极片制备系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电极领域，尤其涉及一种极片制备系统。极片制备系统包括至少一组涂覆烘干装置，涂覆烘干装置包括用于对极带进行纠偏和张力控制的张力控制纠偏模组、用于对所述极带的双面同时涂覆浆料的双面涂覆模组、用于对所述极带的双面同时进行烘干的至少一个悬浮式烘箱、用于为所述极带提供牵引力的辊压式张力导带模组，所述张力控制纠偏模组、所述双面涂覆模组、所述悬浮式烘箱以及所述辊压式张力导带模组依次布置，张力控制纠偏模组、辊压式张力导带模组和悬浮式烘箱共同控制极带悬浮穿过悬浮式烘箱。涂覆烘干方法、极片制备方法及极片制备系统的生产效率高。
【专利说明】
极片制备系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电极领域，尤其涉及一种极片制备系统，更具体地涉及用于制作锂离子电池极片的极片制备系统。
【背景技术】
[0002]目前一般的锂离子电池极片需要经过涂覆、辊压、分切、制片四个工序，为了提高性能，高性能的动力锂离子电池极片的制作往往需要多层涂覆，然后经过辊压、分切、制片等工序。目前各工序通过分别采用单独的设备:涂覆机、辊压机、分切机、制片机来完成，每道工序之间，每道工序都需要收卷、放卷，在这过程中各工序的衔接均需要人工完成。其中存在以下缺点:①工序多、人员参与多、自动化困难，对产品的一致性影响很大，而锂离子电池产品的一致性是极其重要的；②不停的收卷、放卷，致使极片在完成后有一定的翘曲，这对产品性能有一定影响，且对后续的叠片造成了一定的困扰;③不停的收卷、放卷，延长了生产线的物流线，导致物流和人工成本高，对于目前成本很敏感的锂离子动力电池来说，影响很大。
[0003]专利CN102569731公开了一种极片的涂布、辊压、分切一体机，其中，正面涂布机构位于双轴放卷机构与双层烘干机构之间，极带放卷后进入正面徒步机构进行正面涂布然后进入下层烘干单元。而反面涂布机构位于双层烘干机构的下层烘干单元的出料侧，极带经下层烘干单元烘干后进入反面涂布机构进行反面涂布然后进入上层烘干单元。即，涂布和烘干只是单面进行。这样，极片的制备时间较长，生产工序的效率不高。
【实用新型内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本实用新型要解决的技术问题是提供一种生产效率高的极片制备系统。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种极片制备系统，包括至少一组涂覆烘干装置，涂覆烘干装置包括:用于对极带进行纠偏和张力控制的张力控制纠偏模组、用于对极带的双面同时涂覆浆料的双面涂覆模组、用于对极带的双面同时进行烘干的至少一个悬浮式烘箱、以及用于为极带提供牵引力的辊压式张力导带模组；其中，张力控制纠偏模组、双面涂覆模组、悬浮式烘箱以及辊压式张力导带模组依次布置，张力控制纠偏模组、辊压式张力导带模组和悬浮式烘箱共同控制极带悬浮穿过悬浮式烘箱。
[0008]根据本实用新型，还包括:设置在涂覆烘干装置的进料侧的放卷装置，放卷装置包括气涨轴、主动放卷伺服机构、张力检测装置、纠偏机构。
[0009]根据本实用新型，还包括:对极带进行辊压的辊压装置以及将极带制成极片的制片装置;在设置有一个涂覆烘干装置时，辊压装置与制片装置依次设置在涂覆烘干装置出料侧;在设置有多个涂覆烘干装置时，辊压装置与制片装置依次设置在最后一个涂覆烘干装置的出料侧，或者辊压装置设置在最后一个涂覆烘干装置的进料侧且制片装置设置在该涂覆烘干装置的出料侧。
[0010]根据本实用新型，辊压装置包括依次设置的张力控制纠偏模组、辊压模组、辊压式张力导带模组。
[0011]根据本实用新型，制片装置包括依次设置的张力控制纠偏模组、切片模组、收片模组。
[0012]根据本实用新型，切片模组为执行五金模冲切、激光模切、剪切方式中的一种切片方式的装置;和/或收片模组为框架式箱体。
[0013]根据本实用新型，切片模组为执行五金模冲切、激光模切、剪切方式中的一种切片方式的装置。
