一种电池极片涂覆机的制作方法

本发明涉及电池生产设备技术领域，特别是涉及一种电池极片涂覆机。

背景技术：

锂离子电池具有能量密度高、循环性能好和无记忆效应的特性，又具有安全、可靠且能快速充放电等优点，目前已广泛应用于众多个领域，如便携式电子产品、混合动力汽车和动力汽车等。锂离子电池极片涂布工序对成品电池容量、安全性、性能一致性、寿命等都具有重要的影响。正、负极极片集流体在锂电池中起到附着活性物质和电子导电的功能。锂电池正、负极材料的颗粒粒径较大，使得颗粒与集流体之间的接触是点与面的接触，这不仅减少了电子的传导途径，增加了电阻，还使得活性物质与集流体的附着力较差，致使掉料，引起电池的自放电率增加，循环寿命缩短。

目前，大多数箔材厂家利用功能涂层对集流体进行表面处理，涂碳铝箔、铜箔就是将分散好的纳米导电石墨和碳包覆颗粒均匀、细腻地涂覆在铝箔、铜箔上，它能提供极佳的静态导电性能，收集活性物质的微电流，从而大幅降低正、负极材料与集流体之间的接触电阻，并提高二者的附着力，可减少粘结剂的使用量，进而使电池的整体性能得到显著提升。

涂碳箔材的涂布工艺是先在光箔材上涂敷一层导电浆料，经过干燥、收卷之后包装发货或进入下一道工序。由于涂碳后的箔材表面粗糙度高、比表面积大，这使得涂碳箔材在收卷、包装、运输等工序中，不可避免地会吸附较多的灰尘、水分等杂质，从而直接影响后续成品电芯的性能。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种电池极片涂覆机，用于解决或部分解决现有电池集流体涂碳后容易吸附较多的灰尘、水分等，从而影响后续成品电芯性能的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电池极片涂覆机，包括：第一涂布机构、第二涂布机构和收放卷机构；所述收放卷机构包括放料卷和收料卷，所述放料卷用于安装电池的集流体，所述放料卷上的集流体依次连续穿过所述第一涂布机构和所述第二涂布机构且收卷于收料卷上，所述第一涂布机构用于在所述集流体表面涂设改善性浆料，所述第二涂布机构用于在涂设改善性浆料之后的集流体表面涂设电极浆料。

在上述方案的基础上，所述第一涂布机构包括第一涂布支架、第一涂布辊和第一料箱，所述第一涂布辊的两端分别与第一涂布支架转动连接，所述第一料箱与所述第一涂布支架固定连接且位于所述第一涂布辊的上方，所述第一料箱的顶端设有第一进料口，所述第一料箱的底端设有第一出料口；所述第二涂布机构包括第二涂布支架、第二涂布辊和第二料箱，所述第二涂布辊的两端分别与第二涂布支架转动连接，第二料箱与所述第二涂布支架固定连接且位于所述第二涂布辊的上方，所述第二料箱的顶端设有第二进料口，所述第二料箱的底端设有第二出料口。

在上述方案的基础上，所述第一料箱内部容纳的改善性浆料包括碳导电浆料、活性物质浆料以及粘接剂中的一种。

在上述方案的基础上，所述第一出料口呈由第一侧面、第二侧面和两个端面围成的柱状；所述第一侧面的上端与所述第一料箱底端靠近所述放料卷的侧边相接，所述第二侧面的上端与所述第一料箱底端远离所述放料卷的侧边相接，所述第一侧面和所述第二侧面相对设置且二者底端之间的距离小于二者上端之间的距离，所述第一侧面的底端低于所述第二侧面的底端；两个端面设置在柱状的两端，所述端面的顶端与所述第一料箱底端相连，所述端面的底端从所述第一侧面至所述第二侧面依次分为圆弧段和直线段，在所述第一侧面和所述第二侧面的底端之间、直线段处设置第一涂料嘴，所述第一涂料嘴与所述第一涂布辊相对设置。

在上述方案的基础上，所述第二出料口呈截面为等腰梯形的空心柱体结构，等腰梯形的下底边所在的侧面呈开口状且与所述第二料箱的底端相接，等腰梯形的上底边所在的侧面呈开口状且在开口处设有第二涂料嘴，所述第二涂料嘴与所述第二涂布辊相对设置。

在上述方案的基础上，还包括：第一烘箱和第二烘箱；所述第一烘箱设置在所述第一涂布机构和所述第二涂布机构之间，所述集流体穿过所述第一烘箱；所述第二烘箱设置在所述第二涂布机构和所述收料卷之间，所述集流体穿过所述第二烘箱。

