柔性可控涂布系统及涂布方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及锂离子电池加工技术，具体涉及锂离子电池加工中的涂覆工艺。
【背景技术】
[0002]在锂离子电池中的三个组成件:正极片、负极片、隔膜中，都有一个涂覆工艺。由此可见，如何选择适合浆料的涂布工艺是锂离子电池生产中重要环节。
[0003]在各种自动涂布机中，为满足涂覆层的精度要求，首先必须选择合适的涂布方法。而选择涂布方法需要从下面几个方面考虑:涂布的基材、涂布的速度、涂布的层数、湿涂层的厚度、涂布液的流变特性、要求的涂布精度等。
[0004]如何选择适合浆料的涂布方法，除上述因素外，还必须结合涂布基材的具体情况和特点。
[0005]对于锂离子电池极片涂布特点是:①双面单层涂布；②浆料湿涂层较厚(100?300 μ m) 浆料为非牛顿型高粘度流体；④相对于一般涂布产品而言，极片涂布精度要求高；⑤涂布极片为厚度为10?20 μ m的铝箔和铜箔；?涂布速度不高..( 10m/min。
[0006]涂布隔膜的涂布特点是:①隔膜的厚度为20?40 μ m 隔膜为弹塑性基材，张力范围小，牵引张力控制精度要求高。
[0007]目前常见的刮棒、刮刀和气刀涂布方法只适用于较薄涂层的涂布，不适用于极片、隔膜的浆料涂布。在余下的几种涂布方法中，浸涂最为简单，但其涂布厚度受涂布浆料粘度和涂布速度影响，难于进行高精度涂布。
[0008]综合考虑极片、隔膜浆料涂布的各项特殊要求，挤压涂布或辊涂布可供选择。挤压涂布技术是较为先进的技术，可以用于较高粘度流体涂布，能获得较高精度的涂层。辊涂法也是比较成熟的涂布工艺，有可能得到均匀度较好的涂层。但对机械构件的要求很高，如高精度的涂布辊和高精密级的轴承等。
【发明内容】
[0009]本发明针对现有用于生产锂离子电池中各组成件的涂布工艺所存在的问题，而提供一种柔性可控涂布系统以及基于该系统实施的涂布方法。该方案结合电气控制技术，有效地控制较高粘度流体的温度、粘度、流量、压力；以及使用合理设计的挤压噴嘴，获得较高精度的涂层。
[0010]为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案:
[0011]柔性可控涂布系统，所述系统包括:
[0012]浆料仓，所述浆料仓内存放浆料；
[0013]挤压仓，所述挤压仓连通浆料仓，并根据涂布要求进入仓内的浆料进行温度、粘度以及压力的控制；
[0014]可控条封挤压器，所述可控条缝挤压器设置在挤压仓的出口处，将挤压仓内浆料涂布于涂布基材上，并根据涂布要求对涂布的门幅宽度、速度、流量以及方向进行调整；
[0015]控制中心，所述控制中心分别控制浆料仓、挤压仓以及可控条封挤压器。
[0016]在涂布系统的优选实例中，所述控制中心包括温度-粘度控制器、流量-压力控制器以及中央控制器，所述温度-粘度控制器根据浆料流变性质建立温度、粘度的数学模型，并以此来控制挤压仓；所述流量-压力控制器根据温度-粘度控制器的控制数据建立门幅、速度、涂层厚度的函数式，以此来控制可控条封挤压器完成涂覆工艺；所述中央控制器控制协调温度-粘度控制器和流量-压力控制器的工作。
[0017]进一步的，所述温度-粘度控制器在利用建立的温度模型进行控制时，分别获取浆料仓、挤压仓和可控条缝挤压器中工作温度，并通过三个点的温度梯度关系建立温度控制曲线。
[0018]进一步的，所述可控条封挤压器包括若干并列设置的可调条缝型喷嘴，每个可调条缝型喷嘴由流量调节腔以及方向可调的条缝形喷头组成，所述流量调节腔的进口连接挤压仓的出口，其出口连接条封形喷头。
[0019]再进一步的，所述流量调节腔包括调节腔体和调节块，所述调节块为渐变结构，可移动的安置在调节腔体中，并与调节腔体出口相配合，通过移动调节调节腔体出口的大小。
[0020]作为本发明的第二目的，柔性可控涂布方法，所述方法包括如下步骤:
