用于薄膜生产的应力消除装置的制作方法

本实用新型涉及应力消除技术领域，特别涉及一种用于薄膜生产的应力消除装置。

背景技术：

随着新能源电动车的大力推行，对锂离子电池的各项指标提出了更高的要求，如电池的成本、动力、安全、寿命和充电时间等。其中，影响锂离子电池的循环寿命的因素很多，尤其隔膜板块对循环寿命的影响至关重要。隔膜产品与制程工艺的相关性很大，比如隔膜卷绕时，拉伸张力较大，使得隔膜产生拉伸应力，导致后续形成的卷芯也存在内应力，表现为卷芯内部基本呈S型，且边部隔膜出现严重的波浪纹。上述卷芯在满电膨胀时及循环过程中，极片间的内应力增大，导致极片MD(Machine Direction)、TD(Transverse Direction)上都发生一定的褶皱。由此使卷芯产生界面差异性，致使电芯的循环性能发生劣化，电池循环寿命减短。同时，国家的电池标准倾向于电池能量密度的提升，大部分企业的实现方式为减薄隔膜，以便为锂离子电池提供更多的空间。但隔膜越薄，更易产生拉伸应力，因而相应地对卷绕张力的要求更高。张力降低又容易发生卷绕错位的问题，使电芯的安全性能降低。因此，如何消除卷绕阶段隔膜产生的拉伸应力，是提高锂离子电池的循环寿命又保证安全性能的研究重点。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种用于薄膜生产的应力消除装置，以解决薄膜产品卷绕阶段产生拉伸应力而难以消除的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供了一种用于薄膜生产的应力消除装置，包括固定支撑机构、至少一个振动机构和至少一个张力调节机构，所述振动机构安装在所述固定支撑机构上，用于对薄膜施加周期性震荡以消除应力；所述张力调节机构安装在所述固定支撑机构上，用于调节所述薄膜的张力；所述振动机构与所述张力调节机构配合以供所述薄膜穿过所述应力消除装置。

进一步地，所述固定支撑机构包括侧板和底板，所述侧板与所述底板连接；所述振动机构安装在所述侧板上，所述张力调节机构安装在所述底板上。

进一步地，所述振动机构包括用于产生周期性震荡的振动器和用于引导所述薄膜运动的滑动部件，所述滑动部件包括滑动轴和套设在所述滑动轴上的第一轴套，所述振动器与所述侧板固定连接，所述滑动轴与所述振动器连接，所述第一轴套在所述薄膜带动下转动；所述滑动轴的轴线与所述张力调节机构的调节方向垂直。

进一步地，所述振动器为变频电机，所述变频电机通过键槽与所述滑动轴连接。

进一步地，所述滑动轴为辊轴，所述第一轴套为辊筒，所述辊轴与辊筒之间通过轴承限位连接。

进一步地，所述张力调节机构包括可根据张力大小进行伸缩的支撑架和用于引导所述薄膜运动的张力调节部件，所述张力调节部件包括张力调节轴和套设在所述张力调节轴上的第二轴套，所述支撑架的数量为两个，分别固定安装于所述底板上，所述张力调节轴的两端与两个所述支撑架的顶端连接，所述第二轴套在所述薄膜带动下转动。

进一步地，所述张力调节机构还包括用于感应和显示张力大小的压力传感机构，所述张力调节轴通过所述压力传感机构与所述支撑架的顶端固定连接。

进一步地，所述支撑架的顶端设置固定夹套，所述压力传感机构通过所述固定夹套安装于所述支撑架上。

进一步地，所述支撑架包括支撑杆和引导杆，所述支撑杆固定安装于所述底板上，所述引导杆与所述支撑杆可伸缩连接。

进一步地，所述应力消除装置还包括红外热烘箱，所述固定支撑机构、所述振动机构和所述张力调节机构均设置于所述红外热烘箱的内部；所述固定支撑机构固定安装于所述红外热烘箱的底部和/或侧壁上；所述红外热烘箱的一端设置进口、另一端设置出口以便于所述薄膜的进出。