[0014]根据本实用新型，收片模组为框架式箱体。
[0015]根据本实用新型，张力控制纠偏模组包括张力控制机构、极带缓冲调节机构、纠偏执行机构。
[0016]根据本实用新型，辊压式张力导带模组包括一对压辊、轴承座、齿轮组以及伺服驱动器;其中，压辊的两端可转动地支撑在轴承座上，伺服驱动器驱动所述齿轮组运动，齿轮组带动所述一对压棍同步转动。
[0017]根据本实用新型，双面涂覆模组是凹版涂覆装置、喷涂装置或挤压式涂覆机构。
[0018]根据本实用新型，极片制备系统为用于制备锂离子电池极片的极片制备系统。
[0019](三)有益效果
[0020]本实用新型的上述技术方案具有如下优点:
[0021]本实用新型的极片制备系统，通过双面涂覆模组同时对极带的双面进行涂覆，通过张力控制纠偏模组、辊压式张力导带模组和悬浮式烘箱共同控制极带悬浮穿过悬浮式烘箱，能够实现同时对极带的双面进行烘干。由此，同时对极带的双面进行涂覆和烘干，提高了生产工序的效率。
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型的极片制备系统的第一个实施例的结构示意图；
[0023]图2是图1中的示出的极片制备系统中的放卷装置的局部示意图；
[0024]图3是图1中的示出的极片制备系统中的第一涂覆烘干装置的局部示意图；
[0025]图4是图3中示出的第一涂覆烘干装置中的辊压式张力导带模组的主视示意图；
[0026]图5是图1中的示出的极片制备系统中的辊压装置和制片装置的局部示意图；
[0027]图6是本实用新型的极片制备系统的第二个实施例的结构示意图。图中:
[0028]I:放卷装置;2:第一涂覆烘干装置;3:第二涂覆烘干装置;4:第三涂覆烘干装置；
5:辊压装置;6:制片装置;21、31、41、51、61:张力控制纠偏模组;22、32、42:双面涂覆模组；23、33、43:悬浮式烘箱；24、34、44、53:辊压式张力导带模组；52:辊压模组;62:切片模组；63:收片模组;241:轴承座;242:压辊;243:齿轮组:244:伺服驱动器。
【具体实施方式】
[0029]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0030]极片制备系统的实施例一
[0031]参照图1至图5，在本实施例中，极片制备系统包括至少一组涂覆烘干装置，每涂覆烘干装置均包括依次布置的张力控制纠偏模组、双面涂覆模组、至少一个悬浮式烘箱、以及辊压式张力导带模组。其中，张力控制纠偏模组用于对极带进行纠偏和张力控制，双面涂覆模组用于对极带的双面同时涂覆浆料，悬浮式烘箱用于对极带的双面同时进行烘干，辊压式张力导带模组用于为极带提供牵引力。张力控制纠偏模组、辊压式张力导带模组和悬浮式烘箱共同控制极带悬浮穿过悬浮式烘箱。换言之，通过张力控制纠偏模组的张力控制和辊压式张力导带模组对极带施加的牵引力共同实现对极带张力的调节，进而实现对极带的张力可控地传送，在此基础上，结合悬浮式烘箱中的风力，能够保证极带悬浮穿过悬浮式烘箱。由此，能够实现同时对极带的双面进行涂覆和烘干，提高了生产工序的效率。此外，对极带的正反面(双面)同时进行涂覆的方式，可以提高由此极带制成的极片的性能的一致性。
[0032]在本实施例中，该极片制备系统用于制备锂离子电池极片。
[0033]进一步，在本实施例中，极片制备系统还包括放卷装置1、辊压装置5和制片装置6。
[0034]参照图1，放卷装置I设置在涂覆烘干装置的进料侧，辊压装置5与制片装置6依次设置在涂覆烘干装置的出料侧，即放卷装置1、涂覆烘干装置、辊压装置5与制片装置6依次设置。在制备过程中，极带被放置在放卷装置I中，之后进入涂覆烘干装置进行涂覆浆料和烘干，然后烘干后的极带进入到辊压装置5中被辊压，辊压后的极带进入制片装置6中制成极片。
[0035]更进一步，参照图1，沿着极带的传送方向，具体描述放卷装置1、涂覆烘干装置、辊压装置5与制片装置6，其中，在本实施例中依次设置三个涂覆烘干装置，分别为第一涂覆烘干装置2，第二涂覆烘干装置3和第三涂覆烘干装置4。
