极片辊压装置和极片辊压方法

摘要

本发明涉及一种极片辊压装置和极片辊压方法，其中极片辊压装置包括第一极耳延展机构、辊压机构、第二极耳延展机构、放卷机构和收卷结构。第一极耳延展机构和第二极耳延展机构放置在极片的走带路径上，且第一极耳延展机构和第二极耳延展机构分别设置在辊压机构的相对两侧。第一极耳延展机构用于对辊压前的极片的极耳区进行延展，第二极耳延展机构用于对辊压后的极片的极耳区进行二次延展。辊压机构用于对极片的涂膜区和极耳区进行辊压，放卷机构用于设置极片，收卷机构用于收卷极片。本发明的极片辊压装置通过第一极耳延展机构和所述第二极耳延展机构替代机械的拉伸机构，能够准确控制辊压前和辊压后极耳区的延展量。

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体地涉及一种极片辊压装置和极片辊压方法。

背景技术

锂电池极片的生产过程包括搅拌、涂布、辊压、分切极耳等工序。其中，锂电池极片分为涂膜区和极耳区，涂膜区的厚度高于极耳区的厚度，在辊压过程中，涂膜区紧贴着轧辊，在轧辊的压力下涂膜区的箔材延展较大，而极耳区处于悬浮状态，在轧辊的压力下极耳区的箔材延展较小，涂膜区和极耳区的延展不一致容易造成两者的结合部产生褶皱。

专利CN212708163U公布了一种锂电池极片辊压装置，其通过在辊压前设置极耳区磁感加热机构，同时结合辊压前后的极耳拉伸机构实现对极耳区的延展从而改善辊压极片涂膜区与极耳区延展不一致导致极片皱褶、断带等问题。但是此种方案无法准确控制辊压前后极耳区的延展量依然存在明显的极片褶皱的问题，且机械的极耳拉伸机构的保留导致辊压断带情况依然较多。

因此，亟需一种能够准确控制辊压前后极耳延展量且避免机械极耳拉伸机构导致的辊压断带的极片辊压装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种极片辊压装置，能够准确控制辊压前后极耳延展量且避免机械的极耳拉伸机构导致的延展不一致、残留应力大、明显褶皱等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种极片辊压装置，包括第一极耳延展机构、辊压机构、第二极耳延展机构、放卷机构和收卷结构；所述第一极耳延展机构和所述第二极耳延展机构放置在所述极片的走带路径上，且所述第一极耳延展机构和所述第二极耳延展机构分别设置在所述辊压机构的相对两侧，所述第一极耳延展机构用于对辊压前的所述极片的极耳区进行延展，所述第二极耳延展机构用于对辊压后的所述极片的极耳区进行二次延展；所述辊压机构放置在所述极片的走带路径上，用于对所述极片的涂膜区和极耳区进行辊压；所述放卷机构位于所述第一极耳延展机构的上游，用于设置极片，所述收卷机构位于所述第二极耳延展机构的下游，用于收卷极片。

在本发明的一实施例中，所述辊压机构包括第一辊压辊和第二辊压辊，所述第一辊压辊和第二辊压辊相对设置，所述极片的涂膜区和极耳区从所述第一辊压辊和所述第二辊压辊之间经过。

在本发明的一实施例中，所述第一极耳延展机构和所述第二极耳延展机构为非接触式磁感加热机构，用于通过电磁感应加热所述极片的极耳区以提高极耳区的延展性。

在本发明的一实施例中，所述非接触式磁感加热机构包括间隔分布的第一加热板和第二加热板，所述第一加热板和所述第二加热板之间的间隔距离可以调节设置。

在本发明的一实施例中，还包括：第一张力控制机构，位于所述放卷结构和所述第一极耳延展机构之间，用于控制所述极片的放卷张力；第二张力控制机构，位于所述第二极耳延展机构和所述收卷结构之间，用于控制所述极片的收卷张力。

在本发明的一实施例中，还包括：第一主传动机构，位于所述放卷机构和所述第一极耳延展机构之间；第二主传动机构，位于所述第二极耳延展机构和所述收卷机构之间。

在本发明的一实施例中，所述第一主传动机构和所述第二主传动机构分别包括相对设置的主动辊和胶压辊，所述极片从所述主动辊和所述胶压辊之间经过，所述主动辊用于带动所述极片按设定的速度走带，所述的胶压辊用于配合所述主动辊走带，同时用于张力隔断。

