一种电池极片双层涂布系统及方法与流程

1.本发明涉及电池加工设备技术领域，尤其涉及一种电池极片双层涂布系统及方法。


背景技术：

2.随着锂电池应用广度和深度的不断提高对锂电池的要求也越来越高，在保证良好的安全性、循环寿命和倍率性能的前提下，不断开发能量密度、低生产成本的锂电池的需求越来越迫切。目前有效的解决方案之一是在锂电池生产中使用多层涂布，在提高电池能量密度的同时还增强了电池的安全性。现有成熟的多层涂布方法和系统只能完成单次一面的单层涂布，通过往复多次的方式实现多层涂布，这种方式生产效率低、产品良率提升困难，进而导致生产成本较高。在实际生产过程中，正极片的涂布过程需要涂布一圈陶瓷边，目前现有的多层涂布方法和系统不能在涂布膜层的同时涂布陶瓷边，需要在涂布完成后再次进行陶瓷边的涂布，从而使得涂布过程较为复杂，降低了生产效率。


技术实现要素：

3.本发明的第一个目的在于提出一种电池极片双层涂布系统，该电池极片双层涂布系统能够在实现双层的涂布的同时还能够实现正极极片特殊的陶瓷边涂布，涂布效率较高，涂布一致性高，涂布稳定性好。
4.本发明的第二个目的在于提出一种电池极片双层涂布方法，该电池极片双层涂布方法的涂布效率高，涂布一致性高，涂布稳定性好。
5.为实现上述技术效果，本发明的技术方案如下：
6.本发明公开了一种电池极片双层涂布系统，包括：背辊，所述背辊用于承载所述电池极片；涂布喷头，所述涂布喷头包括隔离的第一喷涂通道、第二喷涂通道和第三喷涂通道；第一供料模块，所述第一供料模块位于所述涂布喷头的一侧，且用于向所述第一喷涂通道提供喷涂浆料；第二供料模块，所述第二供料模块和所述第一供料模块并列设置，第二供料模块用于向所述第二喷涂通道提供所述喷涂浆料；第三供料模块，第三供料模块与第一供料模块和第二供料模块并列设置，且用于向所述第三喷涂通道提供陶瓷浆料。
7.在一些实施例中，所述第一供料模块包括依次连接的第一中转罐、第一隔膜泵、第一缓存罐、第一输送泵和第一胶囊过滤器，其中：所述第一缓存罐和所述第一输送泵位于第一运动平台上；所述第一中转罐为并联设置的多个。
8.在一些更具体的实施例中，所述第一缓存罐和所述第一隔膜泵之间设有第一除铁器和第一动态过滤器。
9.在一些实施例中，所述第二供料模块包括依次连接的第二中转罐、第二隔膜泵、第二缓存罐、第二输送泵和第二胶囊过滤器，其中：所述第二缓存罐和所述第二输送泵位于第二运动平台上；所述第二中转罐为并联设置的多个。
10.在一些更具体的实施例中，所述第二缓存罐和所述第二隔膜泵之间设有第二除铁
器和第二动态过滤器。
11.在一些实施例中，所述第三供料模块包括依次连接的第三缓存罐、第三输送泵和第三胶囊过滤器，所述第三缓存罐和所述第三输送泵位于第三运动平台上。
12.在一些实施例中，所述电池极片双层涂布系统还包括：湿膜检测模块，所述湿膜检测模块位于所述背辊的下游，所述湿膜检测模块用于检测所述电池集流体上的湿膜涂层的质量；烘干模块，所述烘干模块设在所述湿膜检测模块的下游，所述烘干模块用于烘干涂层；干膜检测模块，所述干膜检测模块设在所述烘干模块下游，所述干膜检测模块用于检测烘干后的涂层的质量；控制模块，所述控制模块与所述湿膜检测模块、所述干膜检测模块、所述第一供料模块、所述第二供料模块、所述第三供料模块和所述涂布喷头电连接。
13.本发明还公开了一种电池极片双层涂布方法，所述电池极片双层涂布方法采用前文所述电池极片双层涂布系统进行，所述电池极片双层涂布方法包括：
