辊压装置及辊压方法与流程

本申请涉及动力电池制造技术领域，尤其涉及一种辊压装置及辊压方法。

背景技术：

动力电池具有高电压、高能量密度和长循环寿命的优势，成为应用范围最广的二次电池之一。

以锂电池为例，在制备复合锂膜的基材时，通常采用辊压装置。辊压装置包括第一压辊和第二压辊。锂带、第一基材、第二基材在第一压辊以及第二压辊之间进行辊压粘合。

然而，由于锂带、第一基材以及第二基材在两个辊子之间的相互挤压，使得两压辊在中间部位向远离彼此的一侧产生弯曲变形，该变形导致辊缝间隙不一致，两端的辊缝间隙小，而中间的辊缝间隙大，这样就会导致锂带、第一基材、第二基材在压延后厚度的一致性较差。

因此，需要提出一种改进方案解决上述缺陷。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种辊压装置及辊压方法，可改善上述缺陷。

本申请的第一方面提供了一种辊压装置，包括辊压组件，

所述辊压组件包括第一压辊以及第二压辊，所述第一压辊具有从所述第一压辊的一端延伸至另一端的第一轴线段，所述第一轴线段为所述第一压辊的轴线，所述第二压辊具有从所述第二压辊的一端延伸至另一端的第二轴线段，所述第二轴线段为所述第二压辊的轴线，

所述第一轴线段的中点以及所述第二轴线段的中点之间的连线与所述第一轴线段以及所述第二轴线段均垂直，

所述第一压辊以及所述第二压辊能够以所述连线为轴线相对转动，且使得所述第一压辊以及所述第二压辊形成非零夹角。

优选地，所述第一压辊能够被带动并以所述连线为轴线转动。

优选地，所述第一压辊以及所述第二压辊均能够被带动并且以所述连线为轴线分别朝不同方向转动。

优选地，还包括输送组件，所述输送组件能够将物料输入/输出所述辊压组件。

优选地，所述输送组件包括若干放卷机构以及若干收卷机构，所述放卷机构用于将物料放出并进入入所述辊压组件，所述收卷机构用于将从所述辊压组件中输出的所述物料收卷。

优选地，还包括调隙组件，所述调隙组件与所述第一压辊连接且带动所述第一压辊向靠近/远离所述第二压辊的一侧平移。

本申请的第二方面提供了一种辊压方法，所述辊压方法所应用的辊压组件包括第一压辊以及第二压辊，所述第一压辊具有从所述第一压辊的一端延伸至另一端的第一轴线段，所述第一轴线段为所述第一压辊的轴线，所述第二压辊具有从所述第二压辊的一端延伸至另一端的第二轴线段，所述第二轴线段为所述第二压辊的轴线，所述第一轴线段的中点以及所述第二轴线段的中点之间的连线与所述第一轴线段以及所述第二轴线段均垂直，包括以下步骤：

a、在辊压过程中以所述连线为轴线，将所述第一压辊以及所述第二压辊相对转动，使得所述第一压辊以及所述第二压辊形成非零夹角。

优选地，在所述步骤a中，以所述连线为轴线转动所述第一压辊。

优选地，在所述步骤a中，以所述连线为轴线朝相反方向分别转动所述第一压辊以及所述第二压辊。

优选地，将所述第一压辊以及所述第二压辊分别转动相同的角度。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请提供的辊压装置包括第一压辊以及第二压辊，第一压辊具有第轴线段，第二压辊具有第二轴线段，第一压辊以及第二压辊能够以第一轴线段以及第二轴线段中点的连线为轴相对转动。这一方案使得两压辊在相对转动后中部的辊缝不变，并且两压辊的辊缝从中部向两端逐渐增大，这样设置后，在辊压物料的过程中，当通过辊缝的物料对第一压辊以及第二压辊产生的挤压力使得两压辊向远离彼此的一侧弯曲变形时，两压辊中部的辊缝增大，使得中部以及两端的辊缝趋于一致，改善了辊压后物料厚度的一致性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例提供的辊压装置的示意图；

