专利名称：一种涂布装置的制作方法
技术领域：
本发明属于生产设备领域，尤其涉及一种能改善锂电池极片涂布一致性的涂布装置。
背景技术：
锂离子电池作为一种新兴的能源存储载体和新能源领域的生力军，将会在变革人类生活方式的过程中扮演越来越重要的角色。锂离子电池的制备过程一般包括搅拌、涂布、冷压、裁剪、卷绕、化成和容量等工序。其中，极片的涂布工序是锂离子电池生产过程中的关键工序，涂布的品质和涂布的一致 性直接影响电池的容量、安全性及成本。因此，改善涂布工序的品质和一致性成为锂电池行业的重要课题。目前，为了提高涂布工序的品质和一致性，一般在涂布过程中增加涂布量的测量装置，并对测量装置采集到的数据进行计算机处理，得到涂布状况。但是仅仅依靠涂布量测量装置并不能真正改善锂离子电池极片涂布的品质和一致性，因为测量到涂布量的数据后，并不能及时反馈给涂布系统，使涂布系统做出相应的调整，而仅仅是在涂布结束后或者在涂布的同时了解涂布的状况。有鉴于此，确有必要提供一种能够对涂布量进行反馈使涂布装置作出调整从而改善锂离子电池极片的涂布品质和徒步一致性的涂布装置。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种能够对涂布量进行反馈使涂布装置作出调整从而改善锂离子电池极片的涂布品质和徒步一致性的涂布装置，从而改善锂离子电池的容量、安全等性能，提高生产效率，降低生产成本。为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案一种涂布装置，包括涂布单元、测量单元、反馈控制单元和收卷单元，涂布单元和测量单元连接，反馈控制单元的一端连接测量单元，将测量单元所得信号反馈给涂布单元。作为本发明涂布装置的一种改进，所述涂布单元包括用于牵引空白基材的放卷装置、位于所述放卷装置下游的背辊、和所述背辊匹配的涂布辊、为涂布辊供应浆料的来料槽、位于所述涂布辊上方的刮刀以及用于烘烤涂布后基材的烘烤隧道。作为本发明涂布装置的一种改进，所述测量单元包括非接触面密度测量仪和用于数据采集及分析控制的的计算机，二者电连接。作为本发明涂布装置的一种改进，所述面密度测量仪内包括￠-射线源、电离室传感器、往复运动机构和智能处理器。作为本发明涂布装置的一种改进，所述反馈控制单元包括可编程逻辑控制器和分别于所述可编程逻辑控制器连接的测量刮刀和涂布辊间隙的间隙测量装置、用于调节背辊和涂布辊转速比的速比调节装置和用于调节刮刀和涂布辊间隙的间隙调节装置。
作为本发明涂布装置的一种改进，所述间隙测量装置包括与所述可编程逻辑控制器连接的光学位移传感器。作为本发明涂布装置的一种改进，所述速比调节装置包括与可编程逻辑控制器相连的变频器和连接于所述变频器和涂布辊之间的速比调节电机。作为本发明涂布装置的一种改进，所述间隙调节装置包括与可编程逻辑控制器相连的电机驱动器和连接于所述电机驱动器和刮刀之间的刮刀调节电机。作为本发明涂布装置的一种改进，所述计算机内含有一套含数据通讯和分析处理功能的软件。作为本发明涂布装置的一种改进，所述放卷装置、背辊、烘烤隧道和收卷装置通过传动皮带连接。
本发明的工作原理是采用非接触面密度测量仪沿涂布极片移动方向的垂直方向实时往复运动，以靠近但不接触极片的距离对涂布后的膜片的面密度进行测量，通过面密度测量仪自带智能处理器与配备有通讯插件的计算机之间的数据交换接口和协议，及安装在计算机上的一套软件，将测量数据传送到计算机，软件同时通过其与可编程逻辑控制器的数据交换通讯模块从可编程逻辑控制器中读取速比、左右刮刀高度和设备运行参数，综合面密度数据及设备参数，以最小二乘法及指数加权移动平均算法对数据进行分析处理，计算出合理的调节速比、左右刮刀高度，并将计算值通过可编程逻辑控制器分别传递给速比调节装置和间隙调节装置，从而形成涂层面密度的闭环反馈控制。以此实时监控及闭环反馈控制系统，确保涂层均匀一致、高生产效率、高良品率，进而达到改善电池性能和降低成本的目的。本发明的有益效果是非接触式测量带来高良品率可减少物料损耗，降低生产成本；在线实时测量及反馈控制，大幅改善涂层一致性，收窄电池容量分布范围，提高了体积一定的电池的容量，也可减少电池设计的容量余量进而减少原料成本，还可降低因正负极片能量失衡导致安全问题的风险；同时，在线实时测量及反馈控制还可减少异常停机时间，提高生产效率，同样可以降低生产成本；此外，在线实时测量还可提供生产数据追溯，协助品质控制。
