一种锂离子电池双面连续涂布设备及其涂布方法技术

一种锂离子电池双面连续涂布设备及其涂布方法，用于锂离子电池制备。主要包括自动放卷系统、牵引机构、涂布机头、立式垂直烘箱、自动收卷系统、主机控制系统；将铜箔或者铝箔牵过自动放卷系统、牵引机构、涂布机头、立式垂直烘箱、牵引机构、自动收卷系统，再将搅拌均匀的正极浆料或负极浆料放在料槽内，根据工艺要求设置涂布走速、极片面密度和厚度、烘箱温度等参数，采用同时双面连续涂布方式制备极片。本发明专利技术采用立式垂直烘箱涂布机进行双面极片同时涂布，生产工艺简化，涂布效率高，降低了能耗及成本，极片厚度及面密度均匀，锂离子电池一致性和安全性得到了保障，技术方案简单，容易操作，保证了涂布生产稳定、高效、连续，涂布精度高。

Double sided continuous coating equipment for lithium ion battery and its coating method

A two sided continuous coating equipment for lithium ion battery and its coating method are used for lithium ion battery preparation. Including automatic unwinding system, traction machine, coating machine head, vertical oven, automatic winding system, host control system; the lead or aluminum foil copper foil automatic unwinding system, traction machine, coating machine head, vertical oven, traction mechanism, automatic rolling system, then stir pulp or in the cathode slurry tank, according to the technical requirement of setting speed, coating thickness, density and partial parameters of oven temperature, at the same time using the double continuous coating prepared pole piece. The invention adopts vertical oven coating machine of double pole piece coating at the same time, simplified production process, high coating efficiency, reduce energy consumption and cost, sheet thickness and surface density uniformity, lithium ion battery consistency and security guarantees, technical scheme is simple, easy to operate, to ensure the stable and efficient coating production continuous coating, high precision.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池双面连续涂布设备及其涂布方法
本专利技术涉及锂离子电池