[0021](I)中央控制器根据涂布工艺要求形成相应的工艺控制要求；
[0022](2)温度-粘度控制器根据中央控制器的工艺要求控制挤压仓，挤压仓对其的浆料进行温度和粘度的控制，达到工艺要求；
[0023](3)流量-压力控制器根据中央控制器的工艺要求控制挤压仓的压力，使得挤压仓内浆料以相同的压力进入到可控条缝挤压器中；
[0024](4)流量-压力控制器根据工艺要求调节可控条缝挤压器的涂布门幅大小，使其与涂布基材相配合，同时根据浆料的温度、粘度以及压力调节挤压器的大小，精确控制浆料的流量，在基材上形成高精度涂层。
[0025]本发明提供的方案能够实现涂布的自动控制，且能够根据工艺要求对涂布厚度进行精确的工艺，极大地提高涂布的精度和质量。
[0026]同时，本方案在实施时，操作简便，对操作者的技术依赖度降低。
[0027]再者，本方案应用范围较广，可降低设备的投入成本，其可在一定程度上扩大设备的应用范围，提高设备的利用率。
【附图说明】
[0028]以下结合附图和【具体实施方式】来进一步说明本发明。
[0029]图1为本发明中柔性可控涂布系统的结构示意图；
[0030]图2为本发明中控制器的控制原理图；
[0031]图3为本发明中可调条缝型喷嘴的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0033]参见图1，其所示为本实例中柔性可控涂布系统的结构示意图。该系统主要包括浆料仓100、挤压仓200、可控条缝挤压器300以及控制中心400 (参见图2)这四个部分。
[0034]浆料仓100，其用于存放待涂布的浆料。
[0035]挤压仓200，挤压仓200连接于浆料仓100获取浆料仓100内的浆料，并在挤压仓内实现对浆料的温度和压力的控制，以调节不同品质的浆料，实现涂布对浆料的粘度和涂布速度的要求。
[0036]可控条缝挤压器300，其为挤压涂布技术的最终执行器件，其设置在挤压仓的出口处，在挤压仓200压力的作用下将挤压仓内浆料涂布于涂布基材上，并根据涂布要求对涂布的门幅宽度、速度、流量以及方向进行调整。
[0037]在涂布技术中称为“涂布窗口”的临界条件范围内，才能进行正常涂布。故条缝喷嘴的条缝宽度、出液角度、直线度等均会影响涂层的均匀性。常用条缝喷嘴的几何尺寸是不可变的，按提供的流变数据设计加工出的条缝喷嘴，在涂布浆料流变性质有较大改变时，就有可能影响涂布精度。而本实例中的可控条缝挤压器300其可根据要求对涂布的门幅宽度、速度、流量以及方向进行调整，具有一定的柔性度，故其具有较宽的适用范围，能适用于不同的流变数据的浆料的涂布。
[0038]具体的，该可控条封挤压器300由若干可调条缝型喷嘴301组成，这些可调条缝型喷嘴301通过并列相互拼接而成。
[0039]参见图3，每个可调条缝型喷嘴301由流量调节腔302以及方向可调的条缝形喷头303组成。该流量调节腔302用于对进行涂布的浆料的流量进行调节，其包括一调节腔体302a和一调节块302b，该调节腔体302a的入口与挤压仓200的出口相配合相接，接收挤压仓200中挤出的浆料，其出口与条缝形喷头303配合相接；调节块302b整体为一渐变结构，可移动的安置在调节腔体302a中，并与调节腔体302a的出口相配合，通过移动调节调节块302b与调节腔体302a出口之间的相对于位置，从而实现调节调节腔体302a出口的大小，对浆料的流量进行控制。
[0040]为了达到较好的调节效果，在本实例中调节腔体302a的出口采用圆形设置，与之配合的调节块302b整体为圆锥体结构，这样通过调节圆锥形调节块302b相对于出口的位置，既可实现对调节腔体302a出口大小的线性控制，从而可对浆料流量的线性控制。
[0041]与流量调节腔302相接的条缝形喷头303，其能够对浆料涂布的方向、角度、大小等进行调整。具体的，该条缝形喷头303由两块条形板303a配合组成，两块条形板303a相对的设置在调节腔体302a出口处，在两者之间形成条