CN216213557U - 电极极片膜的干法制备装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种电极极片膜的干法制备装置，包括供料机构和辊压机构。其中，供料机构包括具有出料口的料仓，以及设于料仓内的下压组件；下压组件具有能够挤压料仓内的电极膜块状物料的头部，且因头部的挤压，电极膜块状物料经由出料口排出；辊压机构具有设于出料口下方的第一辊压组件，第一辊压组件用于将挤压状态下的电极膜块状物料辊压形成片状的第一片膜件。本实用新型所述的电极极片膜的干法制备装置，通过设置下压组件，能够对料仓内的电极膜块状物料施加均衡的压力，进而在辊压机构对电极膜块状物料进行辊压处理时能够形成厚度均匀的第一片膜件。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池生产设备技术领域，特别涉及一种电极极片膜的干法制备装置。
背景技术
锂离子电池是一种高容量长寿命环保电池，具有诸多优点，广泛应用于储能、电动汽车、便携式电子产品等领域。电极极片是锂离子动力电池的基础，直接决定了电池的电化学性能和安全性。
而电极极片膜是电极极片的重要组成部分。电极极片膜的加工工艺按照是否使用溶剂可以分为湿法工艺及干法工艺。传统湿法工艺即目前最为常见的浆料涂布工艺，是将电极活性物质、导电剂以及粘结剂混合均匀制备成液态电池浆料混合物，为了保证电池浆料的流动性，电池浆料的溶剂含量一般都在40％以上。传统涂布工艺制备极片的过程同时也是大量的溶剂加热烘干的过程，这意味着主流的湿法涂布工艺生产极片需要消耗巨大的电力，同时溶剂蒸发过程导致涂布工艺生产效率较低。
与湿法工艺相对应的干法工艺，理论上不需要添加任何溶剂，仅仅通过干法粘结剂的纤维化即可制备出电极极片膜，将电极极片膜与集流体热压复合即可得到干电极极片。干法制备极片工艺不需要复杂的涂布设备，仅仅通过连续的加热辊压即可制备电池极片。该技术由于无需溶剂干燥过程，仅仅通过辊压即可得到干法极片，设备简单能耗更低，生产效率更高，是一种更为先进的电池极片加工技术。
现有的干法制备极片膜的方法主要分为两种，一种是通过将气流粉碎纤维化后的粉末加入至卧式辊压机通过调节辊缝直接辊压制备极片膜。但是该方法制备的极片膜厚度较厚，若强制减小辊缝，制备的极片膜会因为压实密度过大而发脆，无法进一步制备出电池极片。另一种是通过捏合纤维化后反复折叠辊压的方式制备出强度更好、厚度更薄的极片膜，但是现有的极片膜干法制备设备在结构设计上存在不足，制备出的极片膜厚度的均匀度较低，严重影响着极片膜的质量，且制备效率低下，实用性不足。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电极极片膜的干法制备装置，以可提高电池极片膜厚度的均匀度。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种电极极片膜的干法制备装置，包括：
供料机构，包括具有出料口的料仓，以及设于所述料仓内的下压组件；所述下压组件具有能够挤压所述料仓内的电极膜块状物料的头部，且因所述头部的挤压，所述电极膜块状物料经由所述出料口排出；
辊压机构，具有设于所述出料口下方的第一辊压组件，所述第一辊压组件用于将挤压状态下的所述电极膜块状物料辊压形成片状的第一片膜件。
进一步的，所述头部具有用于挤压所述电极膜块状物料的挤压型面。
进一步的，所述挤压型面为弧形面。
进一步的，所述挤压型面为分设于所述头部两侧的两个。
进一步的，所述第一辊压组件包括设于所述出料口下方的两个压辊，且两个所述压辊相对布置。
进一步的，所述辊压机构还包括设于所述第一辊压组件下游的至少一个第二辊压组件；所述第二辊压组件包括相对布置的第一镜面辊和第一网纹辊，以用于将所述第一片膜件辊压形成带有网纹面的第二片膜件。
进一步的，所述辊压机构还包括设于所述第二辊压组件下游的第三辊压组件；
所述第三辊压组件具有相对布置的两个第二镜面辊，以用于将叠置的两层所述第二片膜件辊压形成第三片膜件，且第三片膜件厚度尺寸小于所述第二片膜件。
