一种自动化集流体双面改性设备制造技术

一种用于超级电容与锂电池集流体生产的自动化金属薄膜石墨颗粒镶嵌改性设备，属于机械设计及其自动化领域。由金属薄膜传送设备与两个震荡镶嵌探头组成，金属薄膜传送设备由工作铜鼓系统、张力测量系统及离合式收卷系统组成；其中，张力测量系统逻辑位置位于工作铜鼓系统之后离合式收卷系统之前，以安装板(14)作为安装基础，放卷轴(2)固定安装在安装板(14)的平面上方；工作铜鼓系统位于放卷轴(2)下方，由左铜鼓(12)、右铜鼓(5)和张紧轴(6)组成，三者均通过螺栓固定安装在安装板(14)上。本装置可以提供高性能的集流体材料，从而大幅度提升超级电容、锂电池等储能器件的性能，包括但不限于降低超级电容直流等效内阻、延长超级电容寿命、减小超级电容性能随储存时间与使用时间的降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械设计及其自动化领域，具体涉及一种用于超级电容与锂电池集流体生产的自动化金属薄膜石墨颗粒镶嵌改性设备。
技术介绍
在超级电容器和锂电池等储能器件中，电极采用厚度小、延展性好的金属薄膜。为使电极的化学稳定性与导电特性满足要求，可以将活性炭均匀的固定在金属箔表面，在以往的电容生产中，都是人工用手持设备将石墨颗粒固定在金属箔表面完成这一过程，这样不仅无法保证产品的一致化，而且生产效率低下，直接影响电容器和电池的生产成本和实用性能。这种类型的手持设备由石墨棒的加持装置、连接在石墨棒上的高压电极以及驱动上述加持装置振动的电磁铁组成。在工作时，操作人员手持设备，将石墨棒按压在带加工金属表面。在电磁铁的驱动和加持装置的带动下，石墨棒相对金属表面发生运动，二者产生周期性的分离与接触。在分离的瞬间，被链接了高压电的石墨棒会向金属膜放电使石墨粉被固定在金属膜上。
技术实现思路
为了实现集流体金属薄膜石墨颗粒镶嵌改性加工的自动化，并在自动化平台上实现加工过程的可控，从而提高改性效果，本专利技术提供了一种自动化集流体双面改性设备。为了实现上述目的，本专利技术所述的一种自动化集流体双面改性设备，主要由金属薄膜传送设备与两个震荡镶嵌探头组成，金属薄膜传送设备主要由工作铜鼓系统、张力测量系统及离合式收卷系统依次设置组成，其中，待加工金属薄膜原料1依次通过工作铜鼓系统、张力测量系统及离合式收卷系统，完成双面加工；以安装板14作为安装基础，放卷轴2固定安装在安装板14的平面上方，放卷轴2的下方设置有放卷限位轴3，工作铜鼓系统位于放卷限位轴3下方，由左铜鼓12、右铜鼓5和张紧轴6组成，三者均通过螺栓固定安装在安装板14上；其中，左铜鼓12与右铜鼓5水平位置高度一致(中心处于同一水平面上)，右铜鼓5的下方设置有张紧轴6，设备静止时二者相切，震荡镶嵌探头分别安装在工作铜鼓系统的左、右铜鼓上；张力测量系统位于右铜鼓5下方，由张力传感器7、张力传感器右辅助轴8、张力传感器左辅助轴9组成；张力传感器右辅助轴8和张
力传感器左辅助轴9的水平位置高度一致，分别位于张力传感器7的下方两侧；离合式收卷系统位于张力传感器7左侧，离合式收卷系统的收卷轴10与张力传感器7垂直高度差在0-15cm范围内。进一步地，所述的安装板14是固定安放、垂直于水平面的金属板，可选厚度在30mm-50mm之间，长1.0-2.5m，高0.8-1.5m。进一步地，所述的放卷轴2是没有驱动力且可以自由转动的气涨轴，当充入压缩空气时可以夹紧待加工金属薄膜原料1，放卷轴2距安装板14上边沿距离10-15cm。进一步地，所述的放卷限位轴3位于放卷轴2右下方直线距离20-30cm处，使用螺栓固定在安装板14上，所述的放卷限位轴3是没有驱动力且可以自由转动的光滑转轴，用于保持待加工金属薄膜原料1在进入工作铜鼓系统时保持相同的方向和位置。进一步地，左铜鼓12、右铜鼓5是被电动机驱动的圆柱形转轴，两铜鼓的直径一致，在30cm-45cm之间，左铜鼓12与右铜鼓5位于放卷轴下方垂直距离30-40cm处，两者之间距离为60-80cm，设备运行时，左铜鼓、右铜鼓的外径线速度在2-6m/h。