支撑板27；基底3；缓冲装置4；缓冲板41；卡槽42；缓冲弹簧43；压紧装置5；压紧板51；导向杆52；压缩弹簧53；活动套54；固定孔55；辊轮6；涂布膜61；固定套62；固定块63；固定螺栓64；辊轮轴7；升降结构8；升降螺杆81；连接块82；转盘83；丝杆9；滑块10；连杆11；横板12。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：参见图1至图13，一种锂/钠离子电池通用电极涂布系统，包括底板2，所述底板2上侧设有一插槽，所述插槽贯穿底板2的前侧，从而在底板2的前侧形成插口。在所述插槽内设有一支撑板1，在支撑板1的上侧设有一用于安装基底3的定位槽；所述支撑板1的两侧与插槽的两侧滑动配合相连，使支撑板1能沿插槽前后移动。在支撑板1的后侧与插槽的后侧之间设有一缓冲装置4。在底板2的前侧设有两压紧装置5，所述压紧装置5分布于插槽的两侧，并与底板2转动连接，转动压紧装置5能使压紧装置5与支撑板1的前侧接触，能与缓冲装置4配合将支撑板1压紧在插槽内。

在底板2的上方竖直设有四根立柱21，所述立柱21呈矩形分布并位于定位槽的外侧；其中，位于定位槽一侧且沿底板2前后方向分布的两立柱21的连线与位于定位槽另一侧的两立柱21的连线平行。在定位槽两侧分别设有一沿底板2前后方向设置的直线移动机构，两直线移动机构分别与定位槽两侧的立柱21相连；其中，两直线移动机构由一驱动电机25驱动。

在两直线移动机构之间设有一涂刷机构，所述涂刷机构包括一水平设置的横板12，所述横板12的两端分别通过连杆11与相邻的直线移动机构相连。在横板12的下方水平设有一辊轮6，所述辊轮6可转动套设在辊轮轴7上，所述辊轮轴7的两端分别通过一升降结构与横板12相连。在辊轮6上可拆卸安装有一涂布膜61，所述涂布膜61绕辊轮6一周；其中，所述辊轮6及涂布膜61的两端均延伸至定位槽两侧的外侧。

这样，通过在底板上插槽内部的后侧设有缓冲装置，同时再在插槽前侧设置的压紧装置，压紧装置对插槽内的支撑板具有一个朝向插槽内侧的压紧力以限制支撑板的弹出，防止在涂布的过程中支撑板及其上侧的电池基底发生位移，保证了涂布过程的稳定。并且，通过升降结构能够调整支撑板到合适的高度，再通过直线移动机构对辊轮轴进行水平位移，而使辊轮实现了滚动，能够将电池基底上的浆料均匀的涂布在电池基底的表面，提高了涂布的精度和均匀性；另一方面滚动的方式减小了辊轮与电池基底之间的摩擦力，提高电极成品质量。涂布时，利用涂布膜代替辊轮直接与浆料的接触方式，在涂布完成后，只需要将涂布膜从辊轮上取下，在回收涂布膜表面浆料后，即可对涂布膜作废弃处理；由于整个涂布过程中，辊轮不与浆料接触，所以无需对辊轮进行清洗，也减少了交叉污染的风险。

其中，所述插槽的两侧壁向相背离的方向凹陷形成滑槽，所述支撑板1的相对两侧位于滑槽内，且支撑板1的上、下两侧对应与滑槽的上、下两侧贴合。这样，方便支撑板在插槽内的位移，同时，支撑板的两侧也被底板所限制固定，增强了稳定性。所述缓冲装置4包括缓冲板41，所述缓冲板41竖直设于插槽内并与插槽的后侧壁平行，其后侧与插槽的后侧壁之间设有数个缓冲弹簧43；所述缓冲弹簧43沿缓冲板41的长度方向分布，其两端分别与缓冲板41后侧和插槽的后侧壁固定连接。在缓冲板41的前侧对应支撑板1开设有卡槽42，所述支撑板1的后侧能够插入所述卡槽42内并与缓冲板41形成卡接；具体实施时，所述缓冲板呈倒l型（其前侧下部成型为卡槽42），从而能够有效地将支撑板压紧在插槽内。