14.启动所述第二供料模块，关闭所述第一供料模块及所述第三供料模块进行涂布以形成一次涂层；
15.启动所述第一供料模块和所述第二供料模块进行涂布以形成双层涂层；或者：
16.启动所述第二供料模块和所述第三供料模块，关闭所述第一供料模块进行涂布和陶瓷边涂布以形成一次涂层和陶瓷边；
17.启动所述第一供料模块和所述第二供料模块进行涂布以形成双层涂层。
18.在一些实施例中，所述的电池极片双层涂布方法还包括：检测所述一次涂层的一次湿膜参数和一次干膜参数，根据所述一次湿膜参数和所述一次干膜参数调整所述所述第二供料模块的供料速度、所述涂布喷头的所述第二喷涂通道的唇口间隙以及所述涂布喷头与所述背辊的间隙；检测所述双层涂层的双层干膜参数和双层干膜参数，根据所述双层干膜参数和所述双层干膜参数调整所述所述第一供料模块的供料速度、所述涂布喷头的第一喷涂通道的唇口间隙以及所述涂布喷头与所述背辊的间隙。
19.在一些实施例中，所述一次涂层和所述双层涂层的涂布质量比为1:9～9:1。
20.本发明的电池极片双层涂布系统的有益效果：由于具有第一供料模块、第二供料模块和第三供料模块，电池极片双层涂布系统在生产过程中能够实现双层涂层同步、高效的连续喷涂，涂层一致性高、稳定好，且生产过程调控简便，制造成本低，并且在加工正极片的过程中形成双层涂层时同时喷涂形成了陶瓷边，使得在实际工作中正极片不需要进行额外的加工，简化了正极片的生产制造流程。
21.本发明的电池极片双层涂布方法的有益效果：由于在涂布过程中，能够实现双层涂层同步、高效的连续喷涂，并且在形成涂层的过程中还可以同步生成陶瓷边，使得电池极片双层涂布方法的涂布工艺简单、涂布效率高，涂布一致性高，且涂布稳定性好。
22.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
23.图1是本发明实施例的电池极片双层涂布系统的结构示意图；
24.图2是本发明实施例的电池极片双层涂布系统的控制模块的控制架构图；
25.图3是本发明实施例的电池极片双层涂布系统涂布正极片的流程图；
26.图4是本发明实施例的电池极片双层涂布系统涂布负极片的流程图。
27.附图标记：
28.1、背辊；
29.2、涂布喷头；
30.3、第一供料模块；31、第一中转罐；32、第一隔膜泵；33、第一除铁器；34、第一动态过滤器；35、第一缓存罐；36、第一输送泵；37、第一胶囊过滤器；38、第一运动平台；
31.4、第二供料模块；41、第二中转罐；42、第二隔膜泵；43、第二除铁器；44、第二动态过滤器；45、第二缓存罐；46、第二输送泵；47、第二胶囊过滤器；48、第二运动平台；
32.5、第三供料模块；51、第三缓存罐；52、第三输送泵；53、第三胶囊过滤器；54、第三运动平台。
具体实施方式
33.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
35.此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
36.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。
37.下面参考图1-图2描述本发明实施例的电池极片双层涂布系统的具体结构。