图2为本申请实施例提供的第一压辊以及第二压辊转动后的相对位置的示意图Ⅰ；

图3为本申请实施例提供的第一压辊以及第二压辊转动后的相对位置的示意图Ⅱ；

图4为本申请实施例提供的第一压辊以及第二压辊转动后的相对位置的示意图Ⅲ。

附图标记：

1-辊压组件；

11-第一压辊；

111-第一轴线段；

112-连线；

113-端部；

12-第二压辊；

121-第二轴线段；

122-端部；

2-输送组件；

21-锂带放卷机构；

21’-锂带收卷机构

22-第一基材放卷机构；

22’-第一基材收卷机构；

23-第二基材放卷机构；

23’-第二基材收卷机构；

3-速度检测组件；

4-张力控制组件；

5-导向组件；

6-抚平组件；

7-纠偏器。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

如图1所示，本申请提供了一种辊压装置，包括辊压组件1、输送组件2。辊压组件1用于辊压物料；输送组件2用于将未辊压的物料输入辊压组件1，并将辊压完成的物料输出辊压组件1。

本申请提供的辊压组件1包括第一压辊11以及第二压辊12，第一压辊11以及第二压辊12之间留有辊缝，物料从辊缝中通过并被辊压成型。其中，第一压辊11具有从第一压辊11的一端延伸至另一端的第一轴线段111，第一轴线段111作为第一压辊11的轴线，第一压辊11在辊压过程中转动时以该轴线为轴转动。同样地，第二压辊12具有从第二压辊12的一端延伸至另一端的第二轴线段121，第二轴线段121作为第二压辊12的轴线，第二压辊12在辊压过程中转动时以该轴线为轴转动。

如图2所示，第一压辊11以及第二压辊12能够相对转动且形成非零夹角α，转轴为第一轴线段111的中点以及第二轴线段121的中点的连线112，该连线112与第一轴线段111以及第二轴线段121均垂直，沿着连线112的方向可观察到该非零夹角α。这一方案使得两压辊在相对转动后，中部的辊缝保持不变，并且辊缝从中部向两端逐渐增大。这样设置后，在辊压物料的过程中，当通过辊缝的物料对第一压辊11以及第二压辊12产生的挤压力使得两压辊向远离彼此的一侧弯曲变形时，两压辊中部的辊缝在挤压力的作用下增大，这就使得两压辊中部以及两端的辊缝趋于一致，改善了辊压后物料厚度的一致性。

根据以上的描述，第一压辊11以及第二压辊12以连线112为轴线形成相对转动的方案有多种。例如，根据一个实施例，如图2所示，仅设置第一压辊11能够以连线112为轴线转动，使得第一压辊11与第二压辊12形成非零夹角α。根据其它一些实施例，如图3所示，还可以设置为，第一压辊11以及第二压辊12均能够以连线112为轴线转动，且两者的转动方向相反，同样可以使得第一压辊11与第二压辊12形成非零夹角α。上述两种实施例中，后一实施例与前一实施例相比较优，这是由于，当第一压辊11以及第二压辊12分别朝相反方向转动一定角度时，第一压辊11的端部113与第二压辊12远离端部113一侧的端部122的高度差H减小，在物料进入辊缝的过程中，物料从进入辊缝到与端部113以及端部122同时接触这一段的行程相对较小，从而可以减小物料在辊缝内的倾斜。本实施例中，以锂带压延为例，第一压辊11与第二压辊12相对转动角度范围可以设置为±20°，精度范围为±0.1°。

更优地，如图4所示，第一压辊11以及第二压辊12也可以分别以连线112为轴线朝相反方向转动相同的角度，这样一来，第一压辊11的端部113与第二压辊12远离端部113一侧的端部122的高度差为零，当物料进入辊缝，就可以得到端部113和端部122的同时支撑，可以进一步减小物料在辊缝内的倾斜。

此外，该辊压装置还包括加压组件(图中未示出)，加压组件用于增加第一压辊11以及第二压辊12之间的压力，保证压延质量。加压组件可选择气缸、气液增压缸、伺服电机等方式。以锂带压延为例，辊压组件1的单边压力可以设定的范围为1T～30T，精度为±10Kg。

使得第一压辊11与第二压辊12以连线112为轴线相对转动的结构有多种设置方式，例如，气缸、连杆机构、螺母丝杠机构等。

另一方面，辊压装置还可以包括调隙组件(图中未示出)，调隙组件用来调整辊缝的间隙。调隙组件可以与第一压辊11连接并带动第一压辊11向靠近/远离第二压辊12的一侧平移，从而实现辊缝间隙的调整。