[0036]参照图1和图2，放卷装置I包括气涨轴、主动放卷伺服机构、张力检测装置、纠偏机构。极带放入放卷装置I后，逐渐被传送至之后的第一涂覆烘干装置2中的张力控制纠偏模组21，之后继续传送通过双面涂覆模组22、悬浮式烘箱23、辊压式张力导带模组24。可理解，放卷装置I和张力控制纠偏模组以及辊压式张力导带模组的共同配合，也进一步对极带进行了张力控制和纠偏，即能够张力和位置可控地传送极带。
[0037]参照图1和图3，第一涂覆烘干装置2中，张力控制纠偏模组21包括张力控制机构、极带缓冲调节机构、纠偏执行机构，具有极带的缓冲调节功能，能够实现对前后极带受力的控制和相对分离。双面涂覆模组22可以是凹版涂覆装置或喷涂装置，以实现薄层涂覆功能。悬浮式烘箱23中，经过预先设计的上下对吹的气流可以确保极带在设定位置平稳的通过，并确保烘干极带上已涂覆的浆料涂层。如图4示出的，辊压式张力导带模组24主要包括轴承座241、一对压辊242、齿轮组243和伺服驱动器244，其中，压辊242的两端可转动地支撑在轴承座241上，伺服驱动器244驱动齿轮组243运动，齿轮组带动一对压辊242同步转动。在不弯曲极带的情况下，通过压辊242与极带之间的摩擦力为极带提供牵引力，以确保极带在特定张力的情况下，平稳前进。压辊与极片接触的部分的材料可以是金属、橡胶、塑料、纤维中的一种。极带经过第一涂覆烘干装置2形成第一层涂料层。
[0038]第二涂覆烘干装置3中，张力控制纠偏模组31、悬浮式烘箱33和辊压式张力导带模组34与第一涂覆烘干装置2中相应部分相同，存别仅在于，该第二涂覆烘干装置3中的双面涂覆模组32为挤压式涂覆机构，其能够实现高粘度、厚度50-300nm的涂覆，而为了配合双面涂覆模组中的涂覆参数，采用依次串联的多个悬浮式烘箱33进行烘干。极带经过第二涂覆烘干装置3形成位于第一层涂料层上方的第二层涂料层。
[0039]第三涂覆烘干装置4中的张力控制纠偏模组41、双面涂覆模组42、悬浮式烘箱43和辊压式张力导带模组44的与第一涂覆烘干装置2中的相应部件完全相同，极带经过第三涂覆烘干装置4形成位于第二层涂料层上方的第三层涂料层。
[0040]参照图1和图5，辊压装置5包括依次设置的张力控制纠偏模组51、辊压模组52、辊压式张力导带模组53。张力控制纠偏模组51和辊压式张力导带模组53分别与涂覆烘干装置中的张力控制纠偏模组和辊压式张力导带模组相同，其实现对极带的张力和位置可控地传送。辊压模组52包括一对辊子，以对经过三次涂覆和烘干后的极带进行辊压。该辊压模组52由液压提供压延力，通过压薄涂覆完的极带，提高面密度，辊子直径2 500_。
[0041]参照图1和图5，制片装置6包括依次设置的张力控制纠偏模组61、切片模组62、收片模组63。张力控制纠偏模组61与涂覆烘干装置中的张力控制纠偏模组相同，实现对极带的张力控制和纠偏，进而实现张力和位置可控地传送极带。切片模组62可以是进行五金模冲切、激光模切、剪切方式中的一种切片方式的装置，其中，在裁切之前由喂料机构输送极带，裁切后的极片通过传送带输送。收片模组63为与切片模组62相配套的用来存储和转移极片的装置，可选地为塑料或不锈钢等材料制成框架式箱体。采用该制片装置6，没有通常锂电池极片制造中的分切工序，而是直接制切片，减少了工序流程，降低系统复杂性，从而提高可靠性，降低成本。
[0042]如下叙述采用本实施例的极片制备系统制备极片的过程:
[0043]S1、将极带放入放卷装置I;
[0044]S2、极带经过第一涂覆烘干装置2中的双面涂覆模组22和悬浮式烘箱23、第二涂覆烘干装置3中的双面涂覆模组32和悬浮式烘箱33、第三涂覆烘干装置4中的双面涂覆模组42和悬浮式烘箱43，形成三层涂料层；
[0045]S3、已经形成三层涂料层的极带进入辊压装置5进行辊压；
[0046]S4、被辊压后的极带进入到制片装置6中被制成极片并收集；
[0047]其中，在步骤S2中经过每个涂覆烘干装置的过程中以及步骤S3中，均采用张力控制纠偏模组和辊压式张力导带模组对极带进行张力和位置可控地传送，在极带进入制片装置6后且在其被制成极片之前经过张力控制纠偏模组进行张力控制和纠偏，以实现张力和位置可控地传送极带。