，具体是一种锂离子电池双面连续涂布设备及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池由于具有比能量高、循环寿命长、安全性能好、对环境友好以及无记忆效应等优点，在手机、笔记本电脑、数码照相机等领域得到广泛而快速的应用。一种重量轻、体积小、工作温度宽、安全性能好、能量高、寿命长的锂离子电池越来越受到人们的高度青睐。但目前生产锂离子电池设备稳定性差，特别是卧式单面涂布机涂布出的极片厚度和面密度不均匀，这样就会造成极片一致性差，从而导致锂离子电池一致性差，配组率低，甚至还会造成电池起火爆炸。而且目前的卧式单面涂布机都是只能单面涂布，即涂布完第一面烘干后，再进行另外一面涂布烘干后得到正、负极极片，效率低、能耗高。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的专利技术目的在于提供一种锂离子电池双面连续涂布设备及其涂布方法，以提高锂离子电池制备的一致性和安全性。为实现上述专利技术目的，本专利技术包括自动放卷系统、牵引机构、涂布机头、立式垂直烘箱、自动收卷系统、主机控制系统；所述自动放卷系统由放卷底架、放卷架、直线轴承、气动元件、放卷电机一、变频器一、气胀轴一、纠偏控制器一、浮辊机构、压带机构一、操作面板一组成；放卷架、放卷电机一、纠偏控制器一、浮辊机构一、压带机构一、操作面板一固定在放卷底架上，放卷底架的面板上设有直线轴承一，气胀轴一装在放卷架上，纠偏控制器一置于极卷走向的侧部，压带机构一置于极卷走向的下部，放卷电机一通过皮带带动多个浮辊机构一运转；气动元件、放卷电机一、变频器一、纠偏控制器一、压带机构一与操作面板一连接，所述操作面板一包括自动放卷系统的暂停、停止、牵引、涂布、放卷正转、放卷反转、压带功能；所述牵引机构由牵引底架、机架平台、牵引胶辊、牵引电机、变频器二、牵引压辊、浮辊机构二、行进纠偏机构组成；机架平台、牵引胶辊、牵引电机、变频器二、牵引压辊、行进纠偏机构固定在牵引底架上，行进纠偏机构置于极卷走向的侧部，浮辊机构二的一端与机架平台铰接，另一端铰接在可调整高度的其中一个牵引压辊上，牵引电机通过皮带经牵引胶辊带动多个牵引压辊运转，多个牵引压辊与自动放卷系统上的多个浮辊机构一同步运转；所述涂布机头由机头底架、安装辊立板、料槽、涂辊、轴承、减速机、伺服电机、刮刀、直线轴承二、过辊、搅拌气缸、长度计算器组成；安装辊立板、减速机、伺服电机、过辊固定在机头底架上，伺服电机通过减速机带动过辊运转，过辊与牵引机构上的多个牵引压辊同步运转，机头底架的面板上设有直线轴承二；安装辊立板上装有两个料槽，搅拌气缸对两个料槽内的浆料进行均匀搅拌，两个料槽的下部分别对应设有涂辊，两个涂辊分别通过轴承装在安装辊立板上，两个涂辊由极卷带动转动，刮刀置于涂辊的下部，安装辊立板上、极卷走向处设有长度计算器；所述立式垂直烘箱由箱体、发热管、加热控制系统、鼓风机、抽风机、抽风管道、箱体内过辊组成；发热管、鼓风机、抽风机、箱体内过辊装在垂直烘箱由箱体内，垂直烘箱由箱体外设有加热控制系统、抽风管道，抽风管道与抽风机连接；发热管与箱体内过辊为多个；垂直烘箱由箱体为一个或两个以上；所述自动收卷系统由收卷底架、收卷架、直线轴承三、元件、放卷电机二、变频器三、气胀轴二、纠偏控制器二、浮辊机构三、压带机构二、操作面板二组成；收卷架、放卷电机二、变频器三、纠偏控制器二、浮辊机构三、压带机构二、操作面板二固定在收卷底架上，收卷底架的面板上设有直线轴承三；纠偏控制器二置于极卷走向的侧部，压带机构二置于极卷走向的下部，放卷电机二通过皮带带动固定在收卷架的气胀轴二运转，气胀轴二、多个浮辊机构三与牵引机构的牵引胶辊同步运转；元件、放卷电机二、变频器三、纠偏控制器二、压带机构二与操作面板二连接，操作面板二包括暂停、停止、牵引、涂布、收卷正转、收卷反转、压带功能；所述主机控制系统由触摸屏操作界面、PLC中央控制系统、伺服驱动器、温度控制仪、限位感应器、变频器四、纠偏系统、加热系统、低压电气元件、控制柜组成，包括温度控制、涂布走速控制、涂布面密度控制、危险操作保护、报警提示、故障维修帮助功能。