一种端部型电热的电解铜箔防翘曲设备及其工作方法

摘要

本发明公开了一种端部型电热的电解铜箔防翘曲设备及其工作方法，属于新能源汽车动力电池电解铜箔技术领域；其技术要点在于：所述第一端盖包括：端盖板，所述端盖板的中部设置有穿孔；所述端盖板包括端盖板本体以及在端盖板本体上设置的若干构成的类圈型电极；每个所述类圈型电极均包括：x个电极，x个电极呈环形陈列分布；若干个类圈型电极的环形陈列的中心、穿孔的圆心为同一点；所述穿孔与收卷辊的大小适配；所述第二端盖与所述第一端盖的构造相同。采用本申请的一种端部型电热的电解铜箔防翘曲设备及其工作方法，能够进一步避免对卷状铜箔的损伤。

说明书

技术领域

本发明涉及新能源汽车动力电池用电解铜箔领域，更具体地说，尤其涉及一种端部型电热的电解铜箔防翘曲设备及其工作方法。

背景技术

翘曲指标一直是锂电铜箔的一个关键指标。

对于锂电铜箔的翘曲处理方式，在文献1：CN111485260B(广东嘉元科技股份有限公司、二次电池用低翘曲电解铜箔、制造方法)进行了总结：热处理法、添加剂法、碾压法、表面处理法。

文献2：CN113151759B(广东嘉元科技股份有限公司、一种降低铜箔翘曲的电热处理装置)创新的提出了：电热法。

申请人在先申请“一种电解铜箔降低翘曲量处理设备以及处理方法”提出了在铜箔的收卷辊的内部以及外部均布设置电极加热的方案。

但是，其在实施时，存在以下问题：

1)电压过大会产生电损伤的问题，而电压太小，加热效率又会太慢。两者是一个矛盾体。

2)在先申请“一种电解铜箔降低翘曲量处理设备以及处理方法”的方案，其对铜箔产生损伤时，其表现是“层损伤”，即与电极接触的诸层均会损伤；其表现如图1所示。也即，一旦产生损伤，会造成整卷铜箔的报废。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种端部型电热的电解铜箔防翘曲设备及其工作方法。

本申请的技术方案如下：

一种端部型电热的电解铜箔防翘曲设备，包括：第一端盖(100)、第二端盖(200)、设置有卷状铜箔的收卷辊；

所述第一端盖(100)包括：端盖板(101)，所述端盖板(101)的中部设置有穿孔(102)；

所述端盖板(101)包括端盖板本体以及在端盖板本体上设置的若干构成的类圈型电极；每个所述类圈型电极均包括：x个电极(x大于等于10)，x个电极呈环形陈列分布；

若干个类圈型电极的环形陈列的中心、穿孔的圆心为同一点；

所述穿孔与收卷辊的大小适配；

所述第二端盖(200)与所述第一端盖(100)的构造相同。

进一步的设计，端盖板(101)上设置有安装槽，电极安装在所述安装槽内，端盖板面向铜箔的一面齐平。

进一步的设计，第一端盖，包括：端盖板(101)、端盖板连接件(103)、上部夹具导向组件、下部夹具导向组件、螺栓螺母组件；

其中，所述端盖板连接件包括：连接件本体(1031)，在连接件本体上设置有中部通孔(1032)；所述端盖板(101)设置安装在中部通孔(1032)内；

其中，所述上部夹具导向组件与所述下部夹具导向组件的构造相同，即两者采用水平上下镜像设置。

进一步的设计，所述上部夹具导向组件包括：卷状铜箔单部夹具(104)、第一L型杆(105)、第二L型杆(106)、竖向导向板(107)；所述连接件本体(1031)的上侧设置有竖向导向板(107)，在竖向导向板(107)设置有竖向导向槽(108)；卷状铜箔单部夹具(104)为弧形夹具，弧形夹具的两端设置有连接部；卷状铜箔单部夹具(104)的顶端设置有第一L型杆(105)、第二L型杆(106)；第一L型杆(105)、第二L型杆(106)的水平杆的端部穿过竖向导向槽(108)；第一L型杆(105)、第二L型杆(106)的水平杆的端部均设置有螺纹。