38.本发明公开了一种电池极片双层涂布系统，如图1所示，本实施例的电池极片双层涂布系统包括背辊1、涂布喷头2、第一供料模块3、第二供料模块4和第三供料模块5，背辊1用于承载电池集流体，涂布喷头2包括隔离的第一喷涂通道、第二喷涂通道和第三喷涂通道。第一供料模块3位于涂布喷头2的上游，且用于向第一喷涂通道提供喷涂浆料。第二供料模块4和第一供料模块3并列设置，第二供料模块4用于向第二喷涂通道提供喷涂浆料。第三供料模块5与第一供料模块3和第二供料模块4并列设置，且用于向第三喷涂通道提供陶瓷浆料。
39.可以理解的是，在喷涂负极片时，首先启动第二供料模块4，关闭第一供料模块3和第三供料模块5，第二供料模块4朝向涂布喷头2的一个喷涂通道内提供喷涂原料实现对负极片的一次喷涂，当一次喷涂进行了一段距离，并且检测合格之后，再启动第一供料模块3朝向涂布喷头2的一个喷涂通道内提供喷涂浆料实现对负极片的双层同时喷涂。
40.而在喷涂正极片时，首先启动第二供料模块4和第三供料模块5，关闭第一供料模块3，第二供料模块4和第三供料模块5分别向涂布喷头2的第二和第三喷涂通道内提供喷涂浆料实现对正极片的一次喷涂和陶瓷边的喷涂，当一次喷涂进行了一段距离检测合格之后，再启动第一供料模块3向涂布喷头2的第一喷涂通道内提供喷涂浆料实现对正极片的双层的同时喷涂。
41.综上所示，本实施例的电池极片双层涂布系统在生产过程中能够实现双层涂层同步、高效的连续喷涂，涂层一致性高、稳定好，且生产过程调控简便，制造成本低。并且在加工正极片的过程中形成双层涂层时同时喷涂形成了陶瓷边，使得在实际工作中正极片不需要进行额外的加工，简化了正极片的生产制造流程。
42.在一些实施例中，如图1所示，第一供料模块3包括依次连接的第一中转罐31、第一隔膜泵32、第一缓存罐35、第一输送泵36和第一胶囊过滤器37，第一缓存罐35和第一输送泵36位于第一运动平台38上，第一中转罐31为并联设置的多个。可以理解的是，第一中转罐31用于存储喷涂原料，第一中转罐31为并联设置的多个，这样当一个第一中转罐31内的喷涂原料即将用完时可以直接切换另一个第一中转罐31输出喷涂原料，实现了第一供料模块3的不停机输出，保证了供料均匀性。第一胶囊过滤器37能够提升喷涂原料的洁净程度以及均匀程度从而间接地提升了涂层质量。
43.需要说明的是，如果直接采用第一隔膜泵32将喷涂原料送入涂布喷头2，由于第一隔膜泵32精度较差和运输路线较长，导致出现供给一致性差、喷涂原料的速度较慢、供给不均匀的现象。在本实施例中，增设的第一缓存罐35能够暂存喷涂浆料，通过第一缓存罐35的液位控制为第一输送泵36稳定供料，采用第一输送泵36将第一缓存罐35内的浆料输送至涂布喷头2不仅能够提升喷涂原料的供给速度，还显著提升喷涂原料的均匀程度，从而保证了极片涂层质量。此外，将第一缓存罐35和第一输送泵36位于第一运动平台38上能够方便挪动第一缓存罐35和第一输送泵36，从而方便整个系统的搭接与调整。
44.在一些更具体的实施例中，如图1所示，第一缓存罐35和第一隔膜泵32之间设有第一除铁器33和第一动态过滤器34。由此，增设的第一除铁器33以及第一动态过滤器34能够进一步过滤并且去除掉喷涂浆料中的铁磁性物质和团聚颗粒，确保了输送至涂布喷头2的喷涂浆料的洁净和均匀程度，从而提升了极片涂层质量。当然，这里需要额外说明的是，在本发明的其他实施例，第一缓存罐35和第一隔膜泵32之间可以根据实际需要增加其他种类的过滤装置，并不限于上述描述。