所述涂布方法步骤如下：（a）、正极极片制备方法：（a1）、将铜箔或者铝箔牵过自动放卷系统、牵引机构、涂布机头、立式垂直烘箱、牵引机构、自动收卷系统；（a2）、按照磷酸铁锂或锰酸锂或三元材料或钴酸锂正极活性物质90%-96%、SP或KS-6或CNT导电剂1%-3%、PVDF聚偏氟乙烯1%-3%的质量百分比，再按照上述固含量为60%-75%添加NMP甲基吡咯烷酮，混合搅拌得出分散均匀的正极浆料；（a3）、将搅拌均匀的正极浆料放在涂布机头的料槽内；（a4）、根据工艺要求设置调整同时双面连续涂布参数：（a41）、同时双面连续涂布走速范围10-50m/min；（a42）、同时双面连续涂布面密度范围30-60mg/cm2,精度±1%；（a43）、同时双面连续涂布极片厚度范围200-400um,精度±2um；（a44）、同时双面连续涂布的立式垂直烘箱温度范围90℃-150℃；（a5）、根据以上步骤方法制备得厚度均匀、面密度一致的正极极片；（b）、负极极片准备方法：（b1）、将铜箔或者铝箔牵过锂离子双面连续涂布设备的自动放卷系统、牵引机构、涂布机头、立式垂直烘箱、自动收卷系统；（b2）、按照石墨或钛酸锂或硅碳负极活性物质90%-96%、SP或KS-6或CNT导电剂1%-3%、CMC羧甲基纤维素钠1%-1.5%、SBR丁苯橡胶1-2.5%的质量百分比,再按照上述固含量为40%-56%添加去离子水，混合搅拌得出分散均匀的负极浆料；（b3）、将搅拌均匀的负极浆料放在涂布机头的料槽内；（b4）、根据工艺要求设置调整同时双面连续涂布参数：（b41）、同时双面连续涂布走速范围10-50m/min；（b42）、同时双面连续涂布面密度范围15-60mg/cm2,精度±1%；（b43）、同时双面连续涂布极片厚度范围150-400um,精度±2um；（b44）、同时双面连续涂布的立式垂直烘箱温度范围90℃-150℃；（b5）、根据以上步骤方法制备得厚度均匀、面密度一致的负极极片；（c）、将所得正极极片和负极极片再经过辊压、制片、叠片、烘烤、注液、化成、检测工序制备出锂离子电池。本专利技术与现有技术相比，采用立式垂直烘箱涂布机进行双面极片同时涂布，替代传统的锂离子电池卧式单面涂布工艺，生产工艺得到简化，涂布效率可提高至少两倍以上，降低了能耗及成本，厚度可以控制在2um以内，面密度可以控制在1%以内，极片厚度及面密度均匀，涂布速度可以根据烘箱节数、烘箱高度和温度设定，锂离子电池一致性和安全性得到了保障，技术方案简单，容易操作，保证了涂布生产稳定、高效、连续，涂布精度高。附图说明图1为本专利技术系统示意简图。图2为图1的自动放卷系统结构示意简图。图3为图1的牵引机构结构示意简图。图4为图1的涂布机头结构示意简图。图5为图1的立式垂直烘箱结构示意简图。图6为图1的自动收卷系统结构示意简图。图7为图1的主机控制系统示意简图。图8为图1的负极极片厚度分布示意图。图9为图1的正极极片面密度分布示意图。图10为图1的电池容量分布示意图。图11为图1的电池循环寿命曲线示意图。具体实施方式如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池双面连续涂布设备，其特征在于： 包括自动放卷系统（A）、牵引机构（B）、涂布机头（C）、立式垂直烘箱（D）、自动收卷系统（E）、主机控制系统（F）；所述自动放卷系统（A）由放卷底架（A1）、放卷架（A2）、直线轴承（A3）、气动元件（A4）、放卷电机一（A5）、变频器一（A6）、气胀轴一（A7）、纠偏控制器一（A8）、浮辊机构（A9）、压带机构一（A10）、操作面板一（A11）组成；放卷架（A2）、放卷电机一（A5）、纠偏控制器一（A8）、浮辊机构一（A9）、压带机构一（A10）、操作面板一（A11）固定在放卷底架（A1）上，放卷底架（A1）的面板上设有直线轴承一（A3），气胀轴一（A7）装在放卷架（A2）上，纠偏控制器一（A8）