在上述方案的基础上，还包括：第一测厚仪和第二测厚仪；所述第一测厚仪设置在所述第一烘箱和所述第二涂布机构之间，所述集流体穿过所述第一测厚仪；所述第二测厚仪设置在所述第二烘箱和所述收料卷之间，所述集流体穿过所述第二测厚仪。

在上述方案的基础上，还包括：若干个输送辊，沿所述集流体的移动路径间隔设有若干个输送辊，所述输送辊用于对所述集流体进行支撑并输送，所述输送辊通过支架固定且与支架转动连接。

在上述方案的基础上，若干个所述输送辊中至少设有一个输送辊低于其他输送辊，所述集流体从该低的输送辊的底部穿过、从其他输送辊的顶部穿过。

在上述方案的基础上，所述第一涂料嘴和所述第二涂料嘴分别包括旋涂涂料嘴、热压合涂料嘴、静电喷涂涂料嘴、等离子体喷涂涂料嘴、狭缝式涂布涂料嘴、网纹涂布涂料嘴、微凹涂布涂料嘴、逗号刮刀涂布涂料嘴、丝网印刷涂料嘴、气相沉积涂料嘴、真空镀膜涂料嘴以及热喷涂涂料嘴中的至少一种。

(三)有益效果

本发明提供的一种电池极片涂覆机，连续设置第一涂布机构和第二涂布机构，将集流体上涂改善性浆料的工序和在集流体上涂电极浆料的工序合二为一，可缩短工艺流程、降低生产成本以及节约生产空间；同时，集流体在涂覆改善性浆料之后立即进行电极浆料的涂覆，可免去涂覆改善性浆料的集流体收卷、包装以及运输的工序，进而减少涂覆改善性浆料的集流体上灰尘、水分等杂质的引入，为之后生产出性能优异的成品电芯奠定良好基础，有利于提高电芯性能。

附图说明

图1为本发明实施例的一种电池极片涂覆机的整体示意图；

图2为本发明实施例的一种电池极片涂覆机的俯视示意图；

图3为本发明实施例中第一料箱的正视示意图；

图4为本发明实施例中第一料箱的侧视示意图；

图5为本发明实施例中第二料箱的正视示意图；

图6为本发明实施例中第二料箱的侧视示意图。

附图标记说明：

1—放料卷；2—第一料箱；3—第一涂布辊；

4—第一涂布支架；5—第一烘箱；6—第一测厚仪；

7—第二料箱；8—第二涂布辊；9—第二涂布支架；

10—输送辊；11—第二烘箱；12—第二测厚仪；

13—收料卷；14—工作平台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供一种电池极片涂覆机，参考图1和图2，该涂覆机包括：第一涂布机构、第二涂布机构和收放卷机构。收放卷机构包括放料卷1和收料卷13。放料卷1用于安装电池的集流体。集流体依次连续穿过第一涂布机构和第二涂布机构之后收卷于收料卷13上。第一涂布机构用于在集流体的表面涂设改善性浆料，第二涂布机构用于在涂设了改善性浆料之后的集流体表面涂设电极浆料。

本实施例提供的一种电池极片涂覆机，将未经涂布的电池集流体安装到放料卷1上。集流体缠绕在放料卷1上呈卷状，通过放料卷1的转动可输送集流体移动至涂布机构处进行涂布。收料卷13通过转动将涂布后的集流体再次缠绕呈卷状，便于收集和存放。

该涂覆机设置两个涂布机构，连续的对集流体进行改善性浆料涂布和电极浆料涂布。对集流体涂覆改善性浆料用于增强电极浆料中的极片材料与集流体之间的附着力，降低接触内阻，从而可减小电池内阻，提高电池倍率性能及循环性能。

本实施例提供的一种电池极片涂覆机，连续设置第一涂布机构和第二涂布机构，将集流体上涂改善性浆料的工序和在集流体上涂电极浆料的工序合二为一，可缩短工艺流程、降低生产成本以及节约生产空间；同时，集流体在涂覆改善性浆料之后立即进行电极浆料的涂覆，可免去涂覆改善性浆料的集流体收卷、包装以及运输的工艺，进而减少涂覆改善性浆料的集流体上灰尘、水分等杂质的引入，为之后生产出性能优异的成品电芯奠定良好基础，有利于提高电芯性能。

进一步地，改善性浆料包括碳导电浆料、活性物质浆料、粘接剂以及聚合物中的一种。改善性浆料可为碳导电浆料，还可为除碳导电浆料之外的其它可以改变电池性能的浆料。可根据具体需要来选择第一涂布机构中改善性浆料的用料。还可根据需求灵活调整碳导电浆料或者其他浆料的配方，从而更好的适应生产、便于控制且易于实现工业化。第二涂布机构中也可加入不同配比的极片浆料，现场操作灵活，适应性强。