这样，由于缓冲弹簧的存在，涂布过程中所产生的震动传递到支撑板时，会被缓冲弹簧所缓冲掉，减少了震动对涂布工作的影响，从而进一步保证了涂布的稳定性；此外支撑板在插置于插槽内时，其侧部能够插在卡槽内，也保证了涂布的稳定性。

其中，所述压紧装置5包括压紧板51，所述压紧板51的一端设置有一导向杆52，在导向杆52上套设有一活动套54，该活动套54与导向杆52转动连接，并能够随导向杆52沿其轴向同步移动.在底板2的前侧设有与该导向杆52对应的导向槽，所述导向杆52及活动套54均伸入导向槽内并与导向槽间隙配合，使导向杆52能够自由转动以及沿导向槽滑动，且导向杆52转动过程中，压紧板51的另一端能够与插槽的前侧形成错位（即与插槽前侧重叠）。在导向杆52上套设有压缩弹簧53，所述压缩弹簧53的一端与导向槽的槽底固定相连，另一端与活动套54固定连接。

这样，因为压紧板的一部份固定在底板，另一部分与支撑板接触，可以使支撑板被紧紧的压住于插槽内；此外，压缩弹簧也会对涂布过程中工作板所产生的震动有所减缓。

其中，所述直线移动机构包括盒体22，所述盒体22与定位槽同一侧的两立柱21上端相连。在盒体22内沿其长度方向设有一丝杆9，所述丝杆9的两端通过轴承与盒体22的两端转动连接。在丝杆9上套设有一滑块10，所述滑块10与丝杆9螺纹配合相连，当丝杆9转动时，所述滑块10能沿丝杆9移动。两盒体22相向的一侧分别沿其长度方向开设有一条形孔，所述连杆11的上端朝对应的条形孔方向弯折后伸入盒体21内，并与滑块10相连。所述驱动电机25位于其中一盒体21的后端，其驱动电机轴与该盒体21内的丝杆9相连。在驱动电机25的驱动电机轴上还设有一主动轮，另一盒体内的丝杆9从盒体21的后端伸出并与一从动轮相连，所述主动轮和从动轮通过一传动带24相连，通过该传动带24能够带动两盒体21内的丝杆9同步转动。实施时，该驱动电机25为正反转驱动电机。

本申请通过驱动电机带动丝杠转动，而两个盒体内的丝杠通过传动带同步转动，这样，两个丝杠上套接的螺母会进行同步的水平移动，并通过连杆拉动涂刷装置进行位移，并且通过驱动电机的正转和反转能够使得该涂刷装置可以高效率且均匀的往复对支撑板上的基底进行电池材料涂布操作。

其中，所述升降结构8包括两竖向设置的升降螺杆81，两升降螺杆81分别靠近横板12的两端，所述升降螺杆81竖向穿过横板12，并与横板12螺纹配合相连。在升降螺杆81的下端设有一连接块82，所述升降螺杆81的下端通过轴承与该连接块82相连。所述辊轮轴7的两端对应与两连接块82相连；其中，在所述升降螺杆81的上端还设置有一转盘83。

这样，通过转动升降螺杆来实现连接块与辊轮轴的升降过程，并且横板也不会跟随升降螺杆转动，使升降结构与直线移动机构之间的运动互不干扰，可以将涂刷装置定位至任一位置。

其中，在辊轮6上设有两固定装置，两固定装置分别位于定位槽两侧的外侧，优选为分别靠近辊轮6的两端，所述涂布膜61通过该固定装置与辊轮6固定连接；其中，所述固定装置包括一呈环形的固定套62，该固定套62用于套设在涂布膜61上以将涂布膜61和辊轮6固定住。在所述固定套62的外侧还设有一固定块63，该固定块63的一端与固定套62相连，另一端朝定位槽方向延伸；在固定块63远离固定套62的一端还竖直设置有一固定螺栓64；其中，所述涂布膜6的两端具有重叠的部分，所述固定螺栓64与该重叠部分正对，并将该重叠部分压紧在辊轮6上。

