电极隔膜与极片制样装置及使用该装置的制样的方法与流程

本发明涉及电池制造技术领域，具体地涉及电极隔膜与极片制样装置及使用该装置的制样的方法。

背景技术：

在电池的制造过程中，需要对极片和将正、负极片间隔开的隔膜之间的剥离强度大小进行评估，隔膜与极片的剥离强度差导致后期隔膜与极片分离，影响隔膜对极片的浸润，同时，隔膜与极片分离导致锂离子迁移路径变长，影响电池界面，进而影响电池的后期包括循环、内阻等在内的性能。

在现有技术中，需要对热压后的卷芯拆解后分离出隔膜与极片，即：隔膜与极片需整体拆解，然后在剥离测试设备上测剥离强度。现有技术中的上述方式需对卷芯破坏性拆解，无法保证隔膜与极片的完整性，常常拆解出的隔膜对极片已经分离导致无法测剥离力；同时，该种方式拆解卷芯成本较高，并费时费力。因此，亟待开发出一种能够对隔膜与极片热压后的卷芯进行制样，以便于测试隔膜与极片剥离强度的装置。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术存在的没有专门的电极隔膜与极片制样装置的问题，提供电极隔膜与极片制样装置及使用该装置的制样的方法，通过设有热压区的上压板和下压板，使两者在适当的温度和压力下相对压合，既能快速取得隔膜对极片的剥离强度的制样，又提高作业效率，降低成本。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种电极隔膜与极片制样装置，包括机架，所述机架上对应设有能够相对移动并压合的上压板和下压板，所述上压板或下压板的压合表面上设有热压区，所述电极隔膜与极片制样装置还包括用于调整热压温度的温度控制模块和用于调整压力的压力控制模块，所述温度控制模块和压力控制模块分别与所述热压区相连。

优选地，所述上压板通过多个下压气缸可伸缩固定在所述机架的上部，所述下压板对应设置在所述机架的下部；所述机架上设有用于控制多个所述下压气缸伸缩运动的下压气缸控制模块。

优选地，所述上压板包括安装槽和可拆卸插入所述安装槽内的热压板，所述热压板与所述温度控制模块和所述压力控制模块相连；所述热压区设置在所述热压板的下表面上；所述电极隔膜与极片制样装置还包括有可拆卸插入所述安装槽内的刀模板，所述刀模板上设有模切刀。

优选地，所述热压板和/或刀模板的外侧设有手柄；所述安装槽和热压板之间、所述安装槽和刀模板之间均设有使所述热压板、刀模板在所述安装槽中稳固定位的锁止部。

优选地，所述机架的侧壁上设有用于探测所述上压板的水平度的激光水平仪探头；和/或，所述机架的底部中央设有水平显示器，两侧设有用于调整所述机架水平度的水平调整块。

优选地，所述下压板上设有用于容置叠置或卷绕好的电极隔膜和极片的样品定位槽。

优选地，所述叠置或卷绕好的电极隔膜和极片为多层。

本发明第二方面提供一种使用如上所述的电极隔膜与极片制样装置的制样的方法，包括如下步骤：

步骤100：将隔膜与对应极片进行叠片或者卷绕成样品后固定在所述下压板上，使所述上压板贴合在所述下压板上，以热压所述样品。

优选地，所述上压板包括安装槽和可拆卸插入所述安装槽内的热压板，所述热压板与所述温度控制模块和所述压力控制模块相连；所述热压区设置在所述热压板的下表面上；所述电极隔膜与极片制样装置还包括有可拆卸插入所述安装槽内的刀模板，所述刀模板上设有模切刀；

所述步骤100之后还包括步骤200：将所述热压板从所述上压板的所述安装槽中取出后，在所述安装槽中插入所述刀模板，使所述上压板下压与所述下压板贴合，以将所述样品切割后形成制样。

优选地，所述步骤100之前还进一步包括：调整并保证所述电极隔膜与极片制样装置处于水平状态，且所述上压板也处于水平状态。

通过上述技术方案，本发明通过在机架上对应设有能够相对移动并压合的上压板和下压板，并在上压板或下压板的压合表面上设有热压区，在适当的温度和压力下使上压板和下压板相对压合，一次运行即可完成制样，缩短制样时间，提升生产效率，进而为后续隔膜与极片剥离强度测试的准确性和一致性提供有效保障。

