鋰電池涂布供料系統(tǒng)及其涂布方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鋰電池領域。本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種能夠有效提高涂布膜片質量的鋰電池涂布供料系統(tǒng)及其涂布方法，進而有效提高電池質量，降低生產(chǎn)成本。鋰電池涂布供料系統(tǒng)，包括漿料桶、螺桿泵及涂頭，漿料桶上方設置有漿料桶蓋，漿料桶下方側壁設有漿料桶閥門，螺桿泵包括螺桿泵進料口及螺桿泵出料口，漿料桶閥門與螺桿泵進料口相連，螺桿泵出料口通過管道與過濾器相連，過濾器又通過管道與涂頭相連。本發(fā)明的有益效果是：結構簡單，可有效改善涂布膜片面密度、外觀異常問題；方法易于控制及實現(xiàn)，能夠有效提高膜片面密度的均一性，并降低膜片外觀不良率。本發(fā)明適用于鋰電池制造領域。
【專利說明】鋰電池涂布供料系統(tǒng)及其涂布方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰電池領域，尤其涉及一種鋰電池涂布供料系統(tǒng)及其涂布方法。
【背景技術】
[0002]在鋰電池制造過程中，涂布工序主要是將電池漿料均勻分布在集流體，并烘干制成膜片。膜片的質量包括其面密度與外觀，都直接影響鋰電池的電性能和安全性能。目前主要的涂布方式有擠壓涂布和轉移涂布。
[0003]I)在擠壓涂布生產(chǎn)過程中，漿料泵與漿料桶相連，漿料桶中儲存有漿料，漿料由漿料泵注入涂頭，新注入涂頭內(nèi)的漿料將原來在涂頭內(nèi)的漿料從噴嘴擠出并涂布在待涂布的基材上。而膜片面密度主要受漿料泵向涂頭注入的漿料重量的影響。
[0004]2)在轉移涂布生產(chǎn)過程中，使用氣動泵將漿料打入漿料槽，涂布輥轉動帶動漿料，漿料經(jīng)過刮刀和涂布輥之間的間隙勻化，再轉移至待涂布的基材上。膜片面密度主要受刮刀和涂布輥之間的間隙，以及漿料槽液位的影響。
[0005]在實際生產(chǎn)過程中，涂布供料系統(tǒng)中的漿料桶的液面波動也會影響漿料泵的泵料重量。且由于電池漿料中含一些較大顆粒，這些較大顆粒可能會造成膜片表面產(chǎn)生劃痕和凸點等不良，此外，如果這些顆粒發(fā)生聚集，就會阻塞過濾器和導管，造成泵料量降低，膜片面密度下降。
[0006]涂布過程中所需的涂頭由上涂模、下涂模和芯片組裝而成，利用涂頭的噴嘴在待涂布的基材涂布形成膜片，進行具體的涂布操作。其芯片的厚度決定了涂頭中漿料所在的條縫的厚度，條縫的厚度與漿料的粘度相適應，才能保證涂布膜片面密度在橫向的均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種能夠有效提高涂布膜片質量的鋰電池涂布供料系統(tǒng)及其涂布方法，進而有效提高電池質量，降低生產(chǎn)成本。
[0008]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:鋰電池涂布供料系統(tǒng)，包括漿料桶、螺桿泵及涂頭，漿料桶上方設置有漿料桶蓋，漿料桶下方側壁設有漿料桶閥門，螺桿泵包括螺桿泵進料口及螺桿泵出料口，漿料桶閥門與螺桿泵進料口相連，螺桿泵出料口通過管道與過濾器相連，過濾器又通過管道與涂頭相連。
[0009]具體的，所述過濾器包括過濾器進料口及過濾器出料口，螺桿泵出料口通過管道與過濾器進料口相連，過濾器出料口通過管道與涂頭相連，過濾器進料口設有進料壓力計，過濾器出料口設有出料壓力計。
[0010]具體的，本系統(tǒng)還包括液位計，所述液位計設置于漿料桶的上部或漿料桶蓋上。
[0011]優(yōu)選的，所述涂頭包括芯片，芯片厚度為0.1mm?3mm。