[0048]极片制备系统的实施例二
[0049]参照图6，在本实施例二中，与上述实施例一的不同之处在于，辊压装置5设置在最后一个涂覆烘干装置(第三涂覆烘干装置4)的进料侧且制片装置6设置在最后一个涂覆烘干装置(第三涂覆烘干装置4)的出料侧。
[0050]如下叙述采用本实施例的极片制备系统制备极片的过程:
[0051 ] S1、将极带放入放卷装置I;
[0052]S2、极带经过第一涂覆烘干装置2中的双面涂覆模组22和悬浮式烘箱23、第二涂覆烘干装置3中的双面涂覆模组32和悬浮式烘箱33，形成两层涂料层；
[0053]S3、已经形成两层涂料层的极带进入辊压装置5进行辊压；
[0054]S4、辊压后的极带经过第三涂覆烘干装置4中的双面涂覆模组42和悬浮式烘箱43，形成第三层涂料层；
[0055]S5、被辊压后的极带进入到制片装置6中被制成极片并收集；
[0056]其中，在步骤S2和步骤S4中经过每个涂覆烘干装置的过程中以及步骤S3中，均采用张力控制纠偏模组和辊压式张力导带模组对极带进行张力和位置可控的传送，在极带进入制片装置6后且在其被制成极片之前经过张力控制纠偏模组对极带进行张力控制和纠偏，进而实现对极带进行张力和位置可控的传送。
[0057]综合上述实施例一和实施例二，经过三层涂覆，可得到性能更高的极片，给工艺设计提供充裕的可选性。此外，可以按照工艺需求，选择涂层的数量。如需减少或增加涂层的数量，可相应地减少或增加涂覆烘干装置的数量。并且，根据涂层的厚度以及涂料的性质，可相应的增加或减少涂覆烘干装置中悬浮式烘箱的数量。另外，根据工艺需要，可以选择实施例一或实施例二的布置顺序。
[0058]优选地，功能一样的模组采用相同的零部件组成，尽力简化并减小零部件，从而降低设备的复杂性，以提高设备的可靠性，同时提高生产效率，降低能耗，为锂离子电池生产线的全自动化、流水化规模制造打造基础。
[0059]本实用新型的极片制备系统，取消了现有技术中采用的收卷机构，一方面消除因收卷引起的卷曲导致极片翘曲从而对锂离子电池性能的影响，另一方面，减小了工序，减少了人工操作，从而有利于提高产品一致性，有利于提高生产效率，有利于降低生产成本。
[0060]特别地，本实用新型的辊压式张力导带模组使得模块化串联可以实现。而进一步，采用模块化设计的极片制备系统，整条线采用一套集中的控制系统协调控制，而各个模块又采用子级别的控制系统。
[0061 ] 一种用于极带的涂覆烘干方法的一个实施例
[0062]—种用于极带的涂覆烘干方法，包括如下步骤:对极带进行张力可控地传送，并且在传送过程中，先对极带的双面同时涂覆浆料，再在悬浮式烘箱中对极带的双面同时进行烘干。其中，对极带的张力控制与悬浮式烘箱中的风力共同控制极带悬浮穿过悬浮式烘箱。
[0063]采用该涂覆烘干方法可以同时对极带的双面进行涂覆，并且经一步通过对极带的张力控制与悬浮式烘箱中的风力结合共同控制极带，能够实现使得极带悬浮穿过悬浮式烘箱，进而实现同时对极带的双面进行烘干。由此，同时对极带的双面进行涂覆和烘干，提高了生产工序的效率。而正反面同时涂覆的方式，可以提高制成的极片的性能的一致性。
[0064]在本实施例中，可采用上述极片制备系统中的涂覆烘干装置执行该涂覆烘干方法。具体地，采用张力控制纠偏模组的张力控制和辊压式张力导带模组对极带的牵引力共同实现对极带张力可控地传送。
[0065]进一步，在对极带进行涂覆之前，采用张力控制纠偏模组对极带进行纠偏。在本实施例中，采用张力控制纠偏模组中的纠偏机构执行该操作。由此，张力控制纠偏模组和辊压式张力导带模组共同对极带进行张力和位置可控的传送。
[0066]进一步，涂覆可为凹版涂覆、喷涂或挤压式涂覆。
[0067]一种极片制备方法的一个实施例
[0068]—种极片制备方法，可应用上述图1中示出的极片制备系统。具体包括依次执行的如下步骤:
[0069]放卷步骤；
[0070]涂覆烘干步骤，采用上述用于极带的涂覆烘干方法对极带进行涂覆和烘干；
[0071]辊压步骤，对烘干后的极带进行张力和位置可控地传送，在传送过程中对极带进行辊压；