置于极卷走向的侧部，压带机构一（A10）置于极卷走向的下部，放卷电机一（A5）通过皮带带动多个浮辊机构一（A9）运转；气动元件（A4）、放卷电机一（A5）、变频器一（A6）、纠偏控制器一（A8）、压带机构一（A10）与操作面板一（A11）连接，所述操作面板一（A11）包括自动放卷系统（A）的暂停、停止、牵引、涂布、放卷正转、放卷反转、压带功能；所述牵引机构（B）由牵引底架（B1）、机架平台（B2）、牵引胶辊（B3）、牵引电机（B4）、变频器二（B5）、牵引压辊（B6）、浮辊机构二（B7）、行进纠偏机构（B8）组成；机架平台（B2）、牵引胶辊（B3）、牵引电机（B4）、变频器二（B5）、牵引压辊（B6）、行进纠偏机构（B8）固定在牵引底架（B1）上，行进纠偏机构（B8）置于极卷走向的侧部，浮辊机构二（B7）的一端与机架平台（B2）铰接，另一端铰接在可调整高度的其中一个牵引压辊（B6）上，牵引电机（B4）通过皮带经牵引胶辊（B3）带动多个牵引压辊（B6）运转，多个牵引压辊（B6）与自动放卷系统（A）上的多个浮辊机构一（A9）同步运转；所述涂布机头（C）由机头底架（C1）、安装辊立板（C2）、料槽（C3）、涂辊（C4）、轴承（C5）、减速机（C6）、伺服电机（C7）、刮刀（C8）、直线轴承二（C9）、过辊（C10）、搅拌气缸（C11）、长度计算器（C12）组成；安装辊立板（C2）、减速机（C6）、伺服电机（C7）、过辊（C10）固定在机头底架（C1）上，伺服电机（C7）通过减速机（C6）带动过辊（C10）运转，过辊（C10）与牵引机构（B）上的多个牵引压辊（B6）同步运转，机头底架（C1）的面板上设有直线轴承二（C9）；安装辊立板（C2）上装有两个料槽（C3），搅拌气缸（C11）对两个料槽（C3）内的浆料进行均匀搅拌，两个料槽（C3）的下部分别对应设有涂辊（C4），两个涂辊（C4）分别通过轴承（C5）装在安装辊立板（C2）上，两个涂辊（C4）由极卷带动转动，刮刀（C8）置于涂辊（C4）的下部，安装辊立板（C2）上、极卷走向处设有长度计算器（C12）；所述立式垂直烘箱（D）由箱体（D1）、发热管（D2）、加热控制系统（D3）、鼓风机（D4）、抽风机（D5）、抽风管道（D6）、箱体内过辊（D7）组成；发热管（D2）、鼓风机（D4）、抽风机（D5）、箱体内过辊（D7）装在垂直烘箱由箱体（D1）内，垂直烘箱由箱体（D1）外设有加热控制系统（D3）、抽风管道（D6），抽风管道（D6）与抽风机（D5）连接；发热管（D2）与箱体内过辊（D7）为多个；垂直烘箱由箱体（D1）为一个或两个以上；所述自动收卷系统（E）由收卷底架（E1）、收卷架（E2）、直线轴承三（E3）、元件（E4）、放卷电机二（E5）、变频器三（E6）、气胀轴二（E7）、纠偏控制器二（E8）、浮辊机构三（E9）、压带机构二（E10）、操作面板二（E11）组成；收卷架（E2）、放卷电机二（E5）、变频器三（E6）、纠偏控制器二（E8）、浮辊机构三（E9）、压带机构二（E10）、操作面板二（E11）固定在收卷底架（E1）上，收卷底架（E1）的面板上设有直线轴承三（E3）；纠偏控制器二（E8）置于极卷走向的侧部，压带机构二（E10）置于极卷走向的下部，放卷电机二（E5）通过皮带带动固定在收卷架（E2）上的气胀轴二（E7）运转，气胀轴二（E7）、多个浮辊机构三（E9）与牵引机构（B）的牵引胶辊（B3）同步运转；元件（E4）、放卷电机二（E5）、变频器三（E6）、纠偏控制器二（E8）、压带机构二（E10）与操作面板二（E11）连接，操作面板二（E11）包括暂停、停止、牵引、涂布、收卷正转、收卷反转、压带功能；所述主机控制系统（F）由触摸屏操作界面（F1）、 PLC中央控制系统（F2）、伺服驱动器（F3）、温度控制仪（F4）、限位感应器（F5）、变频器四（F6）、纠偏系统（F7）、加热系统（F8）、低压电气元件（F9）、控制柜（F10）组成，包括温度控制、...