[0012]優(yōu)選的，所述涂頭包括噴嘴，噴嘴與待涂布的基材的間隙為0.1mm?1mm。
[0013]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的另一技術方案是:鋰電池涂布供料系統(tǒng)的涂布方法，包括以下步驟:[0014]A.向漿料桶中加入漿料；
[0015]B.開啟漿料桶下方側壁的漿料桶閥門，漿料通過螺桿泵進料口進入螺桿泵；
[0016]C.啟動螺桿泵，漿料經(jīng)過過濾器過濾后進入涂頭，通過擠壓涂布方式對待涂布的基材進行涂布。
[0017]具體的，步驟A中的漿料桶的上部設有液位計，液位計的液位高度波動為±2cm以內(nèi)。
[0018]優(yōu)選的,步驟C中涂布時的涂布速度為lm/min~30m/min。
[0019]優(yōu)選的，步驟A中漿料的漿料固含量為30%~80%。
[0020]作為上述技術方案的優(yōu)選方案，步驟C中的螺桿泵轉速為IOrpm~500rpm。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:結構簡單，可有效改善涂布膜片面密度、外觀異常問題?’方法易于控制及實現(xiàn)，能夠有效提高膜片面密度的均一性，并降低膜片外觀不良率。本發(fā)明適用于鋰電池制造領域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的鋰電池涂布供料系統(tǒng)的結構示意圖；
[0023]其中，I為漿料桶，2為液位計，3為漿料桶蓋，4為漿料桶閥門，5為螺桿泵進料口，6為螺桿泵，7為螺桿泵出料口，8為進料壓力計，9為過濾器進料口，10為過濾器，11為過濾器出料口，12為出料壓力計，13為管道，14為涂頭，15為噴嘴，16為芯片。`【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖及實施例，詳細描述本發(fā)明的技術方案。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明的鋰電池涂布供料系統(tǒng)，包括漿料桶1、螺桿泵6及涂頭14，漿料桶I上方設置有漿料桶蓋3，漿料桶I下方側壁設有漿料桶閥門4，螺桿泵6包括螺桿泵進料口 5及螺桿泵出料口 7，漿料桶閥門4與螺桿泵進料口 5相連，螺桿泵出料口 7通過管道與過濾器10相連，過濾器10又通過管道與涂頭14相連。本系統(tǒng)的涂頭14適用于擠壓涂布過程，包括噴嘴15和芯片16。
[0026]通過本系統(tǒng)的過濾器10能夠過濾掉漿料中較大顆粒，避免較大顆粒造成膜片表面產(chǎn)生劃痕和凸點等不良，此外，可以避免較大顆粒聚集后發(fā)生的阻塞過濾器和導管而影響膜片面密度的現(xiàn)象，能夠有效降低外觀不良膜片的數(shù)量。
[0027]此外，也可將涂頭14換為漿料槽，使本涂布供料系統(tǒng)也能用于轉移涂布。
[0028]本系統(tǒng)利用螺桿泵6將漿料送入涂頭14中，以完成供料工作。具體而言，在漿料桶I中加入漿料，漿料桶I上部設置帶液位計2的漿料桶蓋3。加入漿料后，給漿料桶I蓋上漿料桶蓋3，開啟漿料桶I下方側壁的漿料桶閥門4，啟動螺桿泵6，漿料經(jīng)過過濾器10過濾后進入涂頭14。通過升高或降低螺桿泵6的轉速，升高或降低擠壓涂布膜片的面密度?？蓪⒙輻U泵6的轉速設為一合適值，使?jié){料的液位高度保持穩(wěn)定，消除漿料液位變化對轉移涂布膜片面密度造成的不良影響。