[0072]制片步骤，对辊压后的极带进行张力和位置可控地传送，然后对极带进行裁切以制成极片，最后收集制成的极片；
[0073]其中，涂覆烘干步骤执行至少一次。
[0074]另一种极片制备方法的一个实施例
[0075]—种极片制备方法，可应用上述图6中示出的极片制备系统。具体包括依次执行的如下步骤:
[0076]放卷步骤；
[0077]涂覆烘干步骤，采用上述用于极带的涂覆烘干方法对极带进行涂覆和烘干；
[0078]辊压步骤，对烘干后的极带进行张力和位置可控地传送，在传送过程中对极带进行纠偏和辊压；
[0079]涂覆烘干步骤，采用上述用于极带的涂覆烘干方法对辊压后的极带再次进行涂覆和烘干；
[0080]制片步骤，对烘干后的极带进行张力和位置可控地传送，然后对极带进行裁切以制成极片，最后收集制成的极片；
[0081 ]其中，在辊压步骤之前执行的涂覆烘干步骤执行至少一次。
[0082]上述两种极片制备方法，均采用上述涂覆烘干方法对极带进行涂覆烘干，提高了生产工序的效率。此外，对极带的正反面(双面)同时进行涂覆的方式，可以提高由此极带制成的极片的性能的一致性。
[0083]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种极片制备系统，其特征在于，包括至少一组涂覆烘干装置(2，3，4)，所述涂覆烘干装置(2，3，4)包括: 用于对极带进行纠偏和张力控制的张力控制纠偏模组、用于对所述极带的双面同时涂覆浆料的双面涂覆模组、用于对所述极带的双面同时进行烘干的至少一个悬浮式烘箱、以及用于为所述极带提供牵引力的辊压式张力导带模组； 其中，所述张力控制纠偏模组、所述双面涂覆模组、所述悬浮式烘箱以及所述辊压式张力导带模组依次布置，所述张力控制纠偏模组、所述辊压式张力导带模组和所述悬浮式烘箱共同控制所述极带悬浮穿过所述悬浮式烘箱。2.根据权利要求1所述的极片制备系统，其特征在于，还包括: 设置在所述涂覆烘干装置的进料侧的放卷装置(I)，所述放卷装置(I)包括气涨轴、主动放卷伺服机构、张力检测装置、纠偏机构。3.根据权利要求1所述的极片制备系统，其特征在于，还包括: 对极带进行辊压的辊压装置(5)以及将所述极带制成极片的制片装置(6); 在设置有一个所述涂覆烘干装置时，所述辊压装置(5)与制片装置(6)依次设置在所述涂覆烘干装置出料侧； 在设置有多个所述涂覆烘干装置时，所述辊压装置与制片装置依次设置在最后一个涂覆烘干装置的出料侧，或者所述辊压装置设置在最后一个涂覆烘干装置的进料侧且所述制片装置设置在该涂覆烘干装置的出料侧。4.根据权利要求3所述的极片制备系统，其特征在于， 所述辊压装置(5)包括依次设置的张力控制纠偏模组、辊压模组、辊压式张力导带模组。5.根据权利要求3所述的极片制备系统，其特征在于， 所述制片装置(6)包括依次设置的张力控制纠偏模组、切片模组、收片模组。6.根据权利要求5所述的极片制备系统，其特征在于， 所述切片模组为执行五金模冲切、激光模切、剪切方式中的一种切片方式的装置;和/或 所述收片模组为框架式箱体。7.根据权利要求1、4、5中任一项所述的极片制备系统，其特征在于， 所述张力控制纠偏模组包括张力控制机构、极带缓冲调节机构、纠偏执行机构。8.根据权利要求1或4所述的极片制备系统，其特征在于， 所述辊压式张力导带模组包括一对压辊、轴承座、齿轮组以及伺服驱动器； 其中，所述压辊的两端可转动地支撑在所述轴承座上，所述伺服驱动器驱动所述齿轮组运动，所述齿轮组带动所述一对压辊同步转动。9.根据权利要求1所述的极片制备系统，其特征在于， 所述双面涂覆模组是凹版涂覆装置、喷涂装置或挤压式涂覆机构。10.根据权利要求1所述的极片制备系统，其特征在于， 所述极片制备系统为用于制备锂离子电池极片的极片制备系统。
【文档编号】B05D3/02GK205587249SQ201520939765
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年11月23日
【发明人】高哲峰, 王琳, 黄倩, 杨容, 王耀, 马小利
【申请人】国联汽车动力电池研究院有限责任公司