进一步地，所述应力消除装置还包括红外热烘箱，所述红外热烘箱的箱体内壁为所述固定支撑机构，所述振动机构和所述张力调节机构分别安装于所述红外热烘箱的箱体内壁上；所述红外热烘箱的一端设置进口、另一端设置出口以便于所述薄膜的进出。

进一步地，所述应力消除装置还包括纠偏感应装置，所述红外热烘箱的进口和出口分别设置所述纠偏感应装置以控制所述薄膜的走向。

本实用新型提供的用于薄膜生产的应力消除装置，包括固定支撑机构，其上安装若干振动机构和若干张力调节机构，通过振动机构周期性的微幅度震荡和张力调节机构对薄膜张力大小的调节，实现卷绕阶段薄膜应力的去除；同时，振动机构与张力调节机构配合引导薄膜走带以使薄膜穿过应力消除装置。上述用于薄膜生产的应力消除装置结构简单，操作方便快捷。当薄膜产品为锂离子电池的隔膜时，上述应力消除装置能够消除隔膜卷绕阶段拉伸张力不当产生的应力和隔膜收卷时产生的应力，同时规避了因隔膜震荡而产生的隔膜卷芯包覆不良，为锂离子电池循环寿命和安全性能的提升起到积极的促进作用，也为更薄隔膜的开发提供了解决方案。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的应力消除装置的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大示意图；

图3为图1的主视图。

附图标记说明：100、固定支撑机构；101、侧板；102、底板；200、振动机构；201、振动器；202、滑动轴；203、第一轴套；300、张力调节机构；310、支撑架；311、支撑杆；312、引导杆；313、固定夹套；320、张力调节轴；330、第二轴套；340、压力传感机构。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型再作进一步详细的说明。在本实用新型的描述中，相关方位或位置关系为基于图1所示的方位或位置关系，其中，“顶”、“底”是指图1的上下方向。需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。另外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

实施例一

参照图1、图2，本实用新型的实施例一提供了一种用于薄膜生产的应力消除装置，包括固定支撑机构100、至少一个振动机构200与至少一个张力调节机构300，振动机构200安装在固定支撑机构100上，用于对薄膜施加周期性震荡以消除薄膜的应力；张力调节机构300安装在固定支撑机构100上，用于调节薄膜的张力。振动机构200与张力调节机构300配合以供薄膜穿过应力消除装置。

振动机构200用来使薄膜产生周期性地震荡，张力调节机构300用来对薄膜的张力大小进行调节，两者配合能够去除薄膜卷绕阶段产生的拉伸应力。具体地，振动机构200的数量可选为3个，张力调节机构300的数量可选为2个，3个振动机构200间隔设置在一排，2个张力调节机构300间隔设置在另一排，每个张力调节机构300位于相邻两个振动机构200之间。参见图3中的箭头所示，薄膜依次间隔通过振动机构200和张力调节机构300，在去除薄膜应力的基础上实现对薄膜走向的引导以穿过应力消除装置。优选地，固定支撑机构100包括侧板101和底板102，侧板101与底板102连接；振动机构200安装在侧板101上，张力调节机构300安装在底板102上。本实施例中，侧板101和底板102的材质为304不锈钢材质，厚度为10mm，两者通过填焊的方式进行连接，具有很好的强度。在其他实施方式中，侧板101和底板102还可以是由整板折弯而成。底板102与侧板101的角度可选为垂直设置，这样有利于振动机构200与张力调节机构300的配合，以使薄膜在通过应力消除装置时更加方便顺畅。

上述用于薄膜生产的应力消除装置，包括固定支撑机构100，其上安装至少一个振动机构200和至少一个张力调节机构300，通过振动机构200周期性的微幅度震荡和张力调节机构300对薄膜张力大小的调节，实现卷绕阶段薄膜应力的去除；同时，振动机构200与张力调节机构300配合引导薄膜走带以使薄膜穿过应力消除装置。上述用于薄膜生产的应力消除装置结构简单，操作方便快捷。当薄膜产品为锂离子电池的隔膜时，上述应力消除装置能够消除隔膜卷绕阶段拉伸张力不当产生的应力和隔膜收卷时产生的应力，同时规避了因隔膜震荡而产生的隔膜卷芯包覆不良，为锂离子电池循环寿命和安全性能的提升起到积极的促进作用，也为更薄隔膜的开发提供了解决方案。