进一步的设计，卷状铜箔单部夹具、第一L型杆、第二L型杆之间为可拆卸方式。

进一步的设计，第一L型杆、第二L型杆的竖向杆的端部设置有螺纹，卷状铜箔单部夹具的端部设置有与两个螺纹孔，第一L型杆、第二L型杆的竖向杆能够拧入卷状铜箔单部夹具的螺纹孔内；在使用时，根据卷状铜箔厚度的不同，只需要更换卷状铜箔单部夹具即可。

一种端部型电热的电解铜箔防翘曲设备的工作方法，包括以下步骤：

S100，第一端盖(100)、第二端盖(200)的端盖板均与卷状铜箔接触；

S200，第一端盖(100)、第二端盖(200)的电极通电：“第一端盖(100)的所有电极均为正极，第二端盖(200)的所有电极均为负极”，或者“第一端盖(100)的所有电极均为负极，第二端盖(200)的所有电极均为正极”；

S300，待一定时间后，第一端盖(100)、第二端盖(200)的电极断电；

S400，卷状铜箔的两个端部进行复卷，将铜箔的幅宽方向的两侧的端部边部区域(300)进行切边处理。

进一步的设计，步骤S100，包括以下步骤：

S101，调整第一端盖(100)、第二端盖(200)沿着铜箔幅宽方向的位置：将第一端盖、第二端盖的端盖板穿过收卷辊上，沿着使得端盖板面向卷状铜箔的一面与卷状铜箔接触；

S102，操作第一端盖(100)的上部夹具导向组件、下部夹具导向组件，使得第一端盖(100)的上部夹具导向组件、下部夹具导向组件加紧卷状铜箔，从而限定第一端盖(100)不会移动(端盖不会转动也不会沿着卷状铜箔的幅宽方向移动)；

操作第二端盖(200)的上部夹具导向组件、下部夹具导向组件，使得第二端盖(200)的上部夹具导向组件、下部夹具导向组件加紧卷状铜箔，从而限定第一端盖(100)不会移动(端盖不会转动也不会沿着卷状铜箔的幅宽方向移动)。

进一步的设计，所述的步骤S102，操作第一/第二端盖的上部夹具导向组件、下部夹具导向组件，使得第一/第二端盖的上部夹具导向组件、下部夹具导向组件加紧卷状铜箔的方式为：

上部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具向下、下部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具向上，将卷状铜箔包裹；

上部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具的连接部与下部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具的连接部均设置有水平条形槽，螺栓穿过一侧的上部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具的连接部的水平条形槽以及下部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具的连接部的水平条形槽，利用螺母，即能够实现一侧的上部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具的连接部与上部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具的连接部固定；

采用两组螺栓-螺母组件即可实现两侧的上部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具的连接部与上部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具的连接部固定连接。

本申请的有益效果在于：

第一，本申请的基础构思在于：在铜箔的幅宽的两侧通电(电流沿着铜箔的幅宽方向；而非铜箔的内、外侧，即电流并非沿着卷状铜箔的径向方向)，来降低翘曲；在产生损伤时，其损伤也会产生在卷状铜箔幅宽方向的两侧；在通电结束后，只需要复卷在先切边即可。

第二，在前述基础构思的设计下，常规的想法是：第一端盖100、第二端盖200为一个整体的金属盘，然后两个金属盘在使用时，直接通电即可。但是，上述想法带来的技术偏见在卷状铜箔降低翘曲处理上是错误的。因为那样会带来铜箔加热不均匀。并且，铜箔作为材质很敏感的材料，电流一大就会造成损伤，造成经济损失。因此，铜箔对于电流的均匀性要求甚高。

基于上述认识，本申请的第二个发明点在于：第一端盖100、第二端盖200采用密且分离的电极设置，且每个电极均与电源连接；成为解决前述问题的关键设计。而这一设计是需要克服技术偏见的。

第三，本申请的第三个发明点在于：如图4所示为基础性设计。即设置一筒体(绝缘体)，在筒体的中部设置端盖板101，筒体与卷状铜箔大小适配，筒体与端盖板之间的距离小于等于端部边部区域300的宽度。对此问题，打破了如图4的计技术偏见，提出了如图5～图10的端盖设计。