在上述实施例的基础上，进一步地，第一涂布机构包括第一涂布支架4、第一涂布辊3和第一料箱2。第一涂布辊3的两端分别与第一涂布支架4转动连接。第一料箱2与第一涂布支架4固定连接且位于第一涂布辊3的上方，第一料箱2的顶端设有第一进料口，第一料箱2的底端设有第一出料口。第一料箱2用于容纳改善性浆料。放料卷1上的集流体从第一涂布辊3的上方经过，第一涂布辊3对集流体进行支撑并通过转动对集流体进行输送。在集流体经过第一涂布辊3时，第一料箱2中的浆料通过第一出料口到达集流体上进行涂布。

第二涂布机构包括第二涂布支架9、第二涂布辊8和第二料箱7。第二涂布辊8的两端分别与第二涂布支架9转动连接。第二料箱7与第二涂布支架9固定连接且位于第二涂布辊8的上方。第二料箱7的顶端设有第二进料口，第二料箱7的底端设有第二出料口。第二料箱7用于容纳电极浆料。集流体从第二涂布辊8的上方经过，第二涂布辊8对集流体进行支撑并通过转动对集流体进行输送。在集流体经过第二涂布辊8时，第二料箱7中的浆料通过第二出料口到达集流体上进行涂布。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图3和图4，本实施例对第一出料口的具体结构进行了说明。第一出料口呈由第一侧面、第二侧面和两个端面围成的柱体结构。第一出料口包括第一侧面、第二侧面和两个端面共四个平面，该四个平面围成柱体状。

第一料箱2的底端可与第一涂布辊3平行设置；第一料箱2的底端面可呈长方形，长方形的底端面中有两个侧边与第一涂布辊3的轴向平行，另外两个侧边与第一涂布辊3的轴向垂直。第一侧面的上端与第一料箱2底端靠近放料卷1的侧边相接。即第一侧面的上端与第一料箱2底端面与第一涂布辊3的轴向相平行的两个侧边中靠近放料卷1的一个侧边相接。

第二侧面的上端与第一料箱2底端远离放料卷1的侧边相接。即第二侧面的上端与第一料箱2底端面与第一涂布辊3的轴向相平行的两个侧边中远离放料卷1的一个侧边相接。第一侧面和第二侧面与第一料箱2底端的相接设置，使得从第一料箱2底端流出的浆料位于第一侧面和第二侧面之间。

第一侧面和第二侧面相对设置且二者底端之间的距离小于二者上端之间的距离。即第一侧面的底端朝向第二侧面倾斜设置，第二侧面的底端朝向第一侧面倾斜设置。第一侧面的底端和第二侧面的底端之间存在距离，即形成开口，便于浆料从该开口中流出至集流体上。进一步地，第一侧面和第二侧面的倾斜角度可相同，也可不同，不做限定。

第一侧面和第二侧面可为长方形，第一侧面和第二侧面的长边分别与第一料箱2的底端相连。第一侧面的底端低于第二侧面的底端。即第一侧面的宽度大于第二侧面的宽度。使得第一侧面的底端更加接近第一涂布辊3。第二侧面的底端与第一涂布辊3之间的距离大于第一侧面的底端与第一涂布辊3之间的距离。

两个端面设置在柱体结构的两端。两个端面即为主体结构的端部。端面分别与第一侧面和第二侧面垂直相连，位于第一侧面和第二侧面的端部。该柱体结构的轴线与第一料箱2的底端面平行。端面的顶端与第一料箱2底端相连。即端面的顶端与第一料箱2底端面与第一涂布辊3的轴向相垂直的侧边相连。端面的具体形状与由第一侧面和第二侧面围成的柱体截面形状相一致。端面的两侧边分别与第一侧面和第二侧面对应相连。

因为第一侧面和第二侧面的底端高度不一致，因此将端面的底端从第一侧面至第二侧面依次分为圆弧段和直线段，用于在柱体结构的端部连接第一侧面和第二侧面的底端。其中直线段靠近第二侧面设置，圆弧段靠近第一侧面设置。直线段与第一涂布辊3的轴向相垂直，圆弧段的弧度与第一涂布辊3的表面弧度相匹配。