[0029]過濾器10包括過濾器進料口 9及過濾器出料口 11，螺桿泵出料口 7通過管道與過濾器進料口 9相連，過濾器出料口 11通過管道13與涂頭14相連，過濾器進料口 9設有進料壓力計8，過濾器出料口 11設有出料壓力計12，以使得實時監(jiān)控過濾器進料口 9與過濾器出料口 11的壓力差。此外，進料壓力計8設置于螺桿泵出料口 7與過濾器進料口 9之間的管道上；同理，出料壓力計12可設置于與過濾器出料口 11連接的管道上。當進料壓力計
8和出料壓力計12的壓力差變大時，說明過濾器10已經(jīng)堵塞，此時應更換過濾器10，避免造成膜片面密度下降。
[0030]可選擇漿料桶I的容積為20L，螺桿泵6的每轉泵料量為23mL，管道13為不銹鋼管道，圖中的螺桿泵出料口 7與過濾器10的過濾器進料口 9之間也可以連接有管道。
[0031]此外，可以在漿料桶I的上部或漿料桶蓋3上設置液位計2，根據(jù)液位計2顯示的漿料液面高度來判斷是否需要向漿料桶I內(nèi)加入漿料，避免液位過高或過低造成膜片面密度波動。
[0032]本系統(tǒng)通過增加液位計2、進料壓力計8及出料壓力計12，可有效實現(xiàn)對涂布條件的控制，提高膜片面密度的均一性，并降低膜片外觀不良率。
[0033]考慮到芯片16過薄會造成膜片產(chǎn)生劃痕，涂布間隙區(qū)帶料，而芯片16過厚會造成膜片橫向面密度均勻性變差，因此所述芯片16厚度為0.1mm?3mm。
[0034]鑒于噴嘴15與待涂布的基材的間隙過小會造成膜片表面出現(xiàn)劃痕，過大會造成膜片拖尾變長；因此所述噴嘴15與待涂布的基材的間隙為0.1mm?1mm。
[0035]本發(fā)明的另一技術方案為鋰電池涂布供料系統(tǒng)的涂布方法，包括以下步驟:
[0036]A.向漿料桶I中加入漿料；
[0037]B.開啟漿料桶I下方側壁的漿料桶閥門4，漿料通過螺桿泵進料口 5進入螺桿泵6 ；
[0038]C.啟動螺桿泵6，漿料經(jīng)過過濾器10過濾后進入涂頭14，通過擠壓涂布方式對待涂布的基材進行涂布。
[0039]在擠壓涂布的工藝過程，即將漿料從涂頭的噴嘴加壓擠出，在噴嘴與基材之間形成膜片。
[0040]步驟A中的漿料桶I的上部設有液位計2，可通過液位計顯示漿料桶中的漿料高度，根據(jù)液位計顯示的液位高度來判斷是否向漿料桶中加料，液位計的液位高度波動為±2cm以內(nèi)，以便得到面密度均一性高的膜片。
[0041]鑒于涂布時涂布速度過低會造成膜片出現(xiàn)裂紋，過高則膜片烘干不徹底；步驟C中涂布時的涂布速度為lm/min?30m/min。
[0042]而轉移涂布是目前國內(nèi)鋰電行業(yè)成熟的涂布方式，一般轉移涂布的涂布速度(8m/min，而國內(nèi)廣泛使用的擠壓涂布的涂布速度< 15m/min，本方法中涂布速度范圍I?30m/min，比現(xiàn)有技術的范圍大，在實際操作中更容易控制，擴大使用范圍。
[0043]為了使得漿料的流動性好，提高膜片面密度的均勻性，步驟A中漿料的漿料固含量為30%?80%，漿料固含量低于30%時液體成分的蒸發(fā)變得困難，漿料固含量高于80%時，漿料的流動性降低，膜片面密度均勻性變差。
[0044]為了使得膜片面密度均勻，步驟C中的螺桿泵轉速為IOrpm?500rpm，在擠壓涂布，使用鋰電池涂布供料系統(tǒng)向涂頭泵料，通過改變螺桿泵的轉速來改變泵料量，進而調高或調低膜片面密度。
