一种锂电池生产用涂布设备及锂电池涂布工艺的制作方法

    技术2026-08-12  11


    本发明属于锂电池生产,具体涉及一种锂电池生产用涂布设备及锂电池涂布工艺。


    背景技术:

    1、锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来,防止两极接触而短路,此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的,其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同,采用的隔膜也不同。对于锂电池系列,由于电解液为有机溶剂体系,因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料,一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。

    2、锂电池隔膜在使用前需要在隔膜的上涂覆涂层,以保证锂电池隔膜的延展性、离子的通过率以及绝缘性能。

    3、现有的锂电池隔膜在涂覆涂层时,一般选用平涂的方式进行,即锂电池隔膜在水平方向上持续移动,涂布头位于锂电池隔膜上方,将涂布材料向下涂敷在锂电池隔膜的一侧。如申请号为“cn201711382013.x”的中国专利,公开了“一种锂电池隔膜涂覆的设备及方法”,其内容为:“锂电池隔膜涂覆的设备包括所述隔膜依次经过的喷涂装置和刮除装置;所述喷涂装置将涂覆浆料喷涂至待涂覆隔膜的表面,所述刮除装置将所述隔膜表面多余的所述涂覆浆料刮除。该设备通过设置喷涂装置将涂覆浆料喷涂在待涂覆隔膜的表面,取代了传统的解决现有通过隔膜与微凹辊相切从而涂覆浆料的方法。喷涂装置与刮除装置分开设置,避免了,现有的氧化铝微凹辊硬度高,微凹辊与刮刀在工作时,会与氧化铝相互摩擦,涂布速度越快磨损越严重,导致微凹辊寿命严重下降的问题”。

    4、虽然上述方案解决了微凹辊寿命下降的问题,但是垂直式涂布导致涂布完成的锂电池隔膜在转向时,容易因为转向时出现的延展拉长导致隔膜涂层出现微裂纹,虽然转向完成后,未干燥的涂层材料会因为自身的流动性缓慢填充微裂纹,但是因为速度关系,其自身恢复效果并不理想,当涂层干燥后,微裂纹容易因为后续卷绕而扩大,导致锂电池隔膜出现掉渣的问题。而这,严重影响了锂电池成品的性能。


    技术实现思路

    1、针对以上缺陷,本发明的目的是提供一种锂电池生产用涂布设备及锂电池涂布工艺,旨在解决现有技术中锂电池隔膜在涂布完成后,容易因为电池隔膜在转向时因为延展拉伸导致的涂层出现微裂纹的问题。

    2、为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:

    3、一种锂电池生产用涂布设备,按照隔膜前进方向依次设置有涂布仓、干燥仓以及卷绕机构,所述涂布仓内安装有涂布机构,所述涂布机构包括支撑架、涂布头以及转向辊,所述支撑架与涂布头配合设置,所述涂布头与转向辊相对设置,所述隔膜与转向辊的接触部分为扇形,所述涂布头的出料口朝向转向辊的轴心,并且出料口位于扇形区域。

    4、其中,所述支撑架包括安装板,所述涂布头的两侧均与安装板的内壁滑动连接,所述涂布头与安装板之间设置有伸缩气缸。

    5、其中,所述安装板的两侧均与支撑架转动连接,所述支撑架的侧壁安装有第一电机,所述第一电机的转动轴穿过支撑架与安装板动力连接。

    6、其中,所述出料口与扇形的中心线重合。

    7、其中,所述涂布仓内还设置有刮料机构,所述刮料机构包括固定架,所述固定架上转动设置有支撑筒,所述支撑筒的底部安装有刮板,所述支撑筒的一端安装有第二电机。

    8、其中,所述刮板为弧形,所述刮板朝向隔膜的一端设置有刮料凸起,所述刮料凸起为锐角,所述刮板远离支撑筒的一侧设置有排料口。

    9、其中,所述支撑筒的两端与固定架之间均安装有伸缩油缸。

    10、其中,所述涂布仓的顶部设置有储料罐,所述储料罐与涂布头管道连接。

    11、一种锂电池的涂布工艺,包括以下步骤:

    12、步骤一,涂布浆料制备;将共聚物乳液、陶瓷颗粒、分散剂、胶粘剂、酚醛树脂溶液送至搅拌器搅拌30-60min,搅拌完成后投入增稠剂再次搅拌15-30min,最后,再将消泡剂送入搅拌器搅拌20-40min,获得涂布浆料;

    13、步骤二,机器调整;将制备好的涂布浆料送至储料罐,调整涂布头与转向辊之间的间距至4-10μm,调整刮板的刮料凸起与隔膜之间的间距至9-11μm,通过第一电机带动支撑筒转动,调整刮料凸起与隔膜之间的角度在15°-30°;