在本发明的一实施例中，还包括：测厚机构，位于所述第二极耳延展机构的下游，用于实时监控辊压后所述极片的厚度。

在本发明的一实施例中，还包括：第一纠偏机构，位于所述放卷机构和所述第一极耳延展机构之间，用于控制所述极片的放卷对齐度；第二纠偏机构，位于所述第二极耳延展机构和所述收卷机构之间，用于控制所述极片的收卷对齐度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种极片辊压方法，包括：带动极片走带；对所述极片的极耳区进行辊压前延展处理；对所述极片的涂膜区和极耳区进行辊压处理；对经过辊压处理后的所述极片的极耳区进行辊压后延展处理。

在本发明的一实施例中，分别设置所述辊压前延展处理和所述辊压后延展处理的功率和温度，使得所述辊压前延展处理控制总延展量的5％～22％，所述辊压后延展处理控制总延展量的78％～95％。

在本发明的一实施例中，所述辊压前延展处理的功率设置为0.5～8.0kw，温度设置为60～120℃；所述辊压后延展处理的功率设置为3.0～16.0kw，温度设置为100～300℃。

在本发明的一实施例中，首先按照1.0～5.0m/min的速度带动极片走带，待所述辊压前延展处理的温度和所述辊压后延展处理的温度升至设定温度后，按照60～100m/min的速度带动极片走带。

在本发明的一实施例中，通过非接触式磁感加热机构进行所述辊压前延展处理，和/或，通过非接触式磁感加热机构进行所述辊压后延展处理。

在本发明的一实施例中，调整所述非接触式磁感加热机构与所述极片的极耳区的垂直距离为0.5～20mm，与所述极片的涂膜区的水平距离为 0～3.0mm。

在本发明的一实施例中，还包括提前5～60秒关闭所述非接触式磁感加热机构，再停止极片走带。

本发明的极片辊压装置通过在辊压机构前后分别设置第一极耳延展机构和所述第二极耳延展机构替代机械的拉伸机构，能够准确控制辊压前和辊压后极耳区的延展量，同时能避免机械的极耳拉伸机构导致的延展不一致、残留应力大、明显褶皱等问题。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是本发明一实施例的极片的结构示意图；

图2是本发明一实施例的极片辊压装置的结构示意图；

图3是本发明一实施例的非接触式加热机构的正视图；

图4是图3所示的非接触式加热机构的侧视图；

图5是本发明一实施例的极耳区延展局部放大示意图；

图6是本发明一实施例的极片辊压方法的流程示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

以下，基于附图对本发明的实施例加以说明。但是，以下所示的实施例是用于将本发明的技术思想具体化的极片辊压装置和极片辊压方法的例示，本发明的极片辊压装置和极片辊压方法并不特定为以下的内容。进而，本说明书是为了容易理解权利要求的范围，将对应于实施例所示的构件的编号赋予“权利要求书”及“发明内容”栏中所示的构件。但是，绝非将权利要求中所示的构件特定为实施例的构件。特别是记载于实施例的构成构件的尺寸、材质、形状、及其相对的配置等，如无特定的记载，则其意图并不是将本发明的范围只限定于此，只不过为说明例。

然而，各附图所示的构件的尺寸或位置关系等有时为了明确说明而有夸张。进而，在以下的说明中，对于相同的名称、符号，表示相同或同质的构件，适宜省略其详细说明。进而，构成本发明的各要素可以是以相同的构件构成多个要素从而以一个构件兼用多个要素的形态，相反地也可以是由多个构件分担一个构件的功能来实现。另外，在一部分实施例、实施方式中说明的内容也可利用于其它的实施例、实施方式等。另外，在本说明书中，“上”并不限于与上表面接触而形成的情况，也包含分隔地形成于上方的情况，还以也包含层与层之间存在有介在层的含义而使用。

图1是本发明一实施例的极片10的结构示意图。如图1所示，在极片生产过程中，通过在箔材中间位置覆盖涂膜材料形成涂膜区101，而在箔材两侧的留白区通过激光切技术切割一部分箔材从而形成极耳区102a和极耳区102b。涂膜区101的厚度大于极耳区102a和极耳区102b的厚度。在辊压过程中，涂膜区101紧贴着轧辊，在轧辊的压力下涂膜区101的箔材延展较大，而极耳区102a和极耳区102b处于悬浮状态，在轧辊的压力下极耳区102a和极耳区102b的箔材延展较小，涂膜区101、极耳区102a和极耳区102b的延展不一致容易造成两者的结合部产生褶皱。

图2是本发明一实施例的极片辊压装置200的结构示意图。如图2所示，锂电池极片辊压装置200包括第一极耳延展机构22、辊压机构23、第二极耳延展机构24、放卷机构21和收卷结构25。第一极耳延展机构22和第二极耳延展机构24放置在极片10的走带路径上，且第一极耳延展机构 22和第二极耳延展机构24分别设置在辊压机构24的相对两侧。第一极耳延展机构22用于对辊压前的极片10的极耳区进行延展。第二极耳延展机构24用于对辊压后的极片10的极耳区进行二次延展。辊压机构23放置在极片10的走带路径上，用于对极片10的涂膜区和极耳区进行辊压。放卷机构21位于第一极耳延展机构22的上游，用于设置极片。收卷机构25位于第二极耳延展机构24的下游，用于收卷极片。