调隙组件的实施方式有多种。根据一个实施例，调隙组件设置为滑槽滑块结构，第一压辊11与滑块连接，调整滑块在滑槽内的位置，即可改变第一压辊11的位置，从而调整辊缝的间隙。根据其它一些实施例，调隙组件还可以设置为齿轮齿条结构，第一压辊11与齿轮连接，齿轮与齿条啮合传动，即可带动第一压辊11向靠近/远离第二压辊12的一侧平移，实现辊缝间隙的调整。此外，调隙组件也可以采用伺服电机配合丝杆及斜块、伺服电机配合高精密丝杆等结构。在锂带压延过程中，辊缝间隙的调节范围为0～5mm，精度为±1μm。

如图1所示，物料通过输送组件2进入辊压组件1，输送组件2可以根据物料种类的不同选择不同的结构。输送组件2可以包括若干放卷机构和若干收卷机构，其中一个放卷机构和一个收卷机构可以形成一组输送组件2。本实施例，以锂带的压延为例进行说明。输送组件2为三组，即，放卷机构和收卷机构均包括三个，放卷机构分别为锂带放卷机构21、第一基材放卷机构22、第二基材放卷机构23，收卷机构分别为锂带收卷机构21’、第一基材收卷机构22’、第二基材收卷机构23’。锂带放卷机构21用于放出锂带，第一基材放卷机构22用于放出的第一基材，第二基材放卷机构23用于放出第二基材。第一基材、锂带以及第二基材依次层叠设置进入辊压组件1，其中锂带位于第一基材与第二基材之间，不与两压辊直接接触，避免造成锂粘辊。经辊压组件1辊压粘合后，涂覆锂膜的第一基材经第一基材收卷机构22’收卷，经辊压后与锂膜剥离的第二基材经第二基材收卷机构23’收卷。其中，锂带收卷机构21’用于收卷锂带，并且，锂带收卷机构21’可以同时起到牵引锂带的作用，将锂带引导进入辊压组件1。

当然，根据物料种类的不同，输送组件2也可以设置成例如输送带或输送辊道等其它结构。

本申请实施例提供的辊压装置还可以包括辊压辅助组件，辊压辅助组件用于在辊压过程中提供支持，提高物料的辊压质量。如图1所示，辊压辅助组件可以包括速度检测组件3、张力控制组件4、导向组件5、抚平组件6、纠偏器7等，锂带从锂带放卷机构21放料后依次经过速度检测组件3、张力控制组件4、导向组件5、抚平组件6、纠偏器7后进入辊压组件1。速度检测组件3用于监控和反馈锂带行走速度；张力控制组件4用于保证锂带以输入的恒定张力值走带；抚平组件5用于夹紧锂带，通过恒定压力的气缸及主动电机等对锂带进行抚平，缓解锂带进入压辊前由于其质地软而导致的变形、打皱等缺陷，提高锂带压延后厚度的一致性，从而获得外观平整的锂带；纠偏器7用于纠正锂带进入辊压组件1的入料位置，减小偏移量。

图1虽然示出了辊压辅助组件的一种实施方式，但是，辊压辅助组件不仅限于图1中所示出的结构，根据辊压装置使用工况的不同，辊压辅助组件及其连接结构等也可以设置为不同的结构。

进一步地，锂带放卷机构21、锂带收卷机构21’、第一基材放卷机构22、第一基材收卷机构22’、第二基材放卷机构23、第二基材收卷机构23’均安装有纠偏模块以及张力控制模块。其中，纠偏模块具有多种纠偏模式，即，单边纠偏或中线纠偏，纠偏模块包括传感器以及执行器，传感器可以选择超声波、红外线及数字纠偏传感器，执行器可以电机、气缸、液压缸等。张力控制模块用于控制锂带、第一基材以及第二基材的输送时的张力，张力控制模块可以采用气缸配合比例阀及位置传感器、伺服电机配合角位传感器、重力浮辊、气缸配合角位传感器等。

