一种用于锂电池极片的涂敷上料间隙阀的制作方法

本实用新型涉及锂离子电池极片生产技术领域，特别是涉及一种用于锂电池极片的涂敷上料间隙阀。

背景技术：

目前，锂离子电池具有比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，因此对锂离子电池的性能要求越来越高。

在锂离子电池极片生产过程中，涂敷是生产电池极片的关键工序，是极片生产环节中决定极片表面初期形态最为重要的一步。其中，挤压式涂敷因其高精度、高可靠性等优点成为应用最广泛的涂敷方式。挤压式涂敷方式，即通过上料系统(如上料管道)将涂料输送给至电池极片涂敷设备的挤出头(即模头)中，然后由挤出头(即模头)挤出浆料，对外部的电池极片箔材(例如铜箔或者铝箔)表面进行浆料的涂敷。

在对电池极片箔材进行连续涂敷和间歇涂敷的过程中，间隙阀是保证涂布表面状态的先决条件。随着电池极片生产效率不断提升的需求，具有更快反应速度的电动间隙阀逐渐替代气动间隙阀，目前，通过电机来驱动控制间隙阀，可实现间隙阀的打开闭合行程以及打开闭合速度的量化调节，但是，高速的涂敷，浆料被快速挤压输送(具体是被电机驱动的拉杆挤压，输送给电池极片涂敷设备的模头)，加剧了起涂瞬间的涂敷压力，从而引起间歇式涂敷获得的电池极片存在首位置(即起始、开始位置)处的浆料厚度偏厚现象，从而存在析锂隐患。

需要说明的是，对于圆型锂离子电池，挤压式间隙涂敷后获得的电池极片，其首位置处向后5mm宽度范围内，极片厚度一般都高于正常位置处厚度10-20μm，这意味着该处活性物质材料面密度高于设计值，正极首位置处存在析锂隐患，负极易形成碾压死区，进而影响电池的安全和使用性能，存在极大的安全风险。

因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以有效消除通过挤压式间隙涂敷所获得的电池极片，存在的首位置浆料涂敷厚度超厚问题，从而在高速间隙涂敷模式下，有效保证最终制备的电池的安全和使用性能。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术存在的技术缺陷，提供一种用于锂电池极片的涂敷上料间隙阀。