进一步的，所述下压组件包括与所述头部动力相连的助推部，所述助推部用于驱动所述头部对所述电极膜块状物料进行挤压。
进一步的，所述助推部包括气缸，且所述气缸的气缸杆与所述头部相连。
进一步的，所述干法制备装置还包括检测单元，以及与所述检测单元相连的控制单元，且所述控制单元与所述助推部相连；其中，所述检测单元用于检测所述第一辊压组件的电流变化并发送至所述控制单元，所述控制单元被配置为能够响应于所述检测单元的检测信号，而输出驱动信号以控制所述助推部的动作。
相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
本实用新型所述的电极极片膜的干法制备装置，通过设置下压组件，能够对料仓内的电极膜块状物料施加均衡的压力，进而在辊压机构对电极膜块状物料进行辊压处理时能够形成厚度均匀的第一片膜件，从而提高电极极片膜成品的品质。
此外，通过设置检测单元与控制单元，可以对第一辊压组件的电流变化进行检测，并根据检测结果对助推部进行调控，以利于实现头部对电极膜块状物料的均匀下压，从而生产出厚度均匀的第一片膜件。通过设置第二辊压组件和第三辊压组件，能够将经第一辊压组件辊压出的长度较短的电极极片膜进行搭接组合并辊压，进而生产出一定长度的连续的电极极片膜。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例所述的电极极片膜的干法制备装置的整体结构示意图；
图2为本使用新型实施例所述的第二辊压组件和第三辊压组件的结构示意图；
图3为本实用新型实施例所述的第二片膜件搭接辊压的结构示意图。
附图标记说明：
1、供料机构；101、料仓；102、出料口；103、下压组件；104、头部；105、挤压型面；106、助推部；
2、第一辊压组件；3、电极膜块状物料；4、第一片膜件；5、第二辊压组件；501、第一网纹辊；502、第一镜面辊；
6、第二片膜件；7、第三辊压组件；701、第二镜面辊；
8、拼合的长极片膜；9、第三片膜件。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，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，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
本实用新型涉及一种电极极片膜的干法制备装置，如图1至图3所示，在整体结构上，包括供料机构1和辊压机构，其中，供料机构1包括具有出料口102的料仓101，以及设于料仓101内的下压组件103。该下压组件103具有能够挤压料仓101内的电极膜块状物料3的头部104，且因头部104的挤压，电极膜块状物料3经由出料口102排出。辊压机构具有设于出料口102下方的第一辊压组件2，第一辊压组件2用于将挤压状态下的电极膜块状物料3辊压形成片状的第一片膜件4。
本实施例中的电池极片膜干法制备装置，通过设置下压组件103，能够对料仓101内的电极膜块状物料3施加均衡的压力，以便于形成厚度均匀的第一片膜件4。此处所述及的下压组件103对电极膜块状物料3所施加均衡的压力，既可通过机械技术手段来实现，也可通过自动化控制等技术手段来实现，只需确保下压组件103所施加的压力是均衡的便可。
基于上述的整体介绍，本实施例中，作为一种优选的实施方式，如图1所示，正如上所述及的，本实施例的供料机构1包括具有出料口102的料仓101，以及设于料仓101内的下压组件103，下压组件103具有能够挤压料仓101内的电极膜块状物料3的头部104，且因头部104的挤压，电极膜块状物料3经由出料口102排出。辊压机构具有设于出料口102下方的第一辊压组件2，第一辊压组件2用于将挤压状态下的电极膜块状物料3辊压形成片状的第一片膜件4。
需要说明的是，本实施例的电极膜块状物料3为通过捏合密炼实现PTFE(Polytetra fluoroethylene，聚四氟乙烯)的纤维化，而得到的不规则的块状混合物。本实施例的第一片膜件4则为电极膜块状物料3辊压后初步得出的较短的电极极片膜。
