极片辊压设备的制作方法

本实用新型涉及电池极片制造技术领域，具体涉及一种极片辊压设备。

背景技术：

锂离子电池作为良好的储能器件，已经广泛应用于移动电子设备、电动工具、电动汽车及电力储能领域。极片作为锂离子电池的重要结构，由集流体和涂抹在集流体上的导电浆料组成。通常情况下，导电浆料涂抹在集流体的宽度方向的中间位置，形成极片的涂布区，而集流体未涂抹导电浆料的部分则形成极片的留白区。在锂离子电池的实际生产过程中，将导电浆料涂抹在集流体上，经烘干后，采用辊压的方式使其固定在集流体上，与集流体紧密结合。正常情况下，涂布区的厚度约为留白区厚度的十倍甚至更多，这就导致了在辊压的过程中，只能对涂布区进行辊压，涂布区受到辊压后，导电浆料更加牢固地固定在集流体上，同时厚度逐渐减小使得涂布区在长度方向上发生一定的延展，留白区因未受到辊压力的作用而在长度方向上不发生延展，这就导致涂布区与留白区的交界处会出现波浪边，过辊时在留白区容易出现皱纹。电池极片上的皱纹对极片的性能会产生很大的影响，所以对电池极片进行除皱是非常重要的。

针对上述问题，授权公告号为cn207655638u的中国实用新型专利公开了一种电池极片辊压装置，该辊压装置包括轧辊、设置在轧辊后方的导向辊以及设置在后导向辊后方的拉延除皱辊，拉延除皱辊能够实现对电池极片的除皱操作，拉延除皱辊与轧辊之间设有张力隔断装置，张力隔断装置用于使处于张力隔断装置前方的极片张力小于处于张力隔断装置后方的极片张力，避免除皱张力延伸至轧辊处而使极片在辊压时受大张力影响。虽然张力隔断装置能避免除皱张力延伸至轧辊处，但是该电池极片辊压装置在轧辊与张力隔断装置之间仅设有导向辊，并不能对极片所受到的辊压张力进行调节。此时，若辊压张力较大，极片在受到轧辊辊压时容易发生断裂；若辊压张力较小，则不能保证极片以设定的形状和角度进行到轧辊中进行辊压，从而影响辊压效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种极片辊压设备，以解决现有技术中极片在辊压过程中所受到的辊压张力不可调而易影响辊压效果的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供的极片辊压设备的技术方案是：

极片辊压设备，包括辊压对辊以及设于辊压对辊上游和/或下游的除皱装置，除皱装置与辊压对辊之间设有张力隔断装置，所述张力隔断装置与所述辊压对辊之间设有用于沿极片厚度方向顶压极片以对极片产生张力的张力辊，极片辊压设备还包括用于驱动所述张力辊沿极片的厚度方向动作以改变极片所受张力辊产生的张力大小的驱动机构、用于检测所述张力隔断装置与所述辊压对辊之间极片张力的张力检测辊以及与张力检测辊通过信号连接的控制器，所述控制器与所述驱动机构控制连接，控制器用于将张力检测辊检测到的张力值与张力设定值进行比较，并控制所述驱动机构动作以将极片张力保持在张力设定值范围内。

极片辊压设备的有益效果：极片辊压设备通过张力隔断装置将除皱装置与辊压对辊隔开，避免了除皱张力延伸至辊压对辊处而使极片在通过辊压对辊辊压时受到较大的张力而发生断裂；在此基础上，极片辊压设备又通过设置张力检测辊来实时检测张力隔断装置与辊压对辊之间的极片张力值，由控制器将所测的极片张力值与设定值进行比较，并通过控制驱动机构动作来实时调节隔断装置与辊压对辊之间的极片张力值，使该极片张力值始终处于设定范围内，从而当极片受到辊压对辊辊压时，不会因为辊压张力过大或过小而影响辊压效果。

进一步地，所述驱动机构为沿用于驱动张力辊沿极片厚度方向直线移动的直线驱动机构。

有益效果：驱动机构为直线驱动机构，驱动张力辊移动的距离能够很容易确定，从而便于控制张力辊的张紧程度。

进一步地，所述直线驱动机构包括两个驱动单元，两个驱动单元分别驱动张力辊的两端使其进行直线动作。

有益效果：两个驱动单元能够同步动作，使张力辊运动的更稳定。

进一步地，所述极片辊压设备包括与张力辊的两端对应布置的两张力辊安装支架，两张力辊安装支架用于沿极片的厚度方向并行延伸，各张力辊安装支架上分别沿极片的厚度方向导向移动装配有安装座，所述张力辊的两端绕张力辊的轴线转动地安装在对应的安装座上，所述驱动单元为缸体固设于对应张力辊安装支架上的气缸，所述气缸的伸缩杆与对应安装座固定相连。