为此，本实用新型提供了一种用于锂电池极片的涂敷上料间隙阀，包括中空的第一阀体和第二阀体；

第一阀体右侧和第二阀体左侧通过一根中空的阀体连接管道相连通；

第一阀体的左侧开有一个浆料输入口；

第一阀体的上下两端，分别具有第一密封垫圈和第一密封块；

垂直分布的第一拉杆的上下两端，分别贯穿通过第一密封垫圈和第一密封块；

第一拉杆的上端固定连接回流阀芯，回流阀芯位于第一密封垫圈的上侧位置；

第二阀体的上下两端，分别具有第二密封垫圈和第二密封块；

垂直分布的第二拉杆的上下两端，分别贯穿通过第二密封垫圈和第二密封块；

第二拉杆的上端具有一个可上下滑动的涂敷阀芯，涂敷阀芯位于第二密封垫圈的上侧位置。

其中，第一拉杆的上部还螺纹连接有一个第一止退螺母；

第一止退螺母位于回流阀芯的上方；

第二拉杆的上部还螺纹连接有一个第二止退螺母；

第二止退螺母位于涂敷阀芯的上方。

其中，第一密封垫圈内部中心位置，具有第一连通口；

第一连通口的直径，大于第一拉杆上部的直径；

第二密封垫圈内部中心位置，具有第二连通口；

第二连通口的直径，大于第二拉杆上部的直径。

其中，回流阀芯包括回流阀芯圆锥形下部和回流阀芯圆形限位平台；

回流阀芯圆锥形下部为倒立的圆锥形，其顶部具有回流阀芯圆形限位平台；

回流阀芯圆锥形下部纵向中部位置的直径，等于第一连通口的直径；

回流阀芯圆形限位平台的直径，大于第一连通口的直径。

其中，涂敷阀芯包括涂敷阀芯圆锥形下部和涂敷阀芯圆形限位平台；

涂敷阀芯圆锥形下部为倒立的圆锥形，其顶部具有涂敷阀芯圆形限位平台；

涂敷阀芯圆锥形下部纵向中部位置的直径，等于第二连通口的直径；

涂敷阀芯圆形限位平台的直径，大于第二连通口的直径。

其中，第二拉杆包括圆柱形的第二拉杆主体和变径限位导向杆；

变径限位导向杆固定连接第二拉杆主体的顶部中心位置；

变径限位导向杆用于贯穿通过第二密封垫圈；

变径限位导向杆的直径，小于第二拉杆主体的直径；

涂敷阀芯内部具有纵向分布的圆形通孔，变径限位导向杆贯穿通过该圆形通孔，变径限位导向杆与圆形通孔为间隙配合。

其中，变径限位导向杆的直径，小于圆形通孔的直径。

其中，变径限位导向杆的垂直长度，大于涂敷阀芯的垂直高度。

其中，第一拉杆的下端部和第二拉杆的下端部，分别与一个外部电机的驱动输出轴相连接。

其中，第一阀体的顶部具有一个向供料罐连接腔室；

向供料罐连接腔室为中空密封的腔室；

向供料罐连接腔室通过中空的连接管道，与用于存储电池极片浆料的供料罐相连通；

第二阀体的顶部具有一个向涂敷设备模头输送浆料腔室；

向涂敷设备模头输送浆料腔室为中空密封的腔室；

向涂敷设备模头输送浆料腔室通过中空的连接管道，与现有电池极片涂敷设备上的模头相连通。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种用于锂电池极片的涂敷上料间隙阀，其能够有效地减弱由外部电机驱动的拉杆对电池浆料带来的挤压力，从而降低涂敷设备的模头对电池极片箔材在起涂瞬间的涂敷压力，有效降低所涂敷的电池极片首位置处的厚度，进而改善最终制备的锂离子电池存在的析锂风险，保证电池的安全性和可靠性，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种用于锂电池极片的涂敷上料间隙阀的整体结构分布示意图；

图2为本实用新型提供的一种用于锂电池极片的涂敷上料间隙阀中涂敷阀芯以及周边部分的结构示意放大图；

图3为现有的涂敷上料间隙阀的涂敷压力随时间变化的示意图；

图4为应用现有的涂敷上料间隙阀后，电池极片的涂敷设备所涂敷的电池极片的首尾厚度之差随时间变化的示意图；

图5为本实用新型提供的一种用于锂电池极片的涂敷上料间隙阀的涂敷压力随时间变化的示意图；

图6为应用本实用新型提供的一种用于锂电池极片的涂敷上料间隙阀后，电池极片的涂敷设备所涂敷的电池极片的首尾厚度之差随时间变化的示意图；

图7为应用本实用新型提供的一种用于锂电池极片的涂敷上料间隙阀，在初始状态，第二拉杆没有被向上推动时的结构状态示意图；

图8为应用本实用新型提供的一种用于锂电池极片的涂敷上料间隙阀，当第二拉杆被向上推动到最高位置、涂敷阀芯向下滑落到最低位置时的结构状态示意图；

图中，1为浆料输入口，2为回流阀芯，31为第一止退螺母、32为第二止退螺母，4为涂敷阀芯；

51为第一密封垫圈，52为第二密封垫圈。510为第一连通口，520为第二连通口；

6为阀体料腔，71为第一密封块、72为第二密封块，81为第一拉杆、82为第二拉杆，h为涂敷阀芯活动行程范围，101为变径限位导向杆；

21为回流阀芯圆锥形下部，22为回流阀芯圆形限位平台；

41为涂敷阀芯圆锥形下部，42为涂敷阀芯圆形限位平台。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1至图8，本实用新型提供了一种用于锂电池极片的涂敷上料间隙阀，包括中空的第一阀体10和第二阀体20；

第一阀体10右侧和第二阀体20左侧通过一根中空的阀体连接管道30相连通；第一阀体10、第二阀体20和阀体连接管道30的内部空间，形成用于流经用来涂敷电池极片箔材的浆料的阀体料腔6。