仍如图1所示，第一辊压组件2具体设置为布置为出料口102下方的两个压辊，且两个压辊成左右相对布置，并在两个压辊之间形成能够制备第一片膜件4的辊缝。
再结合如图1所示，具体实施时，供料机构1设置在第一辊压组件2的上方，优选的，将供料机构1的料仓101设置为长方体状，并在料仓101的底部敞口设置，以形成上述的出料口102，料仓101内电极膜块状物料3经下压组件103的头部104的挤压可从出料口102排出。
作为一种较优的实施方式，上述的头部104具有用于挤压电极膜块状物料3的挤压型面105。作为进一步的设置，将该挤压型面105设置为分设在头部104左右两侧的两个，同时，将挤压型面105设置为弧形面。具体实施时，将两个挤压型面105分别对应第一辊压组件2的两个压辊设置，也即如图1所示，两个挤压型面105分别与两个压辊之间的距离大致相等，一方面便于实现头部104对电极膜块状物料3形成均匀下压力，另一方面能够实现电极膜块状物料3的充分利用，避免产生浪费。
本实施例中，上述的下压组件103包括与头部104动力相连的助推部106，助推部106用于驱动头部104对电极膜块状物料3进行挤压。优选的，在本实例中，采用气缸作为助推部106部对头部104进行驱动，气缸的气缸杆与头部104相连，通过选用气缸作为驱动机构，不需要在设计其它的传动机构，结构简单，且布置较为方便，此外，除了采用气缸驱动头部104外，也可以选用常规的其它驱动装置来驱动头部104，如伺服电机。
作为优选的，本实施例的干法制备装置还设置有检测单元，以及与检测单元相连的控制单元，且控制单元与助推部106相连，检测单元能够用于检测第一辊压组件2的电流变化，并可以将检测到的信号发送至控制单元，控制单元被配置为能够响应于检测单元的检测信号，而输出驱动信号以控制助推部106的动作。
通过设置检测单元与控制单元，可以根据第一辊压组件2的电流变化等工作情况，调整下压组件103对料仓101内电极膜块状物料3的压力，进而实现头部104对电极膜块状物料3的均衡下压，从而生产出厚度均匀的第一片膜件4。
当然，上述的检测单元和控制单元均可参照现有技术中的常见结构，如检测单元采用常规的电流测量传感器，控制单元采用常规的PLC控制器。
此外，本实施例中的辊压机构还包括设于第一辊压组件2下游的至少一个第二辊压组件5，以及设于第二辊压组件5下游的第三辊压组件7。如图2所示，第二辊压组件5被设置为两组，第一片膜件4经第一辊压组件2辊压形成第二片膜件6。
具体实施时，上述的第二辊压组件5包括相对布置的第一镜面辊502和第一网纹辊501，以用于将第一片膜件4辊压形成带有网纹面的第二片膜件6。在图2所示状态下，将位于上方的第二辊压组件5具体设置为上侧压辊为第一镜面辊502，下侧压辊为第一网纹辊501，将位于下方的第二辊压组件5具体设置为上侧压辊为第一网纹辊501，下侧压辊为第一镜面辊502。
仍如图2所示，在上下两组第二辊压组件5的上游均设置有卷绕有第一片膜件4的放卷辊，用于向第二辊压组件5输送第一片膜件4，上下两组第一片膜件4分别经过上下两组第二辊压组件5，辊压形成两组第二片膜件6。其中，经位于上方的第二辊压组件5辊压形成的第二片膜件6，下表面为网纹面，而经位于下方的第二辊压组件5辊压形成的第二片膜件6，上表面为网纹面。
通过将上方的第二片膜件6的下表面以及下方的第二片膜件6的上表面均设置为网纹面，能够使上下两组第二片膜件6在叠置或搭接状态下经过第三辊压组件7，而被第三辊压组件7辊压处理。
如图3所示，将经第二辊压组件5辊压形成的上下两片第二片膜件6进行叠置和搭接，组成一组拼合的长极片膜8，拼合的长极片膜8经第三辊压组件7的辊压形成完整的第三片膜件9。其中，第三辊压组件7具有相对布置的两个第二镜面辊701，且两个第二镜面辊701之间的辊缝相较于第二辊压组件5的辊缝较小，从而制备处所需厚度的第三片膜件9。
此外，在第三辊压组件7的下游还设置有收卷辊，以收卷经第三辊压组件7辊压形成的第三片膜件9。