附图说明

图1为本发明电极隔膜与极片制样装置一实施例的整体结构示意图；

图2为图1中上压板的安装槽中插入热压板的结构示意图；

图3为图1中上压板的安装槽中插入刀模板的结构示意图；

图4为电极隔膜与极片制样样品截面结构示意图。

附图标记说明

100机架101面板102压力显示器

103温度显示器104调节面板105水平调整块

106水平显示器107激光水平仪探头110上压板

111温度控制模块112压力控制模块113热压区

114下压气缸115下压气缸控制模块116安装槽

1161手柄1162锁止部117热压板

119刀模板1191模切刀120下压板

121样品定位槽200电极隔膜300极片

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”通常是指相对于各部件本身的轮廓的内外；“远、近”通常是指相对于各部件本身的轮廓的远近。

如图1所示，本发明提供一种电极隔膜与极片制样装置，包括机架100，所述机架100上对应设有能够相对移动并压合的上压板110和下压板120，所述上压板110或下压板120的压合表面上设有热压区113，所述电极隔膜与极片制样装置还包括用于调整热压温度的温度控制模块111和用于调整压力的压力控制模块112，所述温度控制模块111和压力控制模块112分别与所述热压区113相连。也就是说，本发明通过在机架100上对应设有能够相对移动并压合的上压板110和下压板120，并在上压板110或下压板120的压合表面上设有热压区113，在适当的温度和压力下使上压板110和下压板120相对压合，一次运行即可完成制样，缩短制样时间，提升生产效率，进而为后续隔膜与极片剥离强度测试的准确性和一致性提供有效保障。

更进一步地，在如图1所示的实施例中，机架100为由上、下、左、右四面的框架围设而成的矩形框架，所述上压板110通过多个下压气缸114可伸缩固定在所述机架100的上部，温度控制模块111、压力控制模块112和多个下压气缸114分别设置在机架100的上部的框架的上、下两侧，所述机架100上设有下压气缸控制模块115。所述下压板120对应设置在所述机架100的下部的框架上。机架100的一侧还设有面板101，为了确保上压板110和下压板120在适当的温度和压力下相对压合，在面板101上设有压力显示器102和温度显示器103，以及压力和温度的调节面板104。在装置工作过程中，使用者可以通过监测观察显示在压力显示器102上的压力和温度显示器103上的温度，并可以根据需要通过压力和温度的调节面板上的调节旋钮对该装置的压力和温度进行调节。由于压力和温度的控制和调整并不属于本发明技术方案中的重点内容，本领域技术人员可以根据实际需要进行控制模块的选择、安装和调整，具体内容在此不再赘述。另外需要说明的是，本发明所提供的这种电极隔膜与极片制样装置，除了上述提到的装置结构和零部件之外，还包括用于气缸控制的管道、加热电线的导入孔、容纳孔之类的辅助部件和结构，在此也不再赘述。

进一步地，为了通过上压板同时实现对隔膜和极片的压合和切割，如图2并结合图3所示，所述上压板110包括安装槽116和可拆卸插入所述安装槽116内的热压板117，如上所述，为了实现对隔膜和极片的热压，所述热压板117上设有用于调整热压温度的温度控制模块和用于调整压力的压力控制模块，所述热压板117的下部为与所述温度控制模块和压力控制模块分别相连的热压区113。更进一步地，热压区113应带有一层厚度为1mm左右的pet材质的膜，且热压过程pet膜与样品间应加一层硅油纸，在保证热压质量的同时确保样品表面不会受损，从而进一步确保了在后续性能测试的过程中所获得的测试结果的准确性和稳定性。同时，所述电极隔膜与极片制样装置还包括有可拆卸插入所述安装槽116内的刀模板119，所述刀模板119上设有模切刀1191。在图3所示的实施例中，模切刀1191的设置数量为三个，可以将通过热压压合在一起的隔膜和极片的制样样品等分为三段，并可以在后续的工序中分别用于不同参数和性能的测试，由于使采用同一块完整的制样样品切割而成的，因此切割出来的每一段的结构性能都是相同的，更有利于后续的测试。当然，在实际操作中，可以根据需要设置模切刀1191的数量，并不局限于本实施例中的三个。另外，为了方便热压板117和刀模板119在安装槽116中的抽出与插入，所述热压板117和/或刀模板119的外侧还设有手柄1161。结合图1所示，为了防止热压板117和刀模板119在插入安装槽116之后滑出，影响工作效率，所述安装槽116和热压板117之间、所述安装槽116和刀模板119之间均设有使所述热压板117、刀模板119在所述安装槽116中稳固定位的锁止部1162。锁止部1162的具体结构可以通过挡板、定位销等多种本领域常规技术手段来实现，本领域技术人员在实际应用中，可以根据需要进行选择和设置，在此不再赘述。