有益效果：驱动单元采用气缸，便于实现张力辊沿极片厚度方向上的直动，张力辊的两端转动安装在安装座上，能够随极片的运载而转动。

进一步地，所述安装座上设有滑座，张力辊安装支架上对应开设有滑轨，所述安装座通过滑座和滑轨的配合而导向移动地设于张力辊安装支架上。

进一步地，所述辊压对辊包括两个沿竖向间隔布置的两主辊，所述极片辊压设备还包括使用时与相应张力辊分设于极片竖向两侧的导向辊，导向辊的用于与极片接触的接触点以及相应主辊的用于与极片接触的接触点位于同一水平高度，导向辊靠近该侧的主辊设置。

有益效果：导向辊和张力辊分设在极片的竖向两侧，能对极片进行导向，导向辊与极片的接触点以及与导向辊同侧的所述主辊与极片的接触点位于同一水平高度，使极片能水平进入主辊进行辊压，从而避免极片因进入主辊的角度过大而发生辊压断带和辊压褶皱问题。

所述辊压对辊包括两个沿竖向间隔布置的两主辊，所述张力检测辊与相应张力辊用于分设在极片竖向两侧，张力检测辊的用于与极片接触的接触点以及相应主辊的用于与极片接触的接触点位于同一水平高度，张力检测辊靠近该侧的主辊设置。

有益效果：张力检测辊既起到了张力检测的作用，又起到了对极片进入到主辊时进行导向的作用，从而避免极片因进入主辊的角度过大而发生辊压断带和辊压褶皱问题。

进一步地，定义所述除皱装置与所述辊压对辊之间设有的张力隔断装置为第一张力隔断装置，极片辊压设备在除皱装置背离辊压对辊的一侧还设有第二张力隔断装置。

有益效果：第一张力隔断装置、第二张力隔断装置之间形成张力封闭区域，除皱装置位于该封闭区域中，能够将外部张力隔开，便于对除皱张力进行定量调节，调节精度和准确度也更高。

附图说明

图1为本实用新型提供的极片辊压设备的示意图；

图2为本实用新型提供的极片辊压设备中的气压式张力调节辊组件的结构立体图；

图3为本实用新型提供的极片辊压设备中的气压式张力调节辊组件的主视图；

图4为本实用新型提供的极片辊压设备中的上游辊压张力检测辊组件的示意图（下游辊压张力检测辊组件与上游辊压张力检测辊组件结构相同）。

附图标记说明：1-上游过渡辊，2-上游第二张力隔断辊；3-上游除皱张力调节辊，4-上游除皱张力检测辊，5-上游第一张力隔断辊，6-上游张力辊，7-上游辊压张力检测辊，8-上游导向辊，9-主辊，10-下游导向辊，11-下游辊压张力检测辊，12-下游张力辊，13-下游第一张力隔断辊，14-下游除皱张力检测辊，15-下游除皱张力调节辊，16-下游第二张力隔断辊，17-下游过渡辊，18-安装座，19-气缸，20-张力检测器，21-轴承，22-滑轨，23-张力检测辊安装支架，24-滑座，25-极片，26-张力辊安装支架。

图1中箭头表示极片的走向，图1中辊压对辊的左侧为辊压对辊的上游，右侧为辊压对辊的下游。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型提供的极片辊压设备的具体实施例，如图1和图2所示。

如图1所示，极片辊压设备包括用于释放极片的放卷机构、用于卷绕极片的收卷机构以及设置在放卷机构和收卷机构之间的辊压对辊、设置在辊压对辊上游的上游除皱装置、设置在辊压对辊下游的下游除皱装置，上游除皱装置与辊压对辊之间设有上游第一张力隔断装置，上游除皱装置背离辊压对辊的的一侧设有上游第二张力隔断装置，上游第一张力隔断装置与辊压对辊之间设置有上游辊压张拉装置；下游除皱装置与辊压对辊之间设有下游第一张力隔断装置，下游除皱装置背离辊压对辊的一侧设有下游第二张力隔断装置，下游第一张力隔断装置与辊压对辊之间设置有下游辊压张拉装置。其中，上游除皱装置与下游除皱装置的结构类似，上游第一、第二张力隔断装置与下游第一、第二张力隔断装置的结构相同，上游辊压张拉装置和下游辊压张拉装置的结构相同，下面主要对上游的各结构进行介绍。