第四，本申请的第四个发明点在于，本申请提出了一种端部型电热的电解铜箔防翘曲设备的工作方法，包括以下步骤：

S100，第一端盖(100)、第二端盖(200)的端盖板均与卷状铜箔接触：S101，调整第一端盖(100)、第二端盖(200)沿着铜箔幅宽方向的位置：将第一端盖、第二端盖的端盖板穿过收卷辊上，沿着使得端盖板面向卷状铜箔的一面与卷状铜箔接触；S102，操作第一端盖(100)的上部夹具导向组件、下部夹具导向组件，使得第一端盖(100)的上部夹具导向组件、下部夹具导向组件加紧卷状铜箔，从而限定第一端盖(100)不会移动；操作第二端盖(200)的上部夹具导向组件、下部夹具导向组件，使得第二端盖(200)的上部夹具导向组件、下部夹具导向组件加紧卷状铜箔，从而限定第一端盖(100)不会移动；

S200，第一端盖(100)、第二端盖(200)的电极通电：“第一端盖(100)的所有电极均为正极，第二端盖(200)的所有电极均为负极”，或者“第一端盖(100)的所有电极均为负极，第二端盖(200)的所有电极均为正极”；

S300，待一定时间后，第一端盖(100)、第二端盖(200)的电极断电；

S400，卷状铜箔的两个端部进行复卷，将铜箔的幅宽方向的两侧的端部边部区域(300)进行切边处理。

第五，本申请的第五个发明点在于，提出了：S300中，基于通电时间t

所述的通电时间t

附图说明

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

图1是背景技术发现的问题的示意图。

图2是实施例一的卷状铜箔的设计示意图。

图3是实施例一的端盖板101的设计示意图。

图4是初步设计的第一端盖、第二端盖的设计示意图。

图5是实施例一的一种端部型电热的电解铜箔防翘曲设备的设计示意图。

图6是实施例一端盖板连接件、竖向导向板(仅示意了上侧的竖向导向板，未示意下侧的竖向导向板)的三维设计示意。

图7是实施例一的端盖板连接件、竖向导向板的断面示意图。

图8是实施例一的竖向导向板、卷状铜箔单部夹具的断面示意图。

图9是实施例一的上部夹具导向组件/下部夹具导向组件的示意图。

图10是实施例一的上部夹具导向组件、下部夹具导向组件的组合示意图。

附图标记说明如下：

第一端盖100；

第二端盖200；

端盖板101；

穿孔102；

端盖板连接件103，连接件本体1031，中部通孔1032；

卷状铜箔单部夹具104；

第一L型杆105；

第二L型杆106；

竖向导向板107；

竖向导向槽108；

水平条形槽109；

端部边部区域300。

具体实施方式

在先申请“一种电解铜箔降低翘曲量处理设备以及处理方法”的方案，其缺陷是:一旦电压选择不恰当，造成损伤，会导致铜箔整卷失效。因此，方案在实际运用中，电压值选择需要慎之又慎。

对于该问题，项目研发小组人员打破了在先申请带来的技术偏见，提出了：两侧通电的构思。

这一构思的来源是：即使产生损伤，其损伤也会产生在卷状铜箔幅宽方向的两侧；在通电结束后，只需要复卷在先切边即可。

一种端部型电热的电解铜箔防翘曲设备，包括：第一端盖100、第二端盖200；

所述第一端盖100包括：端盖板101，所述端盖板101的中部设置有穿孔102；

所述端盖板101包括端盖板本体(绝缘体)以及在端盖板本体上设置的若干构成的类圈型电极；所述每个类圈型电极均包括：x个电极，x个电极呈环形陈列分布；

若干个类圈型电极的环形陈列的中心、穿孔的圆心为同一点；

所述第二端盖200与所述第一端盖100的构造相同。

端盖板101上设置有安装槽，电极安装在所述安装槽内，端盖板面向铜箔的一面齐平。

本申请的工作方法：

S100，待处理的卷状铜箔缠绕在收卷辊上，将第一端盖100的端盖板穿过收卷辊上，使得端盖板面向卷状铜箔的一面与卷状铜箔接触；将第二端盖200的端盖板穿过收卷辊上，使得端盖板面向卷状铜箔的一面与卷状铜箔接触；

S200，第一端盖100、第二端盖200的电极通电：“第一端盖100的所有电极均为正极，第二端盖200的所有电极均为负极”，或者“第一端盖100的所有电极均为负极，第二端盖200的所有电极均为正极”；