在一些实施例中，振动机构200包括用于产生周期性震荡的振动器201和用于引导薄膜运动的滑动部件，滑动部件包括滑动轴202和套设在滑动轴上的第一轴套203，振动器201与侧板101固定连接，滑动轴202与振动器201固定连接，第一轴套203在薄膜带动下转动；滑动轴202的轴线与张力调节机构300的调节方向垂直。振动器201与滑动部件配合，一方面使滑动部件也随振动器201产生周期性震荡，以使薄膜经过滑动部件时同频震荡，另一方面滑动部件对薄膜的运动方向起到引导作用。滑动轴202的轴线与张力调节机构300的调节方向垂直，以便于在薄膜走带过程中根据所需张力大小的情况调节薄膜的张力。优选地，振动器201为变频电机，变频电机通过键槽与滑动轴202连接。第一轴套203能够在薄膜的带动下转动，优选滑动轴202为辊轴，第一轴套203为辊筒，辊轴与辊筒之间通过轴承限位连接。辊筒为中空结构，同时满足轻量化与强度的要求。变频电机通过键槽与滑动轴202连接，结构稳定，并且使滑动轴202在与变频电机同频震荡的同时能够使第一轴套203在薄膜带动下自由转动，满足薄膜的走带引导。其中，变频电机可以通过螺栓与侧板101固定连接。优选地，滑动轴202位于与底板102平行的同一个平面上。振动器201如变频电机产生的周期性微幅度震荡通过滑动部件传递给薄膜，使薄膜在震荡过程中消除拉伸应力。

在一些实施例中，参照图2，张力调节机构300包括可根据张力大小进行伸缩的支撑架310和用于引导薄膜走带的张力调节部件，张力调节部件包括张力调节轴320和套设在张力调节轴上的第二轴套330，支撑架310的数量为两个，分别固定安装于底板102上，张力调节轴320的两端与两个支撑架310的顶端连接，第二轴套330能够在薄膜带动下转动。两个支撑架310支撑在一个张力调节轴320的两端，优选张力调节轴320为辊轴，第二轴套330为辊筒，辊轴与辊筒之间通过轴承限位连接，辊筒为中空结构，因此张力调节部件也具备高强度和轻量化特征。当底板102与侧板101为垂直设置时，两个张力调节轴320的高度相同；当底板102与侧板101为锐角或钝角设置时，两个张力调节轴320的高度不相同。无论底板102与侧板101的角度如何设置，均需使得张力调节轴320与滑动轴202平行设置，以引导薄膜在应力消除装置中顺利传输。支撑架310能够伸缩以通过调节张力调节轴320的高度来调节薄膜的张力大小。优选地，支撑架310包括支撑杆311和引导杆312，支撑杆311固定安装于底板102上，引导杆312与支撑杆311可伸缩连接。上述伸缩结构简单，使用方便。

另一些实施例中，参照图2，张力调节机构300还包括用于感应和显示张力大小的压力传感机构340，张力调节轴320通过压力传感机构340与所述支撑架310的顶端固定连接。压力传感机构340与张力调节轴320连接并与支撑架310的顶端固定连接。具体地，压力传感机构340与张力调节轴320通过插销结构固定连接。支撑架310上引导杆312的上端可以形成为容纳压力传感机构340一端的半圆形支撑结构，支撑架310还包括带有半圆形容纳槽的固定夹套313，固定夹套313通过紧固件与半圆形支撑结构连接，以固定安装在引导杆312上的压力传感机构340。压力传感机构340可以随时感应和显示薄膜的张力大小，并将压力信号传递给控制器(未图示)以控制支撑架310的伸缩，从而有利于对薄膜的张力进行针对性地调节。