具体地，辊压对辊包括沿竖向间隔布置的两个主辊9，上游除皱装置为现有技术，具体可以参考背景技术以及授权公告号为cn206272810u的中国实用新型专利中的除皱装置，上游除皱装置能够为极片25提供较大的张拉力，使极片25中涂布区和留白区均发生一定的延展，进而在经过辊压对辊后减小极片25中涂布区和留白区之间的延展率之差，减小褶皱程度。上游除皱装置包括上游除皱张力调节辊3和上游除皱张力检测辊4，上游除皱张力检测辊4能够实时检测除皱张力实际值的大小；上游除皱张力调节辊3能够对极片25产生除皱张力，且上游除皱张力调节辊3在外力驱动下可进行活动以改变除皱张力值，使除皱张力的实际值保持在设定范围内，从而避免因除皱张力过大而导致极片25出现断裂或因除皱张力不足而导致除皱效果差。

上游第一张力隔断装置包括两个上游第一张力隔断辊5，两个上游第一张力隔断辊5产生较大的摩擦力，以隔断上游第一张力隔断辊5上下游的张力，避免除皱张力延伸至主辊9处而使极片25在辊压时受较大张力的影响。上游第二张力隔断装置包括两个上游第二张力隔断辊2，两个上游第二张力隔断辊2产生较大的摩擦力，以避免外部结构比如放卷机构对除皱张力产生影响。上游第一张力隔断辊5和上游第二张力隔断辊2的结构相同，在上游第一张力隔断辊5与上游第二张力隔断辊2之间形成一个闭合区域，闭合区域内设置上除皱装置，将外界的张力全部隔开，更加方便对除皱张力进行定量调节，调节的精度和准确度也更高，使除皱张力始终处于设定范围内。

上游辊压张拉装置为主辊9提供较小的张拉力，保证主辊9辊压顺利，具体地，如图1、图2和图3所示，上游辊压张拉装置包括上游张力辊6，上游张力辊6能够沿极片25的厚度方向顶推极片25以对极片25产生张力作用。上游辊压张拉装置还包括两个张力辊安装支架26，两张力辊安装支架26用于沿极片的厚度方向并行延伸，张力辊安装支架26上固定有滑轨22，在滑轨22上导向移动地装配有滑座24，在滑座24上固定有安装座18，上游张力辊6的两端通过轴承21分别转动装配在安装座18上。在张力辊安装支架26上还安装有气缸19，气缸19的缸体固定在张力辊安装支架26上，气缸19的伸缩杆固定在安装座18上。

本实施例中，气缸19形成用于驱动上游张力辊6沿极片25厚度方向直线动作的驱动单元，两驱动单元分别驱动上游张力辊6的两端直线动作，两驱动单元共同形成驱动机构。在其他实施例中，气缸也可以用液压缸或电动推杆或电磁推杆或其他的连杆机构代替。上述各种结构均能够驱动张力辊直线移动，其他实施例中，驱动机构可以为驱动张力辊沿其厚度方向摆动的机构，比如采用拐臂等结构。

本实施例中，在上游张力辊6与上游导向辊8之间还布置有辊压张力检测辊组件，辊压张力检测辊组件用来实时检测张力的大小，具体如图1和图4所示，辊压张力检测辊组件包括两个张力检测辊安装支架23，在每个张力检测辊安装支架23上均固定有张力检测器20，本实施例中的张力检测器20采用三菱lx-050td的张力检测器。上游辊压张力检测辊7的两端固定在张力检测器20上。使用时，极片在上游辊压张力检测辊7处形成包角，上游辊压张力检测辊7能够实时检测张力值。本实施例中，上游辊压张力检测辊7位于上游张力辊6和上游导向辊8之间，且与上游张力辊6分布在极片的两侧。