45.在一些实施例中，如图1所示，第二供料模块4包括依次连接的第二中转罐41、第二隔膜泵42、第二缓存罐45、第二输送泵46和第二胶囊过滤器47，其中：第二缓存罐45和第二输送泵46位于第二运动平台48上；第二中转罐41为并联设置的多个。可以理解的是，第二中转罐41用于存储喷涂原料，第二中转罐41为并联设置的多个，这样当一个第二中转罐41内的喷涂原料即将用完时可以直接切换另一个第二中转罐41输出喷涂原料，实现了第二供料模块4的不停机输出，保证了供料均匀性。第二胶囊过滤器47能够提升喷涂原料的洁净程度以及均匀程度从而间接地提升了涂层质量。
46.需要说明的是，如果直接采用第二隔膜泵42将喷涂原料送入涂布喷头2，由于第二隔膜泵42精度较差和运输路线较长，导致出现供给一致性差、喷涂原料的速度较慢、供给不均匀的现象。在本实施例中，增设的第二缓存罐45能够暂存喷涂浆料，通过第二缓存罐45的
液位控制为第二输送泵46稳定供料，采用第二输送泵46将第二缓存罐45内的浆料输送至涂布喷头2不仅能够提升喷涂原料的供给速度，还显著提升喷涂原料的均匀程度，从而保证了极片涂层质量。此外，将第一缓存罐35和第二输送泵46位于第二运动平台48上能够方便挪动第二缓存罐45和第二输送泵46，从而方便整个系统的搭接与调整。
47.在一些更具体的实施例中，如图1所示，第二缓存罐45和第二隔膜泵42之间设有第而除铁器43和第二动态过滤器44。由此，增设的第二除铁器43和第二动态过滤器44能够进一步过滤并且去除掉喷涂浆料中的铁磁性物质和团聚颗粒，确保了输送至涂布喷头2的喷涂浆料的洁净和均匀程度，从而提升了极片涂层质量。当然，这里需要额外说明的是，在本发明的其他实施例，第二缓存罐45和第二隔膜泵42之间可以根据实际需要增加其他种类的过滤装置，并不限于上述描述。
48.在一些实施例中，如图1所示，第三供料模块5包括依次连接的第三缓存罐51、第三输送泵52和第三胶囊过滤器53，第三缓存罐51和第三输送泵52位于第三运动平台54上。可以理解的是，增设的第三缓存罐51能够暂存喷涂浆料，通过第三缓存罐51的液位控制为第三输送泵52稳定供料，采用第三输送泵52将第三缓存罐51内的浆料输送至涂布喷头2不仅能够提升喷涂原料的供给速度，还显著提升喷涂原料的均匀程度，从而保证了极片涂层质量。此外，将第三缓存罐51和第三输送泵52位于第三运动平台54上能够方便挪动第三缓存罐51和第三输送泵52，从而方便整个系统的搭接与调整。
49.在一些实施例中，如图2所示，电池极片双层涂布系统还包括湿膜检测模块、烘干模块、干膜检测模块和控制模块，湿膜检测模块位于背辊1的下游，湿膜检测模块用于检测湿膜涂层的质量，烘干模块设在湿膜检测模块的下游，烘干模块用于烘干涂层，干膜检测模块设在烘干模块下游，干膜检测模块用于检测烘干后的涂层的质量，控制模块与湿膜检测模块、烘干模块、干膜检测模块、第一供料模块3、第二供料模块4、第三供料模块5和所述涂布喷头2电连接。可以理解的是，在实际涂布过程中，湿膜检测模块和干膜检测模块能够检测烘干前后的涂层质量，控制模块可根据湿膜检测模块和干膜检测模块的检测结果，调节控制第一供料模块3、第二供料模块4、第三供料模块5和涂布喷头2，调整上述三套供料系统的输料速度、涂布喷头2的唇口间隙以及涂布喷头2与涂布背辊1的间隙，实现涂布过程中的闭环控制，提升了涂层质量的一致性和稳定性。
50.需要说明的是，烘干模块均可以根据现有技术来选择具体的结构，湿膜检测模块和干膜检测模块可以根据实际衡量喷涂质量的参数来选择传感器的类型，湿膜检测模块和干膜检测模块可以β-ray面密度检测仪、x-ray面密度检测仪、激光测厚仪中的任何一种或者多种。