进一步地，所述的张力传感器7为可自由转动的柱状张力传感器，量程不小于2KG、绝对误差不大于0.05KG，张力传感器7测量值的设定阈值为0.2-0.7KG，张力传感器7位于右铜鼓5左下方水平距离10-15cm，竖直距离20-25cm处，张力传感器右辅助轴8和张力传感器左辅助轴9的上边沿距离张力传感器7下边沿15-18cm，张力传感器7的左、右侧垂直切线分别与张力传感器左辅助轴9的右侧垂直切线、张力传感器右辅助轴8的左侧垂直切线重合。张力传感器右辅助轴8和张力传感器左辅助轴9是可自由转动的转动轴，主要用于保证张力传感器7所承受的金属薄膜张力方向正确。进一步地，张紧轴6上设置有附属部件，分别为L型安装支架15、弹簧16、弹簧固定螺栓17和绕转轴18；其中，绕转轴18是圆柱形光滑轴体，采用焊接或螺栓固定在安装板14上(二者之间不能做相对运动)，位于右铜鼓5的左下方10-15cm处；L型安装支架15的一端的圆孔套在绕转轴18上，另一端与张紧轴6连接，L型安装支架可以绕转轴18为基准自由转动，弹簧固定螺栓17位于右铜鼓5与绕转轴18之间，是直径在4mm-10mm的半螺纹螺栓，固定在安装板14上；弹簧16一端固定在L型安装支架的一臂上，另一端固定在弹簧固定螺栓17上，弹簧两端的固定使用焊接方式。进一步地，所述的离合式收卷系统还包括电动机19、电动机输出齿轮20、
减速齿轮21、齿轮安装支架22、离合器输入齿轮23、磁粉离合器24、输出轴25、输出轴齿轮26及离合器输出齿轮27，收卷轴10与放卷轴2位于安装板14的一侧，其余组件均位于安装板14的另一侧；其中，收卷轴10与输出轴25使用螺栓、法兰或焊接的方式固定连接；输出轴齿轮26与输出轴25同心且被输出轴25穿过；离合器输出齿轮27与输出轴齿轮26相互啮合；磁粉离合器24输出端与输入端分别与离合器输出齿轮27、离合器输入齿轮23固定连接；离合器输入齿轮23与减速齿轮21安装在齿轮安装支架22的光滑轴体上，二者均可以相对齿轮安装支架的轴体自由转动且相互啮合；上述齿轮安装支架22通过螺栓或焊接的方式固定在安装板14上；电动机输出齿轮20与电动机19的转动轴固定连接，且与减速齿轮21形成齿轮传动配合；电动机19固定安装在垂直于安装板14的水平面上，电动机输出的转速通过电动机输出齿轮20和减速齿轮21调节至5-10转/s。更进一步地，所述的震荡镶嵌探头利用电磁铁间断地吸引衔铁产生振动，利用电感的电流不可突变特性形成高压在石墨棒与金属薄膜间产生电弧放电，最终利用高压放电完成集流体表面的改性。震荡镶嵌探头由高压吸收电容28(电容量0.5-3微法，耐压1000V以上)、石墨棒29(直径2-5mm)、电磁铁30、保护二极管31(导通电流10A以上，反向耐压大于1000V)、直流电源32(24V,10A的稳压开关电源)、振动衔铁33、加工中的金属薄膜34、石墨棒夹具35、升压电感36(电感量2-4mH)、限流电阻37组成(4-5欧姆)；其中，电磁铁30是圆形或正方形电磁铁，在24V直流电驱动下对衔铁的吸引力在3-10N，并通过螺栓固定在振动衔铁33较厚一端；振动衔铁33为台阶式钢制部件，一端长8-15mm，厚度5-8mm，另一端长35-60mm，厚度3-5mm，台阶差在2-3mm；石磨棒夹具35是前端带有比石磨棒直径小0.005-0.01mm圆形孔的金属材料夹具；高压吸收电容28、电磁铁30、保护二极管31、直流电源32、升压电感36、限流电阻37使用焊接方式进行电路连接，电路结构主体为串联结构，从直流电源32正极开始至直流电源32负极终止串联进电路的器件顺序为：保护二极管31、电磁铁30、升压电感36、限流电阻37，特别地，高压吸收电容并联在升压电感36、限流电阻37之间，任意器件空间位置没有固定要求(电路逻辑位置不可改变)，但器件之间连线长度总和应小于150cm。震荡镶嵌探头中电磁铁30在后级电路工作状态不同时流过电流不同，产生的磁场强度不同，也就对振动衔铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动化集流体双面改性设备，其特征在于，主要由金属薄膜传送设备与两个震荡镶嵌探头组成，金属薄膜传送设备主要由工作铜鼓系统、张力测量系统及离合式收卷系统依次设置组成，其中，待加工金属薄膜原料(1)依次通过工作铜鼓系统、张力测量系统及离合式收卷系统，完成双面加工；以安装板(14)作为安装基础，放卷轴(2)固定安装在安装板(14)的平面上方，放卷轴(2)的下方设置有放