第一阀体10的左侧开有一个浆料输入口1，该浆料输入口1与外部的浆料输送装置(例如浆料输送泵)相连通；

第一阀体10的上下两端，分别具有第一密封垫圈51和第一密封块71；

垂直分布的第一拉杆81的上下两端，分别贯穿通过第一密封垫圈51和第一密封块71；

第一拉杆81的上端固定连接(例如卡接)回流阀芯2，回流阀芯2位于第一密封垫圈51的上侧位置；

第二阀体20的上下两端，分别具有第二密封垫圈52和第二密封块72；

垂直分布的第二拉杆82的上下两端，分别贯穿通过第二密封垫圈52和第二密封块72；

第二拉杆82的上端具有一个可上下滑动的涂敷阀芯4，涂敷阀芯4位于第二密封垫圈52的上侧位置。

在本实用新型中，具体实现上，第一拉杆81的上部还螺纹连接有一个第一止退螺母31；

第一止退螺母31位于回流阀芯2的上方；

第二拉杆82的上部还螺纹连接有一个第二止退螺母32；

第二止退螺母32位于涂敷阀芯4的上方。

在本实用新型中，具体实现上，第一密封垫圈51内部中心位置，具有第一连通口510；

第一连通口510的直径，大于第一拉杆81上部的直径；

第二密封垫圈52内部中心位置，具有第二连通口520；

第二连通口520的直径，大于第二拉杆82上部的直径。

具体实现上，回流阀芯2包括回流阀芯圆锥形下部21和回流阀芯圆形限位平台22；

回流阀芯圆锥形下部21为倒立的圆锥形，其顶部具有回流阀芯圆形限位平台22；

回流阀芯圆锥形下部21纵向中部位置的直径，等于第一连通口510的直径；

回流阀芯圆形限位平台22的直径，大于第一连通口510的直径。

需要说明的是，回流阀芯圆锥形下部21和回流阀芯圆形限位平台22为一体成型。

具体实现上，涂敷阀芯4包括涂敷阀芯圆锥形下部41和涂敷阀芯圆形限位平台42；

涂敷阀芯圆锥形下部41为倒立的圆锥形，其顶部具有涂敷阀芯圆形限位平台42；

涂敷阀芯圆锥形下部41纵向中部位置的直径，等于第二连通口520的直径；

涂敷阀芯圆形限位平台42的直径，大于第二连通口520的直径。

需要说明的是，涂敷阀芯圆锥形下部41和涂敷阀芯圆形限位平台42为一体成型。

在本实用新型中，具体实现上，第二拉杆82包括圆柱形的第二拉杆主体820和变径限位导向杆101；

变径限位导向杆101固定连接第二拉杆主体820的顶部中心位置(例如可以为卡接、螺纹连接或者两者一体成型)；

变径限位导向杆101用于贯穿通过第二密封垫圈52(即通过第二连通口520)；

变径限位导向杆101的直径，小于第二拉杆主体820的直径；

涂敷阀芯4内部具有纵向分布的圆形通孔(垂直分布在涂敷阀芯圆锥形下部41和涂敷阀芯圆形限位平台42内部)，变径限位导向杆101贯穿通过该圆形通孔，变径限位导向杆101与圆形通孔为间隙配合。

需要说明的是，变径限位导向杆101的直径，小于圆形通孔的直径。

具体实现上，变径限位导向杆101的垂直长度，大于涂敷阀芯4的垂直高度。因此，涂敷阀芯4在没有其他部件(例如第二密封垫圈、第二拉杆主体820)阻挡的情况下，可以沿着变径限位导向杆101向下滑动。

在本实用新型中，具体实现上，第一拉杆81的下端部和第二拉杆82的下端部，分别与一个外部电机的驱动输出轴相连接(例如通过联轴器)，在外部电机的驱动下，在垂直方向可以进行上下运动。

在本实用新型中，具体实现上，第一阀体10的顶部具有一个向供料罐连接腔室100；

向供料罐连接腔室100为中空密封的腔室(图部分省略，可以为圆柱形的腔室)；

向供料罐连接腔室100通过中空的连接管道，与用于存储电池极片浆料的供料罐相连通。

在本实用新型中，具体实现上，第二阀体20的顶部具有一个向涂敷设备模头输送浆料腔室200；

向涂敷设备模头输送浆料腔室200为中空密封的腔室(图部分省略，可以为圆柱形的腔室)；

向涂敷设备模头输送浆料腔室200通过中空的连接管道，与现有电池极片涂敷设备上的模头(即涂敷设备的浆料挤出头)相连通。模头用于电池极片集流体(即电池极片箔材)的表面接触，挤出浆料，对电池极片箔材进行浆料涂敷，模头上自身带有浆料输入接口。

需要说明的是，现有涂敷设备的模头(即浆料挤出头)，具体可以为现有的挤出式涂敷方式的涂敷设备中，所采用的常规连接模头，只需要通过中空的连接管道，能够接收外部输送过来的浆料即可，为现有的技术，在此不展开表述。