本申请还提供了一种辊压方法，该辊压方法应用上述的辊压组件1。该辊压组件1包括第一压辊11以及第二压辊12，第一压辊11具有从第一压辊11的一端延伸至另一端的第一轴线段111，第一轴线段111为第一压辊11的轴线，第二压辊12具有从第二压辊12的一端延伸至另一端的第二轴线段121，第二轴线段121为第二压辊12的轴线，第一轴线段111的中点以及第二轴线段121的中点之间的连线112与第一轴线段111、第二轴线段121均垂直，该辊压方法包括以下步骤：

a、在辊压过程中以连线112为轴线，将第一压辊11以及第二压辊12相对转动，使第一压辊11以及第二压辊12形成非零夹角α，沿着连线112的方向可观察到该非零夹角α。如此设置后，两压辊中部的辊缝保持不变，并且辊缝从中部向两端逐渐增大，在辊压物料的过程中，当通过辊缝的物料对第一压辊11以及第二压辊12产生的挤压力使得两压辊向远离彼此的一侧弯曲变形时，两压辊中部的辊缝在挤压力的作用下增大，这就使得两压辊中部以及两端的辊缝趋于一致，改善了辊压后物料厚度的一致性。

实现第一压辊11与第二压辊12的相对转动的方法有多种，根据一个实施例，例如，在步骤a中，可以仅以连线112为轴线转动第一压辊11即可，该方法简单，操作方便。

根据其它一些实施例，例如，在步骤a中，可以以连线112为轴线朝相反方向分别转动第一压辊11以及第二压辊12，同样可以实现第一压辊11与第二压辊12的相对转动，该方法使得第一压辊11的端部113与第二压辊12上远离端部113相对应的端部122的高度差减小，在物料进入辊缝的过程中，物料从进入辊缝到与端部113以及端部122同时接触这一段的行程相对较小，从而可以减小物料在辊缝内的倾斜。

且更优地，当分别转动第一压辊11以及第二压辊12时，可以将第一压辊11以及第二压辊12分别朝相反方向转动相同的角度，为α/2。这样一来，第一压辊11的端部113与第二压辊12远离端部113一侧的端部122的高度差为零，当物料进入辊缝，物料在端部113和端部122的两侧同时得到支撑，可以进一步减小物料在辊缝内的倾斜。

以下提供四个实施例，所有实施例中的锂复合膜均采用本申请提供的辊压装置加工而成。

实施例1

锂带经锂带放卷机构21放卷，并依次经速度检测组件3、张力控制组件4、导向组件5、抚平组件6和纠偏器7后，与经第一基材放卷机构22与第二基材放卷机构23分别放卷的第一基材、第二基材一起平整地进入辊压组件1，上述三个放卷机构均包含纠偏模块和张力控制模块。其中，第一基材的放卷速度为5m/min，放卷张力为20N，第二基材的放卷速度为1m/min，放卷张力为25N，锂带的放卷张力为30N，锂带放卷速度根据张力反馈调节。

辊压组件1采用气缸加压，压力为2T，第一压辊11以及第二压辊12的辊径均为200mm，辊面工作宽度＞150mm，伺服电机配合精密丝杆调整的辊缝间隙为0.1mm，第一压辊11的转速为5m/min，第二压辊12的转速为1m/min，第一压辊11与第二压辊12的相对转动的角度的范围为2°～4°。经辊压装置压延后，粘合锂膜的第一基材经第一基材收卷机构22收卷，收卷速度为5m/min。经辊压后与锂膜剥离的第二基材经第二基材收卷机构23'收卷，收卷速度为1m/min，上述三个收卷机构均包含纠偏模块及张力控制模块，此张力控制模式可选择气缸配合比例阀及位置传感器、伺服电机配合角位传感器、重力浮辊、气缸配合角位传感器等，纠偏模块中的传感器可采用超声波、红外线及数字纠偏传感器，执行器可以采用电机、气缸、液压缸等。在实施例1中，采用本申请提供的辊压方法及辊压装置加工后，可得到厚度一致性为±0.5μm的锂复合膜。

实施例2

锂带经锂带放卷机构21放卷，并依次经速度检测组件3、张力控制组件4、导向组件5、抚平组件6和纠偏器7后，与经第一基材放卷机构22与第二基材放卷机构23分别放卷的第一基材、第二基材一起平整地进入辊压组件1，上述三个放卷机构均包含纠偏模块和张力控制模块。其中，第一基材的放卷速度为14m/min，放卷张力为30N，第二基材的放卷速度为3m/min，放卷张力为30N，锂带的放卷张力为40N，锂带放卷速度根据张力反馈调节。