    14、步骤三,隔膜涂布;将涂料通过涂布头涂覆至隔膜的一个侧面,涂布厚度4-8μm,涂布温度23-40℃。

    15、步骤四,涂料烘干;将隔膜送至干燥仓,干燥温度60-85℃,干燥时间≥3h;

    16、步骤五,收卷;将干燥完成的隔膜卷绕机构收卷,收卷完成后将隔膜送至低温干燥仓储存。

    17、采用了上述技术方案后,本方案的有益效果是:

    18、一是涂布头在隔膜经过转向辊时对其进行涂布,此时隔膜延展拉伸到最大,其表面积处于最大状态;当涂布完成后,隔膜恢复到直线移动时,隔膜的表面积恢复,但其上方涂覆的涂料量不变,这就导致了隔膜上难以出现微裂纹,从而保证了隔膜的涂布质量。二是刮料机构将多余的涂料刮除,保证了隔膜上涂层的厚度较为均匀。



    技术特征:

    1.一种锂电池生产用涂布设备,按照隔膜前进方向依次设置有涂布仓(1)、干燥仓(2)以及卷绕机构(3),其特征在于,所述涂布仓(1)内安装有涂布机构(4),所述涂布机构(4)包括支撑架(41)、涂布头(42)以及转向辊(43),所述支撑架(41)与涂布头(42)配合设置,所述涂布头(42)与转向辊(43)相对设置,所述隔膜与转向辊(43)的接触部分为扇形,所述涂布头(42)的出料口朝向转向辊(43)的轴心,并且出料口位于扇形区域。

    2.根据权利要求1所述的锂电池生产用涂布设备,其特征在于,所述支撑架(41)包括安装板(44),所述涂布头(42)的两侧均与安装板(44)的内壁滑动连接,所述涂布头(42)与安装板(44)之间设置有伸缩气缸(45)。

    3.根据权利要求2所述的锂电池生产用涂布设备,其特征在于,所述安装板(44)的两侧均与支撑架(41)转动连接,所述支撑架(41)的侧壁安装有第一电机(46),所述第一电机(46)的转动轴穿过支撑架(41)与安装板(44)动力连接。

    4.根据权利要求1所述的锂电池生产用涂布设备,其特征在于,所述出料口与扇形的中心线重合。

    5.根据权利要求1所述的锂电池生产用涂布设备,其特征在于,所述涂布仓(1)内还设置有刮料机构(5),所述刮料机构(5)包括固定架(51),所述固定架(51)上转动设置有支撑筒(52),所述支撑筒(52)的底部安装有刮板(54),所述支撑筒(52)的一端安装有第二电机(53)。

    6.根据权利要求5所述的锂电池生产用涂布设备,其特征在于,所述刮板(54)为弧形,所述刮板(54)朝向隔膜的一端设置有刮料凸起(55),所述刮料凸起(55)为锐角,所述刮板(54)远离支撑筒(52)的一侧设置有排料口(56)。

    7.根据权利要求6所述的锂电池生产用涂布设备,其特征在于,所述支撑筒(52)的两端与固定架(51)之间均安装有伸缩油缸(57)。

    8.根据权利要求1所述的锂电池生产用涂布设备,其特征在于,所述涂布仓(1)的顶部设置有储料罐(11),所述储料罐(11)与涂布头(42)管道连接。

    9.一种锂电池的涂布工艺,其特征在于,包括以下步骤:


    技术总结
    本发明公开了一种锂电池生产用涂布设备及锂电池涂布工艺,涉及锂电池生产技术领域,按照隔膜前进方向依次设置有涂布仓、干燥仓以及卷绕机构,涂布仓内安装有涂布机构,涂布机构包括支撑架、涂布头以及转向辊,支撑架与涂布头配合设置,涂布头与转向辊相对设置,隔膜与转向辊的接触部分为扇形,涂布头的出料口朝向转向辊的轴心,并且出料口位于扇形区域。借此,涂布头在隔膜经过转向辊时对其进行涂布,此时隔膜延展拉伸到最大,其表面积处于最大状态;当涂布完成后,隔膜恢复到直线移动时,隔膜的表面积恢复,但其上方涂覆的涂料量不变,这就导致了隔膜上难以出现微裂纹,从而保证了隔膜的涂布质量。

    技术研发人员:李成杰,张君楠,杨爱民,杨世春,杜志华,吴振,刘光吉,冯鑫刚,李刚,周思达
    受保护的技术使用者:山东威能环保电源科技股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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