卷限位轴(3)，工作铜鼓系统位于放卷限位轴(3)下方；工作铜鼓系统位于放卷轴(2)下方，由左铜鼓(12)、右铜鼓(5)和张紧轴(6)组成，左铜鼓(12)与右铜鼓(5)水平位置高度一致，右铜鼓(5)的下方设置有张紧轴(6)，设备静止时二者相切，震荡镶嵌探头分别安装在工作铜鼓系统的左、右铜鼓上；张力测量系统位于右铜鼓(5)下方，由张力传感器(7)、张力传感器右辅助轴(8)、张力传感器左辅助轴(9)组成；张力传感器右辅助轴(8)和张力传感器左辅助轴(9)的水平位置高度一致，分别位于张力传感器(7)的下方两侧；离合式收卷系统位于张力传感器(7)左侧，离合式收卷系统的收卷轴(10)与张力传感器(7)垂直高度差在0‑15cm范围内。

【技术特征摘要】
1.一种自动化集流体双面改性设备，其特征在于，主要由金属薄膜传送设备与两个震荡镶嵌探头组成，金属薄膜传送设备主要由工作铜鼓系统、张力测量系统及离合式收卷系统依次设置组成，其中，待加工金属薄膜原料(1)依次通过工作铜鼓系统、张力测量系统及离合式收卷系统，完成双面加工；以安装板(14)作为安装基础，放卷轴(2)固定安装在安装板(14)的平面上方，放卷轴(2)的下方设置有放卷限位轴(3)，工作铜鼓系统位于放卷限位轴(3)下方；工作铜鼓系统位于放卷轴(2)下方，由左铜鼓(12)、右铜鼓(5)和张紧轴(6)组成，左铜鼓(12)与右铜鼓(5)水平位置高度一致，右铜鼓(5)的下方设置有张紧轴(6)，设备静止时二者相切，震荡镶嵌探头分别安装在工作铜鼓系统的左、右铜鼓上；张力测量系统位于右铜鼓(5)下方，由张力传感器(7)、张力传感器右辅助轴(8)、张力传感器左辅助轴(9)组成；张力传感器右辅助轴(8)和张力传感器左辅助轴(9)的水平位置高度一致，分别位于张力传感器(7)的下方两侧；离合式收卷系统位于张力传感器(7)左侧，离合式收卷系统的收卷轴(10)与张力传感器(7)垂直高度差在0-15cm范围内。2.如权利要求1所述的一种自动化集流体双面改性设备，其特征在于，所述的安装板(14)是固定安放、垂直于水平面的金属板，厚度在30-50mm之间，长1.0-2.5m，高0.8-1.5m。3.如权利要求1所述的一种自动化集流体双面改性设备，其特征在于，所述的放卷轴(2)是气涨轴，放卷轴(2)距安装板(14)上边沿距离10-15cm。4.如权利要求1所述的一种自动化集流体双面改性设备，其特征在于，所述的放卷限位轴(3)是光滑转轴，位于放卷轴(2)右下方直线距离20-30cm处，使用螺栓固定在安装板(14)上。5.如权利要求1所述的一种自动化集流体双面改性设备，其特征在于，所述的左铜鼓(12)、右铜鼓(5)是圆柱形转轴，两铜鼓的直径一致，在30-45cm之间，左铜鼓(12)与右铜鼓(5)位于放卷轴下方垂直距离30-40cm处，两者之间距离为60-80cm，设备运行时，左铜鼓、右铜鼓的外径线速度在2-6m/h。6.如权利要求1所述的一种自动化集流体双面改性设备，其特征在于，所述的张力传感器(7)的量程不小于2KG、绝对误差不大于0.05KG，张力传感器(7)测量值的设定阈值为0.2-0.7KG，张力传感器7位于右铜鼓(5)左下方水平距离10-15cm，竖直距离20-25cm处，张力传感器右辅助轴(8)和张力传感器左辅助轴(9)的上边沿距离张力传感器(7)下边沿15-18cm，张力传感器(7)的左、右侧垂直切线分别与张力传感器左辅助轴(9)的右侧垂直切线、张力传感器右辅助轴(8)的左侧垂直切线重合。7.如权利要求1所述的一种自动化集流体双面改性设备，其特征在于，张紧轴(6)上设置有附属部件，分别为L型安装支架(15)、弹簧(16)、弹簧固定螺栓(17)和绕转轴(18)；其中，绕转轴(18)是圆柱形光滑轴体，采用焊接或螺栓固定在安装板(14)上(二者之间不能做相对运动)，位于右铜鼓(5)的左下方10-15cm处；L型安装支架(15)的一端的圆孔套在绕转轴(18)上，另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩炜，张世达，周亮，弗拉基米尔·伊佐托夫，
申请(专利权)人：长春吉大科诺科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22