在本实施例中，辊压机构23包括第一辊压辊231和第二辊压辊232。第一辊压辊231和第二辊压辊232相对设置。极片10的涂膜区和极耳区从第一辊压辊231和第二辊压辊232之间经过，以减小极片10的厚度以及提高电池的能量密度。

在一些实施例中，第一极耳延展机构22和第二极耳延展机构24为非接触式磁感加热机构，用于通过电磁感应加热极片的极耳区的箔材以提高极耳区的延展性。图3是本发明一实施例的非接触式磁感加热机构300的正视图。图4是图3所示的非接触式磁感加热机构300的侧视图。图5是本发明一实施例的极耳区延展局部放大示意图。参考图3-5所示，非接触式磁感加热机构300包括高频磁感加热器30和第一加热装置31。第一加热装置31包括第一加热板311、第二加热板312和第一支架313。第一加热板311和第二加热板312的一端连接在第一支架313上，第一加热板311 和第二加热板312可以在第一方向D1上活动。高频磁感加热器30过马达转动带动第一支架313转动，进而带动第一支架313上的第一加热板311 和第二加热板312绕极片10的极耳区102a转动，通过电磁感应加热极耳区102a，以提高极耳区102a的延展性，同时消除极耳区102a箔材延展残余应力。在本实施例中，非接触式磁感加热机构300还包括高频磁感加热器32和第二加热装置33。第二加热装置33包括第三加热板331、第四加热板332和第二支架333。第三加热板331和第四加热板332的一端连接在第二支架333上，第三加热板331和第四加热板332可以在第一方向D1 上活动。高频磁感加热器32过马达转动带动第二支架333转动，进而带动第二支架333上的第三加热板331和第四加热板332绕极片10的极耳区 102b转动，通过电磁感应加热极耳区102b，以提高极耳区102b的延展性，同时消除极耳区102b箔材延展残余应力。

如图3所示，非接触式磁感加热机构300还包括位置调整装置34和位置调整装置35。位置调整装置34用于调整第一加热板311和第二加热板 312与极耳区102a在第一方向D1(图中垂直方向)上的距离，以及与涂膜区101在第二方向D2(图中水平方向)上的距离。其中第一方向D1垂直于第二方向D2。位置调整装置35用于调整第三加热板331和第四加热板332 与极耳区102b在第一方向D1上的距离，以及与涂膜区101在第二方向D2 上的距离。在一些实施例中，如图5所示，第一加热板311与极耳区102a 的正面(图中为上表面)在第一方向D1上的距离S1为0.5～20mm，第二加热板312与极耳区102a的反面(图中为下表面)在第一方向D1上的距离 S2与距离S1相等。第一加热板311和第二加热板312与涂膜区101在第二方向D2上的距离S3为0～3.0mm。第三加热板331与极耳区102b的正面(图中为上表面)在第一方向D1上的距离S4为0.5～20mm，第四加热板332与极耳区102b的反面(图中为下表面)在第一方向D1上的距离S5与距离S4 相等。第三加热板331和第四加热板332与涂膜区101在第二方向D2上的距离S6为0～3.0mm。

为了便于进一步理解本发明的极片辊压装置200，下面以第一极耳延展结构和第二极耳延展结构为非接触式磁感加热机构300为例，详细说明极片辊压装置200的使用步骤：首先将待辊压的极片10设置到放卷结构21上；牵引极片10依次经过第一极耳延展结构22、辊压机构23和第二极耳延展结构24，然后将极片10设置到收卷机构25；调整第一极耳延展结构22和第二极耳延展结构24与极片10的极耳区102a和极耳区102b的垂直距离以及与涂膜区101的水平距离；分别设置第一极耳延展结构22和第二极耳延展结构24的功率和温度参数；极片10按照1.0～5.0m/min的速度走带；开启第一极耳延展结构22和第二极耳延展结构24；待第一极耳延展结构22和第二极耳延展结构24温度升至设定温度后，极片提高至60～100m/min的速度走带；极片辊压装置200需要停机时，先提前5～60秒关闭第一极耳延展结构 22和第二极耳延展结构24，然后再关闭整个极片辊压装置200。