51.需要补充说明的是，在本发明的其他实施例中，控制模块也可以与烘干模块电连接以控制烘干模块的烘干参数。
52.此外，控制模块可以选择单片机，可以是一个单片机也可以是多个单片机组成系统，还可以是plc控制芯片。也就是说，控制模块可以根据现有技术中的电气控制来选择实际需要的芯片类型以及控制逻辑，在此无需对控制模块的具体类型做出限定。
53.下面参考图1-图2描述本发明一个具体实施例的电池极片双层涂布系统。
54.如图1所示，本实施例的电池极片双层涂布系统包括背辊1、涂布喷头2、第一供料模块3、第二供料模块4、第三供料模块5、湿膜检测模块、烘干模块、干膜检测模块和控制模
块，背辊1用于承载电池集流体，涂布喷头2包括隔离的第一喷涂通道、第二喷涂通道和第三喷涂通道。第一喷涂通道位于第二喷涂通道上方。第一供料模块3位于涂布喷头2的一侧，且用于向第一喷涂通道提供喷涂浆料。第一供料模块3包括依次连接的第一中转罐31、第一隔膜泵32、第一除铁器33、第一动态过滤器34、第一缓存罐35、第一输送泵36和第一胶囊过滤器37，第一缓存罐35和第一输送泵36位于第一运动平台38上，第一中转罐31为并联设置的两个。第二供料模块4和第一供料模块3并列设置，第二供料模块4用于向第二喷涂通道提供喷涂浆料。第二供料模块4包括依次连接的第二中转罐41、第二隔膜泵42、第二除铁器43、第二动态过滤器44、第二缓存罐45、第二输送泵46和第二胶囊过滤器47，第二缓存罐45和第二输送泵46位于第二运动平台48上，第二中转罐41为并联设置的两个。第三供料模块与第二供料模块4和第一供料模块3并列设置，且用于向第三喷涂通道提供陶瓷原料。第三供料模块5包括依次连接的第三缓存罐51、第三输送泵52和第三胶囊过滤器53，第三缓存罐51和第三输送泵52位于第三运动平台54上。湿膜检测模块位于背辊1的下游，湿膜检测模块用于检测湿膜涂层的质量，烘干模块设在湿膜检测模块的下游，烘干模块用于烘干涂层，干膜检测模块设在烘干模块的下游，干膜检测模块用于检测烘干后的涂层的质量，控制模块与湿膜检测模块、烘干模块、干膜检测模块、第一供料模块3、第二供料模块4、第三供料模块5和涂布喷头2电连接。
55.本实施例的电池极片双层涂布系统的有益效果如下：
56.第一：在生产过程中能够实现双层涂层同步、高效的连续喷涂，涂层一致性高、稳定好，且生产过程调控简便，制造成本低，并且在加工正极片的过程中形成双层涂层时同时喷涂形成了陶瓷边，使得在实际工作中正极片不需要进行额外的加工，简化了正极片的生产制造流程；
57.第二：第一中转罐31和第二中转罐41均为两个实现了第一供料模块3和第二供料模块4不停机供料，间接地提升了喷涂效率和喷涂均匀度；
58.第三：增设的第一除铁器33、第一动态过滤器34、第二除铁器43、第二动态过滤器44能够提升第一供料模块3和第二供料模块4输出的涂布原料的洁净程度和均匀度，保证了涂层的质量；
59.第四：增设的第一运动平台38、第二运动平台48和第三运动平台54，方便了第一缓存罐35、第二缓存罐45和第三缓存罐51的挪动，方便了整个系统的搭接以及调整；
60.第五：控制模块可根据湿膜检测模块和干膜检测模块的检测结果，调节控制第一供料模块3、第二供料模块4、第三供料模块5和涂布喷头2，调整上述三套供料系统的输料速度、涂布喷头2的唇口间隙以及涂布喷头2与涂布背辊1的间隙，实现涂布过程中的闭环控制，提升了涂层质量的一致性和稳定性。