在本实用新型中，具体实现上，第一密封垫圈51和第二密封垫圈52，可以为聚四氟密封垫圈。

在本实用新型中，具体实现上，第一密封块71和第二密封块72，可以为聚四氟密封块。

需要说明的是，对于本实用新型，在具体运行时，如果电池极片的涂敷设备，进行高速间隙涂敷，当涂敷阀芯4打开(通过第二拉杆以及电机来驱动控制)，回流阀芯2关闭(通过第一拉杆以及电机来驱动控制)，参见图1中箭头所示浆料的流动方向，浆料从第一浆料输入口1进入第一阀体10后，通过阀体连接管道30进入第二阀体20内部，然后电池极片涂敷设备的模头将活性物质(即正极或负极浆料)敷至电池极片箔材表面，空白时停止涂敷，让涂敷阀芯4关闭(通过电机来驱动第二拉杆来控制)，回流阀芯2打开(通过电机来驱动第一拉杆来控制)，浆料循环回供料小罐。

需要说明的是，对于现有的涂敷上料间隙阀，在起涂时，涂敷阀芯4打开，回流阀芯2闭合，浆料走涂敷路径。涂敷阀芯4与拉杆上半部直接螺纹咬合(固定连接)，电机向上输出力矩时，涂敷阀芯4顶部平面迅速将浆料通过所述向涂敷设备模头输送浆料腔室200，使得浆料顶入电池极片涂敷设备上的模头，这时候，模头处的瞬时压力突增，从而会发生涂敷有浆料的电池极片首厚现象(即刚开始的位置浆料厚度偏厚现象，存在析锂隐患)，参见图3、图4所示，其中的纵坐标为极片的首尾厚度之差，横坐标为涂敷时间。

而对于本实用新型，参见图1、图2所示，如图1所述，使用无螺纹变径拉杆，涂敷阀芯4的下部通过拉杆变径处(即变径限位导向杆101和第第二拉杆主体820的连接处)机械限位，上部通过第二止退螺母32限位，当起涂时，外部电机带动第二拉杆82垂直向上运动，涂敷阀芯4因自身重量产生向下的重力，在涂敷阀芯活动行程范围h(即第二止退螺母32底面与所述变径限位导向杆101和第二拉杆主体820连接处之间的距离)内，抵消由于外部电机向上推动第二拉杆而给浆料带来的瞬时突增压力，从而消薄首位置厚度，同时第二拉杆82的下部分限位，可以保证涂敷阀芯4略滞后于电机运动，仍然保证高速涂敷的快速反应要求。

需要说明的是，本实用新型通过对涂敷过程压力的调整，利用重力消除部分首部瞬时压力，达到对涂敷首部厚度的控制。具体为：涂敷阀芯4的连接杆(即第二拉杆)下方进行机械限位，上方通过锁定螺母(即第二止退螺母32)进行活动行程调节，具体实现上，可以根据涂敷速度计算5mm走带所需时间，根据涂敷阀芯的上升速度，来计算理论行程，将涂敷阀芯的活动区域行程设置为理论行程，起涂瞬间活动行程时间内，涂敷阀芯4自身重量将形成一个反向的作用力，抵消部分起涂的压力，从而降低极片首部厚度，改善析锂风险，参见图5和图6所示，本实用新型可以有效改善所涂敷的电池极片首位置处的厚度。

也就是说，参见图7和图8所示，其中的纵坐标为极片的首尾厚度之差，横坐标为涂敷时间。在初始状态，第二拉杆没有被向上推动时，涂敷阀芯4与第二密封垫圈52相接触，第二止退螺母32底面与涂敷阀芯4顶面相接触，而在外部电机的推动下，第二拉杆随着第二拉杆逐渐向上垂直向上推动，这时候，变径限位导向杆101也跟着第二拉杆逐渐垂直向上推动，而涂敷阀芯4由于重力将顺着变径限位导向杆101逐渐下滑下来，其中变径限位导向杆101的垂直长度大于涂敷阀芯4的垂直高度，从而，向下移动的涂敷阀芯4，将部分抵消第二拉杆带来的向上压力。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型可以对高速电动的间隙阀涂敷极片首位置厚度进行有效改善，从而避免首位置处析锂风险，调节安装方法简单易操作，改善高速涂敷电动间隙阀的缺点，进而保证电池的安全性与可靠性。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种用于锂电池极片的涂敷上料间隙阀，其能够有效地减弱由外部电机驱动的拉杆对电池浆料带来的挤压力，从而降低涂敷设备的模头对电池极片箔材在起涂瞬间的涂敷压力，有效降低所涂敷的电池极片首位置处的厚度，进而改善最终制备的锂离子电池存在的析锂风险，保证电池的安全性和可靠性，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。