如图2所示，在本发明的一实施例中，辊压装置200还包括测厚机构 26。测厚机构26位于第二极耳延展机构24的下游，用于实时监控辊压后极片10的厚度。

在一些实施例中，辊压装置200还包括第一张力控制机构271和第二张力控制机构272。第一张力控制机构271位于放卷结构21和第一极耳延展机构22之间。第一张力控制机构271用于控制极片10的放卷张力。第二张力控制机构272位于第二极耳延展机构24和收卷结构25之间。第二张力控制机构272用于控制极片10的收卷张力。

在本发明的一实施例中，辊压装置200还包括第一主传动机构281和第二主传动机构282。第一主传动机构281位于放卷结构21和第一极耳延展机构22之间。进一步地，在本实施例中，第一主传动机构281位于第一张力控制机构271和第一极耳延展机构22之间。第二主传动机构282位于第二极耳延展机构24和收卷结构25之间。进一步地，在本实施例中，第二主传动机构282位于测厚机构26和收卷结构25之间。如图2所示，在一些实施例中，第一主传动机构281包括主动辊281a和胶压辊281b，主动辊281a用于带动极片10按设定速度走带，胶压辊281b既用于配合主动辊 281a带动极片10按设定速度走带也用于张力隔断。胶压辊281b对极片10 上的张力分区隔断，防止同一区张力不一致导致极片断裂。第二主传动机构282包括主动辊282a和胶压辊282b。第二主传动机构282与第一主传动机构281结构相同，在此不再赘述。

在本发明的一实施例中，辊压装置200还包括第一纠偏机构291和第二纠偏机构292。第一纠偏机构291位于放卷结构21和第一极耳延展机构22之间。进一步地，第一纠偏机构291位于第一主传动机构281和第一极耳延展机构22之间。第一纠偏机构291用于控制极片10的放卷对齐度。第二纠偏机构292位于第二极耳延展机构24和收卷结构25之间。进一步地，第二纠偏机构292位于第二主传动机构282和第二张力控制机构272 之间。第二纠偏机构292用于控制极片10的收卷对齐度。

本发明的极片辊压装置通过第一磁感加热机构和第二磁感加热机构替代机械的拉伸机构，能够准确控制辊压前和辊压后极耳区的延展量，同时能避免机械的极耳拉伸机构导致的延展不一致、残留应力大、明显褶皱等问题。

本发明还提供一种极片辊压方法，极片辊压方法可以通过前文的极片辊压装置实现。因此，关于前文的极片辊压装置的详细说明皆可以用来说明本发明的极片辊压方法，在此，不再赘述。极片辊压方法也通过其他极片辊压装置实现，本申请对极片辊压方法实现的结构不作限制。

图6是本发明一实施例的极片辊压方法600的流程示意图。这一方法可以在前述实施例的装置及其变形的实施例中实施。如图6所示，极片辊压方法600包括如下步骤：

步骤S601：带动极片走带；

步骤S602：对极片的极耳区进行辊压前延展处理；

步骤S603：对极片的涂膜区和极耳区进行辊压处理；

步骤S604：对经过辊压处理后的极片的极耳区进行辊压后延展处理。

在一些实施例中，极片辊压方法600还包括分别设置辊压前延展处理和辊压后延展处理的功率和温度，使得辊压前延展处理控制总延展量的 5％～22％，辊压后延展处理控制总延展量的78％～95％。

在一些实施例中，辊压前延展处理的功率设置为0.5～8.0kw，温度设置为60～120℃；辊压后延展处理的功率设置为3.0～16.0kw，温度设置为 100～300℃。

在一些实施例中，在步骤S601中，首先按照1.0～5.0m/min的速度带动极片走带，待辊压前延展处理的温度和辊压后延展处理的温度升至设定温度后，按照60～100m/min的速度带动极片走带。

在一些实施例中，在步骤S602中，通过非接触式磁感加热机构对极片的极耳区进行辊压前延展处理；在步骤S603中，通过非接触式磁感加热机构对经过辊压处理后的极片的极耳区进行辊压后延展处理。

在一些实施例中，极片辊压方法600还包括调整非接触式磁感加热机构与极片的极耳区的垂直距离为0.5～20mm，与极片的涂膜区的水平距离为 0～3.0mm。

在一些实施例中，极片辊压方法600还包括提前5～60秒关闭非接触式磁感加热机构，再停止极片走带。

在方法实施的细节可参考前文的装置实施例，在此不再详细展开。

本发明的极片辊压方法通过辊压前延展处理和辊压后延展处理，能避免单次的极耳延展导致的延展过大或延展过小的问题；同时通过分别设置辊压前延展处理和辊压后延展处理的功率和温度，能够准确控制辊压前和辊压后极耳区的延展量。

尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本发明实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本发明披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本发明实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本发明对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本发明一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。