实施例二

本实用新型的实施例二提供了一种用于薄膜生产的应力消除装置，除了实施例一提供的固定支撑机构100、振动机构200和张力调节机构300，其还包括红外热烘箱(未图示)。固定支撑机构100、振动机构200和张力调节机构300均设置于红外热烘箱的内部；红外热烘箱的一端设置进口、另一端设置出口以便于薄膜的进出。将固定支撑机构100、振动机构200和张力调节机构300设置在红外热烘箱的内部，能够使薄膜同时实现周期性震荡和红外辐射加热，通过两者的协同作用来消除薄膜的拉伸应力，去除应力效果更优。固定支撑机构100可以直接放置在红外热烘箱内部，也可以与其固定连接。红外热烘箱的箱体为绝热材质，其内部设置红外热源。优选地，红外热烘箱的一侧面设置有可视门窗且可打开，便于红外热烘箱内部机构的检修，并且可以通过门窗对烘箱内部的状态进行监控。

固定支撑机构100的底板102固定安装于红外热烘箱的底部，和/或固定支撑机构100的侧板101固定安装于红外热烘箱的侧壁上。固定支撑机构100的底板102和/或侧板101与红外热烘箱的固定连接，是为了更有效地保证薄膜在运动过程中底板102与侧板101相对红外热烘箱保持固定不动。固定侧板101的红外热烘箱的侧壁与设置可视门窗的侧壁不相同且相对设计，并且与红外热烘箱上设置进口、出口的两端也不冲突。

在一些实施例中，应力消除装置还包括纠偏感应装置，红外热烘箱的进口和出口分别设置纠偏感应装置以控制薄膜的走向。薄膜在安装和运动过程中可能会偏离滑动轴202和张力调节轴320，偏离时，设置在红外热烘箱进口和出口的纠偏感应装置会感应到，并将薄膜偏离的信号传递给控制系统，控制系统通过控制滑动轴202在平行于底板102的平面内的小幅摆动来控制薄膜回归到正确的走向。

实施例三

本实用新型的实施例三提供了一种用于薄膜生产的应力消除装置，其与实施例二的应力消除装置大致相同，不同之处在于，红外热烘箱的箱体内壁用于安装振动机构200和张力调节机构300，即此时固定支撑机构100为红外热烘箱的一部分。此时振动机构200和张力调节机构300除了要分别满足实施例一中描述的对两者的要求之外，同时要满足以下要求，即两者的安装位置不影响红外热烘箱上可视门窗、进口、出口和红外热源的设置。

以下为实施例二、实施例三的应力消除装置去除锂离子电池隔膜卷绕阶段应力的方法：卷绕工序开始前，打开红外热烘箱的可视门窗，将隔膜在滑动轴202和张力调节轴320上穿带，使隔膜从红外热烘箱的进口进入，首先经过侧板101上靠近进口的第一个滑动轴202，然后经过底板102上靠近进口的第一个张力调节轴320，如上依次穿过剩余的滑动轴202和张力调节轴320，直到最后穿过靠近出口的滑动轴202，并从出口输出，形成完整的隔膜传送路线，图3中示出了隔膜的运动方向。隔膜从红外热烘箱输出后接入收卷装置。根据上述隔膜的具体型号设置好张力，张力调节的大小由压力传感器感应并显示，并打开安装在红外热烘箱进出口侧的纠偏感应装置，对隔膜进行纠偏。纠偏完成后，关闭红外热烘箱的可视门窗，打开红外热源预热约10分钟。红外热烘箱内的温度能够由20℃～200℃内快速调节。预热结束后，打开变频电机，变频电机频率在0～50HZ可调。上述准备工作完成后，开始正常卷绕工序，在卷绕机的牵引装置牵引下，隔膜开始走带并带动滑动轴202转动。在隔膜运行过程中，如果纠偏感应装置感应到隔膜走偏，能够通过控制系统控制滑动轴202在与底板102平行的平面内小幅摆动，以使隔膜回归到正确的走向。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不同限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。并且，本实用新型各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。