其中，插槽的宽度大于电池基底的宽度，保证支撑板插进底板内部时，电池基底不会与底板进行接触。

实施时，所述支撑板1为钢化玻璃，所述电池基底镶嵌在钢化玻璃的上侧。

其中，在压紧板51上远离导向杆52的一侧还设有固定孔55，在靠近底板2前侧的两立柱21上设有与该固定孔55对应的固定杆26，压紧板51在绕导向杆52轴心线转动后，能够使固定孔55与固定杆26正对，并套入该固定杆26。在实际操作中，先将压紧板51向前拉开，此时压缩弹簧53处于拉伸状态，然后旋转压紧板51（这时支撑板1会从插槽内弹出一部分）将固定孔55对准固定杆26，然后放手，这时压紧板51会在压缩弹簧53的回复力作用下向后位移，而固定孔55也会套进固定杆26内，对压紧板51进行固定，避免其在重力作用下转动。

这样，因为压紧板的一部份固定在底板上，另一部分与支撑板接触，可以使支撑板被紧紧的压住于插槽内；此外，压缩弹簧也会对涂布过程中工作板所产生的震动有所减缓。

其中，所述涂布膜61的正投影宽度大于基底3的宽度，保证涂布膜61可以完全均匀的与基底保持固定涂布间隙。

其中，两个固定装置之间的距离大于基底3的水平宽度，防止在辊轮6转动的过程中固定装置与基底接触。

本申请涂布系统的使用过程如下：

涂布前，首先将支撑板1和镶嵌在其顶部的基底3通过底板2的插口插进插槽内，并使支撑板1的后侧向后压迫缓冲装置4，然后向前侧拉动压紧板51，使得压紧板51上的固定孔55与固定杆26分离，并转动压紧板51，使压紧板51对准支撑板1的前侧，松开压紧板51，由于压缩弹簧53的回弹作用，此时压紧板51紧紧的将支撑板1压住（正常状态下压紧板51是与支撑板1接触的，向外侧拉动压紧板51并旋转后松开，压紧板51因为压缩弹簧53的作用会套在固定杆26的外部），然后将涂布膜61铺在辊轮6的外表面（涂布膜61展开后的形状为矩形，铺在辊轮6表面后的形状为与辊轮6相适配的空心圆柱形），拧紧固定螺栓64，从而将涂布膜61与辊轮6固定在一起，接着将浆料倒在基底3表面的中部，转动转盘83，此时升降螺杆81转动，并根据涂布膜61厚度大小下降到合适的高度后停止；

涂布时，通过驱动电机14的输出轴和传动带24来带动两个盒体22内的丝杠同步转动，从而使丝杠上螺纹套接的螺母发生水平移动，同时，涂刷装置也会同步水平运动，此时，连杆11带着横板12一起同步水平运动，辊轮6即可在基底3上方滚动，同时通过改变驱动电机14的转动方向，可以使该涂布系统进行往复涂布，从而保证涂布的高效性和均匀性；

关闭驱动电机14，涂布工作结束，转动升降螺杆81，使得辊轮6上升，然后拧松固定螺栓64，小心的将涂布膜61从辊轮6上取下，向后侧拉动压紧板51，当压紧板51与支撑板1分离后，将压紧板51转动至竖直状态（因为压缩弹簧53具有一定的扭转性），然后当固定孔55对准固定杆26后，松开压紧板51，即可将压紧板51套在固定杆26上，此时，被一直压缩的缓冲弹簧43回弹，带动缓冲板41向外弹出，此时支撑板1被从底板2的内部弹出一端距离，此时，即可拉动支撑板1将涂布完成的基底3取出。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。