在第一侧面和第二侧面的底端之间、直线段处设置第一涂料嘴。第一侧面和第二侧面的底端之间形成开口。在该开口中与端面的直线段位置对应处设置第一涂料嘴。即第一料箱2中的浆料从第一侧面和第二侧面的底端之间、靠近第二侧面的直线段处流出经第一涂料嘴到达第一涂布辊3上的集流体表面。第一涂料嘴与第一涂布辊3相对设置。

第一出料口的具体设置结构，一方面，第一侧面可对经第一涂料嘴流出的浆料起到阻挡作用，可防止浆料落在没有进行涂覆浆料的集流体区域上而影响涂覆效果；另一方面，因为浆料张力较大，在第一侧面和第二侧面底端之间的圆弧段虽然具有开口，但开口较小浆料不会掉落，会在圆弧段形成一个长条形的浆料池，且因为该圆弧段较低，使得集流体在经过时会与该浆料池中的浆料接触，将该部分的集流体浸泡在其中，即相当于集流体在输送移动时从该浆料池中经过，既能够使浆料分布的更加均匀，且能够使浆料涂覆在集流体的每一个部分，有利于均匀涂覆。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图5和图6，第二出料口呈截面为等腰梯形的空心柱体结构。第二出料口同样由两个侧面和两个端面围成柱体结构，该柱体结构的截面呈等腰梯形，即相当于第一出料口中第一侧面和第二侧面的宽度和倾斜度均相同时的设置结构。

等腰梯形的下底边所在的侧面呈开口状且与第二料箱7的底端相接，等腰梯形的上底边所在的侧面呈开口状且在开口处设有第二涂料嘴。等腰梯形的下底边即等腰梯形中相互平行的两个边中长度较长的边；上底板即等腰梯形中相互平行的两个边中长度较短的边。第二涂料嘴与第二涂布辊8相对设置。

在上述实施例的基础上，进一步地，第一涂料嘴和第二涂料嘴分别包括旋涂涂料嘴、热压合涂料嘴、静电喷涂涂料嘴、等离子体喷涂涂料嘴、狭缝式涂布涂料嘴、网纹涂布涂料嘴、微凹涂布涂料嘴、逗号刮刀涂布涂料嘴、丝网印刷涂料嘴、气相沉积涂料嘴、真空镀膜涂料嘴以及热喷涂涂料嘴中的至少一种。

即第一涂料嘴的涂覆方式可以是旋涂、热压合、静电喷涂、等离子体喷涂、狭缝式涂布、网纹涂布、微凹涂布、逗号刮刀涂布、丝网印刷、气相沉积、真空镀膜、热喷涂中的一种或几种将碳导电浆料涂覆在集流体上。

第二涂料嘴的涂覆方式可以是旋涂、热压合、静电喷涂、等离子体喷涂、狭缝式涂布、网纹涂布、微凹涂布、逗号刮刀涂布、丝网印刷、气相沉积、真空镀膜、热喷涂中的一种或几种将电极浆料涂覆在已涂一层浆料的集流体上。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种电池极片涂覆机还包括：第一烘箱5和第二烘箱11；第一烘箱5设置在第一涂布机构和第二涂布机构之间，放料卷1上的集流体穿过第一烘箱5；第二烘箱11设置在第二涂布机构和收料卷13之间，集流体穿过第二烘箱11。第一烘箱5和第二烘箱11用于对浆料进行烘干处理。

进一步地，因为电极浆料的涂覆厚度一般要比改善性浆料的涂覆厚度厚，因此第二烘箱11的长度可大于第一烘箱5的长度，以对电极浆料进行充分完全的烘干处理。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种电池极片涂覆机还包括：第一测厚仪6和第二测厚仪12；第一测厚仪6设置在第一烘箱5和第二涂布机构之间，放料卷1上的集流体穿过第一测厚仪6；第二测厚仪12设置在第二烘箱11和收料卷13之间，集流体穿过第二测厚仪12。设置第一测厚仪6和第二测厚仪12用于对浆料的涂覆厚度进行检测以及修整。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种电池极片涂覆机还包括：若干个输送辊10，沿集流体的移动路径间隔设有若干个输送辊10，输送辊10用于对集流体进行支撑，输送辊10通过支架固定且与支架转动连接。输送辊10用于对集流体进行支撑且通过转动对集流体的移动进行驱动。