为了确保热压压合在一起的隔膜和极片的表面平整度，由于是通过气缸驱动上压板朝向下压板压合的，因此必须要确保装置机架100在设置环境中的水平度。如图1所示，所述机架100的侧壁上设有用于探测上压板110的水平度的激光水平仪探头107，所述机架100的底部中央设有水平显示器106，两侧设有用于调整所述机架100水平度的水平调整块105。在装置开始工作之前，首先需要通过调整水平调整块105，同时观测水平显示器106，保证装置的机架100处于水平态；其次利用激光水平仪探头107探测上压板110的水平状态，并可以通过调整多个下压气缸114的伸缩程度使其满足水平要求，进而确保热压板117和刀模板119在执行相应的作业前均满足水平要求，完成上述调整之后，才可以进行下一步操作工序。

为了防止在热压过程中隔膜和极片之间发生错位，所述下压板120上设有用于容置叠置或卷绕好的电极隔膜和极片的样品定位槽121。为了在定位的同时确保良好的热压效果，样品定位槽121由四个边框组成，设置为该四个边框相对于下压板120的上表面是可伸缩的，可以通过开设在下压板120上的用于嵌设样品定位槽121的四个边框的位置设置弹片或弹簧等弹性伸缩结构来实现样品定位槽121的可伸缩性。在上压板110未下压时，样品定位槽121起到对叠置或卷绕好的电极隔膜和极片定位和限位的作用，而当上压板110下压后，由于样品定位槽121的边框是可以伸缩的，在上压板110的压力作用下，被压缩，此时位于上压板110中部的热压区113直接贴合在叠置或卷绕好的电极隔膜和极片上，在适合的压力和温度下，将两者热压成型，制成制样样品，其中，电极隔膜与极片制样样品截面结构可以为单层或多层。在图4所示的实施例中，为包括了三层隔膜两层极片的多层结构。

以下结合图1至图4，对本发明所提供的上述电极隔膜与极片制样装置的制样的方法进行详细地说明。具体来说，

首先，需要通过调整水平调整块105，同时观测水平显示器106，保证装置的机架100处于水平态；其次，利用激光水平仪探头107探测并调整上压板110，使其满足水平要求，进而确保热压板117和刀模板119在执行相应的作业前均满足水平要求；随后，将隔膜与对应极片进行叠片或者卷绕成待热压品后，将待热压品放置于下压板的样品定位槽121内；并将热压板117插入安装槽116中；在保证压缩空气充足下，通过压力调整模块和温度调整模块调整相应的热压压力与温度至工艺要求值，该工艺要求值需要保证电芯内卷芯热压相同的压力与温度。在保证安全的前提下，触发控制按钮，上压板110下压与下压板120贴合后将样品定位槽121压入下压板120，将待热压品热压成样品。

在完成上述样品热压工序后，打开锁止部1162，通过手柄1161将热压板117从安装槽116中取出，同时将刀模板119插入安装槽116内，并利用锁止部1162将刀模板119固定；通过压力调整模块调整相应的模切压力至工艺要求值；在保证安全的前提下，触发控制按钮，上压板110带动刀模板119下压，与下压板120贴合后将样品定位槽121压入下压板120内，完成样品模切即制样。

经过上述两个步骤之后，完成热压模切后的样品如图4所示，利用相应的夹具将样品放置剥离强度测试仪器进行剥离力测试。

综合本发明的上述方法可知，实质上本发明所提供的这种电极隔膜与极片制样装置的制样的方法，主要包括如下步骤：

步骤100：将隔膜与对应极片进行叠片或者卷绕成待热压品后固定在所述下压板上，使所述上压板贴合在所述下压板上，以热压所述待热压品形成样品。

进一步地，所述步骤100之后还包括步骤200：将热压板从上压板的安装槽中取出后，在所述安装槽中插入刀模板，使上压板下压与下压板贴合后，将所述样品切割后形成制样。

更进一步地，所述步骤100之前还进一步包括：调整并保证所述电极隔膜与极片制样装置处于水平状态，且所述上压板也处于水平状态。

综上所述，本发明提供一种电极隔膜与极片制样装置及使用该装置的制样的方法，一次运行可完成多个样品的制样，缩短制样时间，提升生产效率，进而为后续隔膜与极片剥离强度测试的准确性和一致性提供有效保障。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，例如，可以将设置在刀模板上的三个模切刀改变为四个甚至更多，可以在一次运行中完成更多样品的制样，进而提高效率。另外，在本发明的实施例中，是通过下压气缸的作用使上压板向下运动与下压板压合，在实际的应用中，也可以根据实际需要设置为下压板向上运动与上压板压合或者上压板和下压板相对运动，在位于两者原始位置中间的某个位置相互压合。同时，热压区和模切刀也可以设置在上压板或下压板两者的任意一个上，均可以实现本发明的技术效果。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。