下面结合附图和具体实施方式
，对本发明进行详细说明，其中图I是本发明的系统原理图。
具体实施例方式如图I所示，本发明一种涂布装置，包括涂布单元I、测量单元2、反馈控制单元3和收卷单元4,涂布单元I和测量单元2连接,反馈控制单元3的一端连接测量单元2,将测量单元2所得信号反馈给涂布单元I。其中，所述涂布单元I包括用于牵引空白基材的放卷装置11、位于所述放卷装置11下游的背辊12、和所述背辊12匹配的涂布辊13、为涂布辊13供应浆料的来料槽14、位于所述涂布辊13上方的刮刀15以及用于烘烤涂布后基材的烘烤隧道16。所述测量单元2包括非接触面密度测量仪21和用于数据采集及分析控制的的计算机22，二者电连接。所述面密度测量仪21内包括￠-射线源211、电离室传感器212、往复运动机构213和智能处理器214。所述反馈控制单元3包括可编程逻辑控制器31和分别于所述可编程逻辑控制器31连接的测量刮刀15和涂布辊13间隙的间隙测量装置32、用于调节背辊12和涂布辊13转速比的速比调节装置33和用于调节刮刀15和涂布辊13间隙的间隙调节装置34。所述间隙测量装置32包括与所述可编程逻辑控制器31连接的光学位移传感器321。所述速比调节装置33包括与可编程逻辑控制器31相连的变频器331和 连接于所述变频器331和涂布辊13之间的速比调节电机332。所述间隙调节装置34包括与可编程逻辑控制器31相连的电机驱动器341和连接于所述电机驱动器341和刮刀15之间的刮刀调节电机342。所述计算机22内含有一套含数据通讯和分析处理功能的软件。所述放卷装置11、背辊12、烘烤隧道16和收卷装置4通过传动皮带5连接。实际使用时，用于制备锂电池极片的空白基材从放卷装置11处流出，在传动皮带5的牵引下，空白基材达到背辊12，而涂布用的浆料则从来料槽14流出，流至涂布辊13上，涂布辊13在刮刀15的共同作用下将浆料转移涂布至背辊12上，经由烘烤隧道16后得到干燥的锂离子电池用极片。干燥极片在传动皮带6的牵引下，经过非接触面密度测量仪21，最后在收卷单元4处收成卷料。非接触面密度测量仪21在其所附带的￠-射线源211和电离室传感器212以及往复运动机构213和智能处理器214的联合工作下实时非接触地测量干燥极片上涂层的面密度数据，通过计算机22里的软件的数据交换模块将数据传送到计算机22。同时，可编程逻辑控制器31通过左右2个高精度的光学位移传感器321实时测量和存储刮刀15与涂布辊13之间的缝隙高度，即左右刮刀15高度数据。软件也实时从可编程逻辑控制器31中读取涂布单元I的速比、左右刮刀15高度等运行参数。综合设备参数及面密度数据，运用最小二乘法原理及指数加权移动平均算法对数据进行分析处理，计算出新的合理的速比及左右刮刀高度。计算机22里的软件将此新的速比及左右刮刀15高度数据通过数据交换模块传递给可编程逻辑控制器31，可编程逻辑控制器31将此新的速比及左右刮刀高度数据作为新的设定参数，分别控制涂布辊13与背辊12之间的转速比，及涂布辊13与刮刀15之间的缝隙高度。控制涂布辊13与背辊12之间的转速比时，可编程逻辑控制器31经由变频器331控制速比调节电机332，速比调节电机332改变涂布辊13与背辊12之间的转速比，进而改变从涂布辊13上转移到背辊12所牵引的基材上浆料的量，从而改变涂层的平均面密度。控制涂布辊13与刮刀15之间的缝隙高度时，可编程逻辑控制器31经由电机驱动器341控制刮刀调节电机342，刮刀调节电机342改变涂布辊13与刮刀15之间的缝隙高度，进而改变从涂布辊13上转移到背辊12所牵引的基材上浆料的量，从而改变极片宽度方向上涂层面密度不均匀的情况，保证极片上整个幅面的面密度均匀一致。相对于现有技术，本发明非接触式测量带来高良品率可减少物料损耗，降低生产成本；在线实时测量及反馈控制，大幅改善涂层一致性，收窄电池容量分布范围，提高了体积一定的电池的容量，也可减少电池设计的容量余量进而减少原料成本，还可降低因正负极片能量失衡导致安全问题的风险；同时，在线实时测量及反馈控制还可减少异常停机时间，提高生产效率，同样可以降低生产成本；此外，在线实时测量还可提供生产数据追溯，协助品质控制。根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式