在上述实施例的基础上，进一步地，若干个输送辊10中至少设有一个输送辊10低于其他输送辊10，集流体从该输送辊10的底部穿过，从其他输送辊10的顶部穿过。设置其中一个输送辊10较低，使得集流体从该输送辊10的底部穿过，有利于集流体的张紧，便于顺利进行涂覆浆料以及便于收料卷13更好的进行收卷，提高涂覆效率。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图1和图2，一种锂电池极片涂覆机包括涂布机构、烘干机构、测厚机构、收放卷机构和传输机构；各机构可设置在工作平台14上。涂布机构包括两个涂布支架、与每个涂布支架转动连接的涂布辊和与每个涂布支架连接且置于涂布辊之上的料箱，安装在料箱顶面上的加料嘴、安装在料箱底面上的涂料嘴；烘干机构包括设置在每个涂布支架之后的烘箱；测厚机构包括两个测厚仪；收放卷机构包括放料卷1和收料卷13；传输机构包括5个输送辊10。

具体的，该涂覆机包括第一涂布支架4和第二涂布支架9，与第一涂布支架4转动连接的第一涂布辊3和与第一涂布支架4连接的第一料箱2且第一料箱2位于第一涂布辊3之上、安装在第一料箱2顶面上的第一进料口、安装在第一料箱2底面上的第一涂料嘴，与第二涂布支架9转动连接的第二涂布辊8和与第二涂布支架9连接的第二料箱7且第二料箱7位于第二涂布辊8之上，安装在第二料箱7顶面上的第二进料口、安装在第二料箱7底面上的第二涂料嘴。

烘干机构包括设置在第一涂布支架4后的第一烘箱5和第二涂布支架9之后的第二烘箱11。测厚机构包括设置在第一烘箱5之后的第一测厚仪6和设置在第二烘箱11之后的第二测厚仪12。收放卷机构包括设置在第一涂布支架4前的放料卷1和设置在输送辊10之后的收料卷13。

传输机构包括设置在第二涂布支架9之后的输送辊10、第二烘箱11之后的三个输送辊10和第二测厚仪12之后的输送辊10。第一料箱2内可装除碳导电浆料外的其它改善电池极片性能及涂布工艺的浆料，如活性物质浆料、粘结剂、聚合物等。放料卷1和收料卷13可包括定轴，定轴可与支架转动连接，集流体缠绕在定轴上，通过定轴的转动可实现集流体的移动。

未经涂布的锂电池集流体安装到放料卷1上，依次穿过第一涂布辊3、第一烘箱5、第一测厚仪6、第二涂布辊8、输送辊10、第二烘箱11、三个输送辊10、第二测厚仪12、输送辊10后固定到收料卷13上的定轴上。

该锂电池极片涂覆机涂布时，首先，未经涂布的锂电池集流体安装到放料卷1上，穿过第一涂布辊3并涂覆一层碳导电浆料；其次，经过第一烘箱5、第一测厚仪6到达第二涂布辊8，并在碳导电涂层上涂覆电极浆料；之后，经过第二个烘箱和第二测厚仪12；最后，固定到收料卷13的定轴上。该涂覆机涂覆的极片使得极片材料与集流体间的附着力增强，接触内阻降低，从而减小了电池内阻，提高了电池倍率性能及循环性能。

在第一涂料嘴和锂电池集流体接触的部分，能够形成一个长条形的浆料池，将该部分的集流体浸泡在其中，一方面能够使浆料分布的更加均匀，另一方面也能够使浆料涂覆在锂电池极片的每一个部分。

本实施例基于涂碳箔材的涂布工艺与锂电池极片的涂布工艺类似，都是先在光箔材上涂敷一层浆料，经过干燥、收卷之后包装发货或进入下一道工序，提出了一种新型锂电池极片涂覆机，可从源头减少杂质的引入，并缩短工艺流程，达到提高生产效率，降低生产成本的目标。

该锂电池极片涂覆机，能将集流体上涂碳导电层的工序与在集流体上涂浆料的工序合二为一，从而缩短工艺流程、降低生产成本、节约生产空间。该锂电池极片涂覆机涂覆的极片，减少了涂碳箔材在收卷、包装、运输过程中灰尘、水分等杂质的引入，为之后生产出性能优异的成品电芯奠定了良好的基础。

该锂电池极片涂覆机，能够根据需求灵活的调整碳导电涂层的浆料配方、涂层的厚度、涂覆单面或双面等。从而更好地适应生产、便于控制、易于实现工业化。该锂电池极片涂覆机，在第一料箱2中加入除碳导电浆料之外的其它可以改变电池性能的浆料，或者也可直接加入不同配比的极片浆料，现场操作灵活，适应性强。

该锂电池极片涂覆机的第一出料口的外形与第一涂布辊3的外形相匹配，使得涂料嘴与锂电池集流体接触的部分，能够形成一个长条形的浆料池，将该部分的集流体浸泡在其中，一方面节约了浆料，降低了生产成本，另一方面涂布辊对锂电池极片还有一定的挤压作用，能使浆料更加均匀的分布。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。