陶瓷轧辊水平平行锂电池极片轧膜机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种陶瓷轧辊水平平行锂电池极片轧膜机，主要由减速电机、联轴器、与主动齿轮、从动齿轮、陶瓷轧辊、两箱加热器，主动齿轮轴承座、从动齿轮轴承座、机构框，左向顺式斜楔、左向逆式斜楔，右向顺式斜楔、右向逆式斜楔，油缸等组成，由于采取轧辊水平平行安装措施，克服了现有轧辊上下排列方式，轧辊在轴承游隙内浮动，造成上轧辊接触的极片Qm涂层受到重力与下轧辊接触的极片Qm涂层受到重力不相等，从而引起的极片的两面涂层压密实度不一致的问题，采用陶瓷外套无需经常精磨轧辊，节约许多维护经费。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造锂离子电池极片的轧膜机，特别是陶瓷轧辊水平平行锂电池极片轧膜机。
技术介绍
锂离子电池制造工艺中，极片轧膜是一道十分关键的工序，通常正、负材料涂层的厚度未经轧制前200um，轧制后IOOum左右，轧制后的极片要求厚度一致性、密度一致性，厚度一致性差，即形成多层累积的张力不一致，密度一致性差，即形成电解液的分布差异，直接关系到锂离子电池的性能，参照图11，现有的制造锂离子电池极片轧膜机由两只巨大轧辊上下排列安装，形成上轧辊y3a、下轧辊y3b，轧膜过程是，在上面的轧辊y3a压紧极片Qm，在下面的轧辊y3b为承载辊，托住极片Qm，在轧辊转动过程，极片Qm通过上下分布轧辊的 间隙，间隙的尺寸，是依据设计极片的面密度来确定，但是，这种上下分布轧辊的间隙，存在轧棍两端轴承的径向游隙的不确定性，通常轴径IOOmm至120mm的轴承游隙18um 48um,也就说轧辊轴承游隙18um 48um范围内浮动，由于轧辊重力作用，轧辊轴心线下沉，其下沉的范围就是轴承游隙的范围，当在下面的轧辊y3b承载的极片Qm厚度或密度不同时，在上面的轧辊y3a的重力因素被抵消或部分抵消，这种抵消重力的作用，导致在上面的轧辊y3a向上浮动，其浮动范围是轴承游隙和极片Qm的厚度和密度综合因素，当涂布的极片Qm厚薄不匀时，轧辊的间隙总是在轴承游隙范围内跳动变化，跳动幅度是上位轧辊的轴承游隙18um 48um以及极片Qm的密度承载力和厚度的变化，是随机的，轧辊两端轴承的轴承游隙并不能保持两支轧辊是完全平行，这种轧辊两端轴承游隙并不能保持一致时，造成轧膜在宽度方向分布厚度不一致或密度不一致，现有的轧辊上下分布结构的突出缺陷是，两轧辊间隙并没有被约束在精确范围内，一般而言，锂离子电池的正极极片厚度设计范围是IOOum 150um之间，负极在80um 120um之间，如果要求误差小于10%,也就是正极IOum 15um，负极Sum 12um，显然，由于轴承游隙和轧辊重力因素所决定现有的轧辊上下排列结构的轧膜机不能达到这一要求。现有的轧膜机还存在上下轧辊真实间隙无法检测的问题，现有的轧膜机轧辊上下排列结构，由于轧辊重力因素，轧辊在轴承游隙范围内轴心下沉，由于轧辊轴心下沉，停机状态测得两轧辊间隙与工作状态实际间隙并不一致，非工作状态时，上轧辊悬挂状态，测得的间隙是，轴心下沉的数据，工作状态时，极片Qm填充在上下轧辊的间隙中，使上轧辊向上浮动，上轧辊向上浮动的距离与极片Qm厚度和密度有关，所于，现有的轧膜机还存在上下轧辊真实间隙无法检测，但是，要达到真正控制锂离子电池极片Qm质量的目的，需要控制的是工作状态的真实间隙，现有的轧膜机尚不具有工作状态的真实间隙的检测和控制功倉泛。现有的轧膜机还存在轴承失效的危险，现有的轧膜机轧辊上下排列结构，轧膜机由于轧辊重力因素，轧辊在轴承游隙范围内轴心下沉，造成轴承内部负荷分布不均，承载滚子数目减少，轴承下部中央滚子上的负荷最大，轴承承受径向负荷后，表现为半圈滚动体承轴承工作，径向游隙与负荷分布有很大的影响，以常用的轧膜机轧辊直径800mm，辊长700mm为例,这种单棍重量在3. 5吨以上,轴承承受径向重力负荷后,表现为半圈滚动体承重，因此，引起润滑不良引起的发热，最终导致轴承内部游隙非圆效应，从而发生内部加载而造成轴承失效。