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池双面连续涂布设备，其特征在于：包括自动放卷系统（A）、牵引机构（B）、涂布机头（C）、立式垂直烘箱（D）、自动收卷系统（E）、主机控制系统（F）；所述自动放卷系统（A）由放卷底架（A1）、放卷架（A2）、直线轴承（A3）、气动元件（A4）、放卷电机一（A5）、变频器一（A6）、气胀轴一（A7）、纠偏控制器一（A8）、浮辊机构（A9）、压带机构一（A10）、操作面板一（A11）组成；放卷架（A2）、放卷电机一（A5）、纠偏控制器一（A8）、浮辊机构一（A9）、压带机构一（A10）、操作面板一（A11）固定在放卷底架（A1）上，放卷底架（A1）的面板上设有直线轴承一（A3），气胀轴一（A7）装在放卷架（A2）上，纠偏控制器一（A8）置于极卷走向的侧部，压带机构一（A10）置于极卷走向的下部，放卷电机一（A5）通过皮带带动多个浮辊机构一（A9）运转；气动元件（A4）、放卷电机一（A5）、变频器一（A6）、纠偏控制器一（A8）、压带机构一（A10）与操作面板一（A11）连接，所述操作面板一（A11）包括自动放卷系统（A）的暂停、停止、牵引、涂布、放卷正转、放卷反转、压带功能；所述牵引机构（B）由牵引底架（B1）、机架平台（B2）、牵引胶辊（B3）、牵引电机（B4）、变频器二（B5）、牵引压辊（B6）、浮辊机构二（B7）、行进纠偏机构（B8）组成；机架平台（B2）、牵引胶辊（B3）、牵引电机（B4）、变频器二（B5）、牵引压辊（B6）、行进纠偏机构（B8）固定在牵引底架（B1）上，行进纠偏机构（B8）置于极卷走向的侧部，浮辊机构二（B7）的一端与机架平台（B2）铰接，另一端铰接在可调整高度的其中一个牵引压辊（B6）上，牵引电机（B4）通过皮带经牵引胶辊（B3）带动多个牵引压辊（B6）运转，多个牵引压辊（B6）与自动放卷系统（A）上的多个浮辊机构一（A9）同步运转；所述涂布机头（C）由机头底架（C1）、安装辊立板（C2）、料槽（C3）、涂辊（C4）、轴承（C5）、减速机（C6）、伺服电机（C7）、刮刀（C8）、直线轴承二（C9）、过辊（C10）、搅拌气缸（C11）、长度计算器（C12）组成；安装辊立板（C2）、减速机（C6）、伺服电机（C7）、过辊（C10）固定在机头底架（C1）上，伺服电机（C7）通过减速机（C6）带动过辊（C10）运转，过辊（C10）与牵引机构（B）上的多个牵引压辊（B6）同步运转，机头底架（C1）的面板上设有直线轴承二（C9）；安装辊立板（C2）上装有两个料槽（C3），搅拌气缸（C11）对两个料槽（C3）内的浆料进行均匀搅拌，两个料槽（C3）的下部分别对应设有涂辊（C4），两个涂辊（C4）分别通过轴承（C5）装在安装辊立板（C2）上，两个涂辊（C4）由极卷带动转动，刮刀（C8）置于涂辊（C4）的下部，安装辊立板（C2）上、极卷走向处设有长度计算器（C12）；所述立式垂直烘箱（D）由箱体（D1）、发热管（D2）、加热控制系统（D3）、鼓风机（D4）、抽风机（D5）、抽风管道（D6）、箱体内过辊（D7）组成；发热管（D2）、鼓风机（D4）、抽风机（D5）、箱体内过辊（D7）装在垂直烘箱由箱体（D1）内，垂直烘箱由箱体（D1）外设有加热控制系统（D3）、抽风管道（D6），抽风管道（D6）与抽风机（D5）连接；发热管（D2）与箱体内过辊（D7）为多个；垂直烘箱由箱体（D1）为一个或两个以上；所述自动收卷系统（E）由收卷底架（E1）、收卷架（E2）、直线轴承三（E3）、元件（E4）、放卷电机二（E5）、变频器三（E6）、气胀轴二（E7）、纠偏控制器二...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖见，李青海，刘进，康书文，秦聚鑫，胡云涛，
申请(专利权)人：湖北猛狮新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42