辊压组件1采用气缸加压，压力为3.8T，第一压辊11以及第二压辊12的辊径均为200mm，辊面工作宽度＞150mm，伺服电机配合精密丝杆调整的辊缝间隙为0.12mm，第一压辊11的转速为14m/min，第二压辊12的转速为3m/min，第一压辊11与第二压辊12的相对转动的角度的范围为5°～8°。经辊压装置压延后，粘合锂膜的第一基材经第一基材收卷机构22收卷，收卷速度为14m/min。经辊压后与锂膜剥离的第二基材经第二基材收卷机构23'收卷，收卷速度为3m/min，上述三个收卷机构均包含纠偏及张力控制模块，此张力控制模式可选择气缸配合比例阀及位置传感器、伺服电机配合角位传感器、重力浮辊、气缸配合角位传感器等，纠偏模块中的传感器可采用超声波、红外线及数字纠偏传感器，执行器可以采用电机、气缸、液压缸等。在实施例2中，采用本申请提供的辊压方法及辊压装置加工后，可得到厚度一致性为±0.5μm的锂复合膜。

实施例3

锂带经锂带放卷机构21放卷，并依次经速度检测组件3、张力控制组件4、导向组件5、抚平组件5和纠偏器6后，与经第一基材放卷机构22与第二基材放卷机构23分别放卷的第一基材、第二基材一起平整地进入辊压组件1，上述三个放卷机构均包含纠偏模块和张力控制模块。其中，第一基材的放卷速度为26m/min，放卷张力为40N，第二基材的放卷速度为2.5m/min，放卷张力为35N，锂带的放卷张力为40N，锂带放卷速度根据张力反馈调节。

辊压组件1采用气缸加压，压力为6T，第一压辊11以及第二压辊12的辊径均为200mm，辊面工作宽度＞150mm，伺服电机配合精密丝杆调整的辊缝间隙为0.15mm，第一压辊11的转速为26m/min，第二压辊12的转速为2.5m/min，第一压辊11与第二压辊12的相对转动的角度的范围为10°～15°。经辊压装置压延后，粘合锂膜的第一基材经第一基材收卷机构22收卷，收卷速度为26m/min。经辊压后与锂膜剥离的第二基材经第二基材收卷机构23'收卷，收卷速度为2.5m/min，上述三个收卷机构均包含纠偏及张力控制模块，此张力控制模式可选择气缸配合比例阀及位置传感器、伺服电机配合角位传感器、重力浮辊、气缸配合角位传感器等，纠偏模块中的传感器可采用超声波、红外线及数字纠偏传感器，执行器可以采用电机、气缸、液压缸等。在实施例3中，采用本申请提供的辊压方法及辊压装置加工后，可得到厚度一致性±为0.5μm的锂复合膜。

实施例4

锂带经锂带放卷机构21放卷，并依次经速度检测组件3、张力控制组件4、导向组件5、抚平组件5和纠偏器6后，与经第一基材放卷机构22与第二基材放卷机构23分别放卷的第一基材、第二基材一起平整地进入辊压组件1，上述三个放卷机构均包含纠偏模块和张力控制模块。其中，第一基材的放卷速度为18m/min，放卷张力为30N，第二基材的放卷速度为2.5m/min，放卷张力为25N，锂带的放卷张力为35N，锂带放卷速度根据张力反馈调节。

辊压组件1采用气缸加压，压力为4.2T，第一压辊11以及第二压辊12的辊径均为200mm，辊面工作宽度＞150mm，伺服电机配合精密丝杆调整辊缝间隙为0.135mm，第一压辊11的转速为18m/min，第二压辊12的转速为2.5m/min，第一压辊11与第二压辊12的相对转动的角度的范围为8°～11°。经辊压装置压延后，粘合锂膜的第一基材经第一基材收卷机构22收卷，收卷速度为18m/min。经辊压后与锂膜剥离的第二基材经第二基材收卷机构23'收卷，收卷速度为2.5m/min，上述三个收卷机构均包含纠偏模块及张力控制模块，此张力控制模式可选择气缸配合比例阀及位置传感器、伺服电机配合角位传感器、重力浮辊、气缸配合角位传感器等，纠偏模块中的传感器可采用超声波、红外线及数字纠偏传感器，执行器可以采用电机、气缸、液压缸等。在实施例4中，采用本申请提供的辊压方法及辊压装置加工后，可得到厚度一致性为±0.5μm的锂复合膜。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。