值得说明的是，本实施例的第二片膜件6为一面经过粗糙处理的电极极片膜，也即带有网纹面的电极极片膜。本实施例的第三片膜件9即为所需的连续的电极极片膜。同时，本实施例所述及的干法制备装置中未提及的各结构，均可参照现有技术中常见设备产品的结构部分，如辊压机构未提及的各结构可参照常规的卧式辊压机的结构部分，在此不再进行赘述。
本实施例所述的电极极片膜的干法制备装置，通过设置下压组件103，能够对料仓101内的电极膜块状物料3施加均衡的压力，进而在辊压机构对电极膜块状物料3进行辊压处理时能够形成厚度均匀的第一片膜件4，从而提高电极极片膜成品的品质。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电极极片膜的干法制备装置，其特征在于，包括：
供料机构(1)，包括具有出料口(102)的料仓(101)，以及设于所述料仓(101)内的下压组件(103)；所述下压组件(103)具有能够挤压所述料仓(101)内的电极膜块状物料(3)的头部(104)，且因所述头部(104)的挤压，所述电极膜块状物料(3)经由所述出料口(102)排出；
辊压机构，具有设于所述出料口(102)下方的第一辊压组件(2)，所述第一辊压组件(2)用于将挤压状态下的所述电极膜块状物料(3)辊压形成片状的第一片膜件(4)。
2.根据权利要求1所述的电极极片膜的干法制备装置，其特征在于：所述头部(104)具有用于挤压所述电极膜块状物料(3)的挤压型面(105)。
3.根据权利要求2所述的电极极片膜的干法制备装置，其特征在于：所述挤压型面(105)为弧形面。
4.根据权利要求2所述的电极极片膜的干法制备装置，其特征在于：所述挤压型面(105)为分设于所述头部(104)两侧的两个。
5.根据权利要求1所述的电极极片膜的干法制备装置，其特征在于：所述第一辊压组件包括设于所述出料口(102)下方的两个压辊，且两个所述压辊相对布置。
6.根据权利要求1所述的电极极片膜的干法制备装置，其特征在于：所述辊压机构还包括设于所述第一辊压组件(2)下游的至少一个第二辊压组件(5)；
所述第二辊压组件(5)包括相对布置的第一镜面辊(502)和第一网纹辊(501)，以用于将所述第一片膜件(4)辊压形成带有网纹面的第二片膜件(6)。
7.根据权利要求6所述的电极极片膜的干法制备装置，其特征在于：所述辊压机构还包括设于所述第二辊压组件(5)下游的第三辊压组件(7)；
所述第三辊压组件(7)具有相对布置的两个第二镜面辊(701)，以用于将叠置的两层所述第二片膜件(6)辊压形成第三片膜件(9)，且第三片膜件(9)厚度尺寸小于所述第二片膜件(6)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电极极片膜的干法制备装置，其特征在于：所述下压组件(103)包括与所述头部(104)动力相连的助推部(106)，所述助推部(106)用于驱动所述头部(104)对所述电极膜块状物料(3)进行挤压。
9.根据权利要求8所述的电极极片膜的干法制备装置，其特征在于：所述助推部(106)包括气缸，且所述气缸的气缸杆与所述头部(104)相连。
10.根据权利要求8所述的电极极片膜的干法制备装置，其特征在于：所述干法制备装置还包括检测单元，以及与所述检测单元相连的控制单元，且所述控制单元与所述助推部(106)相连；其中，
所述检测单元用于检测所述第一辊压组件(2)的电流变化并发送至所述控制单元，所述控制单元被配置为能够响应于所述检测单元的检测信号，而输出驱动信号以控制所述助推部(106)的动作。
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2021
- 2021-10-29 CN CN202122640212.4U patent/CN216213557U/zh active Active
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