[0045]如將涂頭14置換為漿料槽，則可以將本系統(tǒng)用于轉移涂布中。在使用本系統(tǒng)向漿料槽進行轉移涂布的泵料，根據(jù)漿料消耗速度調整泵速，使?jié){料槽液位高度保持不變，消除漿料槽液位變化對膜片面密度造成的不良影響。[0046]通過觀察進料壓力計8及出料壓力計12的壓力值之差可監(jiān)測過濾器是否堵塞，若壓力值之差超過放入漿料時的初始值，更換過濾器。[0047]上述方法通過控制漿料桶液面高度、涂頭芯片厚度、涂頭噴嘴與基材的間隙、涂布速度、漿料的固含量、漿料的顆粒度、螺桿泵的泵料量等因素，能夠實現(xiàn)對膜片面密度和外觀的控制，可以使得涂布出的膜片面密度波動在±1%以內(nèi)，得到重量均一性高的膜片，膜片無外觀不良。[0048]實施例1[0049]使用本發(fā)明的涂布供料系統(tǒng)向涂頭供料，漿料固含量為50%，粘度為70000mPa.s的LiFePO4漿料，以厚度為20 μ m的鋁箔做待涂布的基材，涂布目標面密度即膜片的面密度設為297±2.9mg/1500mm2。涂布條件為:涂布速度10m/min，芯片厚度0.9mm，漿料液面高度為30cm±2cm，泵速32.5rpm，進料壓力計8與出料壓力計12所顯示的壓力差為0.1MPa，按所述條件進行涂布，膜片寬度為570mm，取啟動后的10片膜片，每片膜片按I~10依次編號，每片膜片橫向取6個面積為1500mm2的圓片稱重。[0050]檢測結果:膜片面密度見表1。[0051]表1實施例1的膜片面密度
【權利要求】
1.鋰電池涂布供料系統(tǒng)，包括漿料桶(I)、螺桿泵(6)及涂頭(14)，漿料桶(I)上方設置有漿料桶蓋(3 )，漿料桶(I)下方側壁設有漿料桶閥門(4 )，螺桿泵(6 )包括螺桿泵進料口(5 )及螺桿泵出料口( 7 )，漿料桶閥門(4 )與螺桿泵進料口( 5 )相連，其特征在于，螺桿泵出料口(7)通過管道與過濾器(10)相連，過濾器(10)又通過管道與涂頭(14)相連。
2.如權利要求1所述的鋰電池涂布供料系統(tǒng)，其特征在于，所述過濾器(10)包括過濾器進料口(9)及過濾器出料口(11)，螺桿泵出料口(7)通過管道與過濾器進料口(9)相連，過濾器出料口(11)通過管道(13)與涂頭(14)相連，過濾器進料口(9)設有進料壓力計(8)，過濾器出料口(11)設有出料壓力計(12)。
3.如權利要求1或2所述的鋰電池涂布供料系統(tǒng)，其特征在于，還包括液位計(2)，所述液位計(2 )設置于漿料桶(I)的上部或漿料桶蓋(3 )上。
4.如權利要求1所述的鋰電池涂布供料系統(tǒng)，其特征在于，所述涂頭(14)包括芯片(16),芯片(16)厚度為0.1mm?3mm。
5.如權利要求1所述的鋰電池涂布供料系統(tǒng)，其特征在于，所述涂頭(14)包括噴嘴(15),噴嘴(15)與待涂布的基材的間隙為0.1mm?1_。
6.基于權利要求1的鋰電池涂布供料系統(tǒng)的涂布方法，其特征在于，包括以下步驟: A.向漿料桶(I)中加入漿料； B.開啟漿料桶(I)下方側壁的漿料桶閥門(4)，漿料通過螺桿泵進料口(5)進入螺桿泵(6)； C.啟動螺桿泵(6)，漿料經(jīng)過過濾器(10)過濾后進入涂頭(14)，通過擠壓涂布方式對待涂布的基材進行涂布。
7.如權利要求6所述的鋰電池涂布供料系統(tǒng)的涂布方法，其特征在于，步驟A中的漿料桶(I)的上部設有液位計(2)，液位計(2)的液位高度波動為±2cm以內(nèi)。
8.如權利要求6所述的鋰電池涂布供料系統(tǒng)的涂布方法，其特征在于，步驟C中涂布時的涂布速度為lm/min?30m/min。
9.如權利要求6所述的鋰電池涂布供料系統(tǒng)的涂布方法，其特征在于，步驟A中漿料的漿料固含量為30%?80%。
10.如權利要求6所述的鋰電池涂布供料系統(tǒng)的涂布方法，其特征在于，步驟C中的螺桿栗轉速為IOrpm?500rpm。
【文檔編號】B05C11/10GK103551286SQ201310573159
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權日:2013年11月15日
【發(fā)明者】張森, 耿鐵成, 喻洋, 肖艷, 白潁, 聶雙 申請人:四川長虹電源有限責任公司