现有的扎膜机还存在轧辊磨损，维修难的问题，现有扎膜机采用Cr2系列高合金冷轧辊钢材质制造，由于锂离子极片Qm涂层是微米或是纳米粒子金属氧化物或其它氧化物颗粒与胶体组成，轧辊表面粗糙度对轧膜影响十分突出，粗糙度越大粘料现象越严重，因此，轧辊表面粗糙度要求十分严格，通常轧辊辊面粗糙度需要精磨加工达到Ra < O. 4，为了提高轧辊耐用性需要将轧辊表面进行淬火，Cr2系列高合金冷轧辊钢材质淬火后轧辊表面硬度最大达到HRC ^ 65，由于轧辊表面与锂离子极片Qm涂层是微米或是纳米粒子的硬对硬 的研压，这些微米或是纳米粒子产生的磨损效应十分明显，越是小尺寸的粒子，造成的磨损越是显著，辊面粗糙度Ra < O. 4很块被极片Qm粒子磨损所破坏，因此，经常需要重上磨床精磨加工，以常用的轧膜机轧辊直径800mm，辊长700mm为例，这种单辊重量在3. 5吨以上的轧辊重复加工时，无论是装卸、搬运、机床装夹都十分困难，每上一次磨床精加工，每次耗费数万元费用。
技术实现思路
本专利技术是要提供一种，轧辊表面的硬度显著高于Cr2系列高合金冷轧辊钢轧辊的陶瓷轧辊，并且针对现有的轧膜机轧辊上下安装结构造成的上轧辊与下轧辊之间的间隙在轴承游隙范围内浮动问题，改进现有轧辊上下安装结构，轧辊采用陶瓷套钢轴结构的陶瓷轧辊水平平行锂电池极片轧膜机。实现专利技术的技术方案两轧辊水平平行安装，非工作状态时，其重力相等，在轴承游隙范围内，其轴心下沉也相等，工作时，极片Qm与轧辊垂直，当极片通过轧辊的间隙被轧压时，轧辊同时平行向左右外侧移位，两轧辊受到挤压力相等，极片Qm两面受力均衡，使两面涂层压实基本一致，由于采取两轧辊水平平行安装措施，克服了现有轧膜机轧辊上下排列方式上轧辊重力压在下轧辊径向棍面上时，上轧辊在轴承游隙内上浮动，下轧辊则因受到上轧辊重力作用无法在轴承游隙范围内浮动，加上极片Qm涂层的缓冲作用，造成上轧辊接触的极片Qm涂层受到重力与下轧辊接触的极片Qm涂层受到重力不相等，从而引起极片Qm的两面涂层压密实度不一致的问题。为了克服轧辊磨损问题，轧辊的径向外层采用陶瓷外套，同时为保证轧辊的刚度和强度，轧辊的芯轴采用钢轴，轧辊的陶瓷外套与极片Qm涂层接触，陶瓷外套维氏硬度达到1800，是现有扎膜机采用Cr2系列高合金冷轧辊钢的硬度2倍以上，轧膜过程陶瓷外套磨损极小甚至磨损为零，采用陶瓷外套无需经常精磨轧辊，仅此一项就可以节约许多维护经费。为了降低轧膜压强同时改善轧膜质量，陶瓷轧辊入口安装两箱加热器，两箱加热器，由两只箱式电热器垂直平行固定，两只箱式电热器之间设定间隙，极片Qm通过该间隙时被加热，通常极片Qm的涂层胶体为聚偏二氟乙烯，聚偏二氟乙烯加热至80°C左右可以使其软化，极片Qm涂层的胶体软化之后，可以降低涂层硬度，有利于涂层中的颗粒在受到压强时具有更好的流动性，极片Qm涂层流动性改善之后同样的面密度所需压强即可降低，降低轧膜所需压强也就降低了所需轧膜功率，从而起到降低能耗的效果，两箱加热器的加热方式还可以采用蒸汽加热，由蒸汽提供热能可以简化电热器电路控制系统。轧膜机由减速电机连接联轴器，联轴器与主动齿轮连接，主动齿轮与从动齿轮啮合同步传动，主动齿轮与陶瓷轧辊相连，从动齿轮与其相邻的陶瓷轧辊相连，减速电机启动旋转即驱动主动齿轮连接的陶瓷轧辊与其相邻的陶瓷轧辊相向同步转动，两支陶瓷轧辊相向同步转动，即对极片Qm实施轧膜，两支陶瓷轧辊轧压极片Qm过程，不仅将极片Qm轧密实，还因轧辊的轧压压紧力将极片Qm拖动完成走片的目的。轧膜设备不仅需要精确的约束轧辊间隙，还需要保证轧膜机安全使用，当极片Qm超过厚度极限时，需采取有效措施避免超过设备强度刚度允许范围，因此，与主动齿轮连接陶瓷轧辊两端的主动齿轮轴承座左右两侧分别是左向顺式斜楔、左向逆式斜楔，右向顺式斜楔、右向逆式斜楔，主动齿轮轴承座下方是油缸，油缸压力增大时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷轧辊水平平行锂电池极片轧膜机主要由减速电机(I)连接联轴器(2)与主动齿轮(3-1)连接，主动齿轮(3-1)与从动齿轮(3-2)啮合，主动齿轮(3-1)与陶瓷轧辊(3a)相连，从动齿轮(3-2)与陶瓷轧辊一(3b)相连，陶瓷轧辊二(3a)与陶瓷轧辊一(3b)入口安装两箱加热器(4)，主动齿轮轴承座(3-6)、从动齿轮轴承座(3-5)在机构框(3-4)内安装，陶瓷轧辊一(3a)两端的主动齿轮轴承座(3-6)左右两侧是，左向顺式斜楔(3-9)、左向...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓梁，
申请(专利权)人：赵宽，邓梁，
类型：实用新型
国别省市：