极片辊压设备还包括与张力检测器20通过有线信号或无线信号连接的控制器，控制器与气缸19控制连接，控制器接收张力检测器20检测到的张力值后，将其与张力设定值进行比较，并控制气缸19动作，驱动气缸19的伸缩杆沿极片25厚度方向直线运动以调节对极片25产生的张力，使极片受到的上游张力辊6的张力始终保持在张力设定值范围内，从而避免主辊9对极片25产生的辊压张力过大而使极片25发生断裂，或辊压张力不足而影响辊压效果。本实施例中，控制器为plc控制器。

极片辊压设备还包括设置在上游辊压张力检测辊7与主辊9之间的上游导向辊8，且上游导向辊8靠近主辊9设置，使用时，上游辊压张力检测辊7和上游导向辊8分别设置在极片10的两侧。本实施例中，上游导向辊8位于极片25的上侧，而上游辊压张力检测辊7位于极片25的下侧，当然，在其他实施例中，两者的位置可以颠倒，但无论两者如何布置，上游导向辊8与极片25的接触点和与上游导向辊8同侧的主辊9与极片25的接触点位于同一水平高度，使极片25水平进入到两个主辊9之间进行辊压，从而避免极片25因进入两个主辊9之间的角度过大而发生辊压断带和辊压褶皱问题。

下游除皱装置是为了避免极片上的极耳在上游除皱装置的作用下延展效果不好，具体包括下游除皱张力调节辊15和下游除皱张力检测辊14。下游辊压张拉装置包括下游张力辊12，下游张力辊12与主辊9之间设有下游导向辊10和下游辊压张力检测辊11，下游第一张力隔断装置包括设在下游除皱张力调节辊15和下游张力辊12之间的下游第一张力隔断辊13，下游第二张力隔断装置包括两个下游第二张力隔断辊16。其中，下游除皱张力调节辊15和上游除皱张力调节辊3的结构相同，下游除皱张力检测辊14和上游除皱张力检测辊4的结构相同；下游张力辊12和上游张力辊6的结构相同；下游辊压张力检测辊11和上游辊压张力检测辊7的结构相同；下游第一张力隔断辊13、下游第二张力隔断辊16与上游第一张力隔断辊5、上游第二张力隔断辊2的结构均相同，在此不再赘述。

极片辊压设备的具体辊压过程：将极片25通过放卷机构释放，经上游过渡辊1后进入上游第二张力隔断辊2进行张力隔断，并通过上游除皱张力调节辊3以达到除皱的效果，除皱过程中，上游除皱张力检测辊4检测除皱张力大小，并与上游除皱张力调节辊3形成一个闭合的除皱系统，使除皱张力始终处于设定值的范围内；然后由上游第一张力隔断辊5隔断除皱张力，通过控制器控制气缸19动作，使气缸19的伸缩杆向上驱动上游张力辊6动作来调节对极片25产生的张力大小，张力检测器20实时检测辊压张力，保证辊压张力的实际值处于设定值范围内；然后极片25经过上游导向辊8水平进入主辊9进行辊压；出主辊9后以同样的方式进入下游辊压张拉装置、下游除皱装置，并控制相应张力大小，防止极片辊压前后发生断带现象；通过下游过渡辊17进入收卷机构进行收卷。

上述实施例中，在主辊的上游和下游均设设置有除皱装置，在其他实施例中，在一次除皱便能达到效果的情况下，也可以仅在主辊的上游或仅在主辊的下游设置除皱装置。

上述实施例中，在除皱装置面向主辊的一侧和背向主辊的一侧均设有张力隔断装置，来更好的控制除皱张力，在其他实施例中，可以仅在除皱装置面向主辊的一侧设置张力隔断装置，此时适用于外界张力对除皱张力影响较小的场合。

上述实施例中，安装座通过滑座和滑轨配合的方式安装在张力辊安装支架上，其他实施例中，可以在张力辊安装支架上设置滑槽，在安装座上固定滑块，通过滑块和滑槽的配合实现安装座的导向移动安装。

上述实施例中，导向辊起到了对极片进行导向以使其以设定的角度进入到主辊中的作用，为实现该功能，在其他实施例中，可以将导向辊取消，通过张力检测辊对极片进行导向，张力检测辊与张力调节辊分设在极片的两侧，张力检测辊与极片的接触点与主辊与极片的接触点处于同一水平高度。张力检测辊既起到张力检测的功能，又起到对极片进行导向的功能。为了使得极片在张力检测辊处形成包角，张力调节辊需朝张力检测辊所在方向顶压极片，使极片向上弯曲。