61.下面参考图3和图4描述本发明实施例的电池极片双层涂布方法的具体流程。
62.本发明还公开了一种电池极片双层涂布方法，电池极片双层涂布方法采用前文电池极片双层涂布系统进行。
63.在加工负极片的过程如图3所示，具体为：
64.启动第二供料模块4，关闭第一供料模块4及第三供料模块5进行涂布以形成一次涂层，并且检测一次涂层的一次湿膜参数和一次干膜参数，根据一次湿膜参数和一次干膜参数调整第二供料模块4(在实际调整中是调整第二输送泵46)的供料速度、涂布喷头2的第
二喷涂通道唇口间隙以及涂布喷头2与背辊1的间隙；当一次喷涂进行了一段距离，且检测合格之后，再启动第一供料模块3进行涂布以形成双层同时涂布，并且检测双层涂层的双层干膜参数和双层干膜参数，根据双层干膜参数和双层干膜参数调整第一供料模块3(在实际调整中是调整第一输送泵36)的供料速度、涂布喷头2的第一喷涂通道的唇口间隙以及涂布喷头2与背辊1的间隙。
65.也就是说，在喷涂负极片时，首先启动第二供料模块4，关闭第一供料模块3和第三供料模块5，第二供料模块4朝向涂布喷头2的一个喷涂通道内提供喷涂原料实现对负极片的一次喷涂，当一次喷涂进行了一段距离且检测合格之后，再启动第一供料模块3朝向涂布喷头2的一个喷涂通道内提供喷涂浆料实现对负极片的双层同时喷涂。
66.在加工正极片的过程如图4所示，具体为：
67.启动第二供料模块4和第三供料模块5，关闭第一供料模块3进行涂布和陶瓷边涂布以形成一次涂层和陶瓷边，并且检测一次涂层以及陶瓷边的一次湿膜参数和一次干膜参数，根据一次湿膜参数和一次干膜参数调整第二供料模块4(在实际调整中是调整第二输送泵46)的供料速度、涂布喷头2的第二喷涂通道唇口间隙以及第二供料模块3与背辊1的间隙；当一次喷涂进行了一段距离，且检测合格之后，再启动第一供料模块3进行涂布以形成双层同时涂布，并且检测双层涂层的双层干膜参数和双层干膜参数，根据双层干膜参数和双层干膜参数调整第一供料模块3(在实际调整中是调整第一输送泵36)的供料速度、涂布喷头2的第一喷涂通道的唇口间隙以及涂布喷头2与背辊1的间隙。
68.也就是说，而在喷涂正极片时，首先启动第二供料模块4和第三供料模块5，关闭第一供料模块3，第二供料模块4和第三供料模块5分别向涂布喷头2的第二和第三喷涂通道内提供喷涂浆料实现对正极片的一次喷涂和陶瓷边的喷涂，当一次喷涂进行了一段距离检测合格之后，再启动第一供料模块3向涂布喷头2的第一喷涂通道内提供喷涂浆料实现对正极片的双层同时喷涂。
69.需要补充说明的是，在无论在加工正极片还是在加工负极片的过程中，都可以通过一次湿膜参数、一次干膜参数、双层干膜参数、双层干膜参数得到一次涂层和双层涂层的涂层纵横向面密度的反馈数据，从而根据反馈数据在线自动调节第一供料模块3的供料速度、涂布喷头2的第一喷涂通道的唇口间隙第一供料模块3与背辊1的间隙、第二供料模块4的供料速度、涂布喷头2的第二喷涂通道的唇口间隙以及第二供料模块4与背辊1的间隙，实现涂层的纵向和横向面密度闭环控制。
70.在一些实施例中，一次涂层和双层涂层的涂布质量比为1:9～9:1。在实际喷涂过程中，一次涂层和双层涂层的涂布质量可以根据实际需要选择，并不限于本实施例的限制。
71.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
72.以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。