S300，待一定时间后，第一端盖100、第二端盖200的电极断电；

S400，卷状铜箔的两个端部进行复卷，将铜箔的幅宽方向的两侧的端部边部区域300进行切边处理。

第一端盖、第二端盖如何与卷状铜箔固定是二次改进的关键问题。

如图4所示为基础性设计。即设置一筒体(绝缘体)，在筒体的中部设置端盖板101，筒体与卷状铜箔大小适配，筒体与端盖板之间的距离小于等于端部边部区域300的宽度。

二次改进的另外一个技术需求在于：提出一种适用于通用型的端盖。

第一端盖，包括：端盖板101、端盖板连接件103、上部夹具导向组件、下部夹具导向组件、螺栓螺母组件；

其中，所述端盖板连接件包括：连接件本体1031，在连接件本体上设置有中部通孔1032；所述端盖板101设置安装在中部通孔1032内(当卷状铜箔的半径小于端盖板的大小均是适用的)；

其中，所述上部夹具导向组件与所述下部夹具导向组件的构造相同，即两者采用水平上下镜像设置。

对于上部夹具导向组件而言，其构造如下：

所述上部夹具导向组件包括：卷状铜箔单部夹具104(弹性元件)、第一L型杆105、第二L型杆106、竖向导向板107；所述连接件本体1031的上侧设置有竖向导向板107，在竖向导向板107设置有竖向导向槽108；卷状铜箔单部夹具104为弧形夹具，弧形夹具的两端设置有连接部；卷状铜箔单部夹具104的顶端设置有第一L型杆105、第二L型杆106；第一L型杆105、第二L型杆106的水平杆的端部穿过竖向导向槽108；第一L型杆105、第二L型杆106的水平杆的端部均设置有螺纹。

对于下部夹具导向组件而言，下部夹具导向组件包括：卷状铜箔弧形夹具(弹性元件)、第一L型杆、第二L型杆、竖向导向板；所述连接件本体的下侧设置有竖向导向板，在竖向导向板设置有竖向导向槽；卷状铜箔单部夹具为弧形夹具，弧形夹具的两端设置有连接部；卷状铜箔单部夹具的底端设置有第一L型杆、第二L型杆；第一L型杆、第二L型杆的水平杆的端部穿过竖向导向槽；第一L型杆、第二L型杆的水平杆的端部均设置有螺纹。

工作时，上部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具向下、下部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具向上，将卷状铜箔包裹；

上部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具的连接部与下部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具的连接部均设置有水平条形槽109(也可以换为螺栓孔)，螺栓穿过一侧的上部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具的连接部的水平条形槽以及下部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具的连接部的水平条形槽，利用螺母，即可实现一侧的上部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具的连接部与上部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具的连接部固定；

采用两组螺栓-螺母组件即可实现两侧的上部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具的连接部与上部夹具导向组件的卷状铜箔单部夹具的连接部固定连接(通过调节螺栓在水平条形槽109的位置，能够一定程度上调节卷状铜箔单部夹具对铜箔的松紧度)。

进一步的设计，卷状铜箔单部夹具、第一L型杆、第二L型杆之间为可拆卸方式，即第一L型杆、第二L型杆的竖向杆的端部设置有螺纹，卷状铜箔单部夹具的端部设置有与两个螺纹孔，第一L型杆、第二L型杆的竖向杆能够拧入卷状铜箔单部夹具的螺纹孔内；在使用时，根据卷状铜箔厚度的不同，只需要更换卷状铜箔单部夹具即可。

与在先申请“一种电解铜箔降低翘曲量处理设备以及处理方法”类似，对电压-时间的理论分析如下：

对于铜箔而言，在时间从0～t

R

U表示电压，单位为V；

本申请的电阻与在先申请“一种电解铜箔降低翘曲量处理设备以及处理方法”不同，T温度下的电阻R

ρ

F

ρ

ρ

a表示电阻的温度系数，一般取0.4％；

T表示温度，单位为℃；

r

r

铜箔从温度T

Q

c表示铜的比热容，单位为：J/(kg·℃)；

m表示卷状铜箔的质量，单位为kg。

不考虑电流产生热量的损失，即认为电流产生的热量均用于铜箔温度的上升；即满足：

Q

对Q

再结合下面两式：

ρ

可得出：铜箔通电t时间后，铜箔的温度能从T

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。