，对本发明的 一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
权利要求
1.一种涂布装置，其特征在于包括涂布单元(I)、测量单元(2)、反馈控制单元(3)和收卷单元(4),涂布单元⑴和测量单元⑵连接,反馈控制单元(3)的一端连接测量单元(2)，将测量单元(2)所得信号反馈给涂布单元(I)。
2.根据权利要求I所述的涂布装置，其特征在于所述涂布单元(I)包括用于牵引空白基材的放卷装置(11)、位于所述放卷装置(11)下游的背辊(12)、和所述背辊(12)匹配的涂布辊(13)、为涂布辊(13)供应浆料的来料槽(14)、位于所述涂布辊(13)上方的刮刀(15)以及用于烘烤涂布后基材的烘烤隧道(16)。
3.根据权利要求I所述的涂布装置，其特征在于所述测量单元(2)包括非接触面密度测量仪(21)和用于数据采集及分析控制的的计算机(22)，二者电连接。
4.根据权利要求3所述的涂布装置，其特征在于所述面密度测量仪(21)内包括β-射线源(211)、电离室传感器(212)、往复运动机构(213)和智能处理器(214)。
5.根据权利要求2所述的涂布装置，其特征在于所述反馈控制单元(3)包括可编程逻辑控制器(31)和分别于所述可编程逻辑控制器(31)连接的测量刮刀(15)和涂布辊(13)间隙的间隙测量装置(32)、用于调节背辊(12)和涂布辊(13)转速比的速比调节装置(33)和用于调节刮刀(15)和涂布辊(13)间隙的间隙调节装置(34)。
6.根据权利要求5所述的涂布装置，其特征在于所述间隙测量装置(32)包括与所述可编程逻辑控制器(31)连接的光学位移传感器(321)。
7.根据权利要求5所述的涂布装置，其特征在于所述速比调节装置(33)包括与可编程逻辑控制器(31)相连的变频器(331)和连接于所述变频器(331)和涂布辊(13)之间的速比调节电机(332)。
8.根据权利要求5所述的涂布装置，其特征在于所述间隙调节装置(34)包括与可编程逻辑控制器(31)相连的电机驱动器(341)和连接于所述电机驱动器(341)和刮刀(15)之间的刮刀调节电机(342)。
9.根据权利要求I所述的涂布装置，其特征在于所述计算机(22)内含有一套含数据通讯和分析处理功能的软件。
10.根据权利要求2所述的涂布装置，其特征在于所述放卷装置(11)、背辊(12)、烘烤隧道(16)和收卷装置(4)通过传动皮带(5)连接。
全文摘要
本发明属于生产设备领域，尤其涉及一种能改善锂电池极片涂布一致性的涂布装置，包括涂布单元、测量单元、反馈控制单元和收卷单元，涂布单元和测量单元连接，反馈控制单元的一端连接测量单元，将测量单元所得信号反馈给涂布单元。相对于现有技术，非接触式测量带来高良品率可减少物料损耗，降低生产成本；在线实时测量及反馈控制，大幅改善涂层一致性，收窄电池容量分布范围，提高了体积一定的电池的容量，也可减少电池设计的容量余量进而减少原料成本，还可降低因正负极片能量失衡导致安全问题的风险；同时，在线实时测量及反馈控制还可减少异常停机时间，提高生产效率，同样可以降低生产成本。
文档编号B05C1/08GK102698921SQ20121000791
公开日2012年10月3日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者张怀勇, 王胜坤, 贾宝安 申请人:宁德新能源科技有限公司