CN210816709U - 一种电池极片辊压冷热处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池极片生产工艺用装置，公开了一种电池极片辊压冷热处理系统，其技术方案包括放卷装置、加热装置、辊压装置、辊冷装置和收卷装置；放卷装置向后放卷未辊压的极片，加热装置位于放卷装置的下游以加热极片；辊压装置位于加热装置下游，包括两个辊压极片的压辊；两压辊相平行且转动同步；辊冷装置包括至少四个冷却环，四个冷却环分别抵接于两压辊的两端面，且冷却环内设有冷却空腔，冷却空腔内充有低于极片温度的冷却液；收卷装置位于辊压装置的下游以收卷辊压后的极片，对压辊的轻微变形进行抵消校正，减少极片的厚度发生偏差的可能以及偏差程度，继而提高以及稳定产品质量。

Description

一种电池极片辊压冷热处理系统

技术领域

本实用新型涉及电池极片生产工艺用装置，特别涉及一种电池极片辊压冷热处理系统。

背景技术

极片辊压是目前电池极片的生产工艺当中一个十分关键的工序，其基本原理就是通过上下圆辊加压改变涂层厚度，以改变涂层孔隙骨架，进而提升电池性能的一个过程。当下极片辊压操作时包括有辊压机在内的设备完成达到，现有辊压机包括有两贴合相切的压辊。

如附图1和附图2所示，极片9穿在两个压辊41之间受到压迫进而实现辊压，本申请附图中为体现极片9存在便于示意，将极片9厚度放大，实际极片9厚度为微米级。然而现有辊压机为使两个压辊41挤压极片9而对施压压力，压力作用位置位于压辊41的两端，由此压辊41在使用过程中其存在变形。

如附图2所示，图中为两压辊41之间的间隙变形趋势情况，其中较疏的虚线为现有两压辊41相近一侧的轮廓线。轻微变形为压辊41外周面向轴心方向发生凹陷，且轻微变形自压辊41两端沿轴心向中心方向，外周面上轻微变形凹陷变形程度逐渐增大。另外此处附图2中为体现轻微变形的存在，故而将其凹陷程度放大，实际轻微变形使得压辊41外周末直径缩减量为微米级，图中间隙大小尺寸仅体现对比前后的变化趋势。

该轻微变形在于对于辊压机在进行其他工艺生产如包塑膜、厚度大于10μm的聚乙烯膜时，其对产品性能影响小甚至无影响，而对与电池极片9而言，轻微变形导致极片9的厚度发生偏差，对后续电池电化学性能、循环性能、安全性能等产品性能造成较大影响，致使产品质量难以保证。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种电池极片辊压冷热处理系统，对压辊的轻微变形进行抵消校正，减少极片的厚度发生偏差的可能以及偏差程度，继而提高以及稳定产品质量。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种电池极片辊压冷热处理系统，包括放卷装置、加热装置、辊压装置、辊冷装置和收卷装置；所述放卷装置向后放卷未辊压的极片，所述加热装置位于放卷装置的下游以冷却极片；所述辊压装置位于加热装置下游，包括两个辊压极片的压辊；两所述压辊相平行且转动同步；所述辊冷装置包括至少四个冷却环，四个所述冷却环分别抵接于两所述压辊的两端面，且所述冷却环内设有冷却空腔，所述冷却空腔内充有低于极片温度的冷却液；所述收卷装置位于辊压装置的下游以收卷辊压后的极片。

通过采用上述技术方案，极片先经过加热装置加热，使得极片上涂层的孔隙骨架性能得到改善，降低其脆性，减少对孔隙骨架后压辊辊压时破坏的可能。同时加热后的极片受压辊辊压时，对压辊进行加热，并在压辊两端的冷却环冷却作用下，使得压辊沿其轴向出现温度差的分布且保持动态平衡，其两端温度较低，中间温度较高。压辊在轴向上发生分布不均的收缩变形，其压辊两端向内收缩胀变形较大，而压辊中间向内收缩变形较小。由此压辊轴向上发生分布不均的收缩变形与压辊的轻微变形相互抵消，进行弥补校正，使得压辊外侧面平整度提高，减少极片的厚度发生偏差的可能以及偏差程度，继而提高以及稳定产品质量。

本实用新型进一步设置为：所述加热通道内温度为80~300℃，所述冷却环内冷却液温度为-20~15℃。

本实用新型进一步设置为：所述加热装置包括加热箱，所述加热箱包括加热箱和加热组件；所述加热箱设有供极片传动穿过的加热通道；所述加热组件安装于加热通道内，包括第一加热件和第二加热件；所述第一加热件和第二加热件分别间距设置于极片的两侧。

通过采用上述技术方案，加热装置采用间隔不与极片接触的方式对极片进行加热，避免在加热过程中极片受到外力作用而发生变形或导致涂层结构变化。

本实用新型进一步设置为：所述加热装置包括两个内置有加热组件的加热辊，两所述加热辊相平行，且两所述加热辊外周面分别抵触于极片的两侧。

通过采用上述技术方案，加热装置加热辊直接与极片接触进行加热，对极片的加热温度控制更为方便准确。

本实用新型进一步设置为：所述加热装置和辊压装置之间设置有第一抚平辊组，所述第一抚平滚组包括相平行且同步转动的第一抚平辊和第二抚平辊，所述第一抚平辊和第二抚平辊的外周面分别抵触于极片的两侧。

通过采用上述技术方案，第一抚平辊组对加热装置所出的极片进行张紧，避免由于温度变化导致极片膨胀变形影响到极片的稳定传送，保证辊压操作精度

本实用新型进一步设置为：所述放卷装置包括位于加热装置上游的过辊，所述过辊外周面抵触极片侧面，且所述过辊和第一抚平辊组张紧极片。

通过采用上述技术方案，对收卷装置所出的极片进行张紧，提高极片传送的稳定性，保证辊压操作精度。

本实用新型进一步设置为：四个所述冷却环分别两所述压辊的两端面相贴固定。

通过采用上述技术方案，冷却环与压辊的端面相贴，两者之间无间隙，以此提高冷却环与压辊之间的热传导效率，提高冷却环冷却的效果和稳定性。

本实用新型进一步设置为：所述辊冷装置包括冷却液循环冷却器，所述冷却环包括冷却液进口和冷却液出口，所述冷却液进口和冷却液出口通过管路与冷却液循环冷却器连通。

通过采用上述技术方案，冷却环内冷却液在压辊工作过程时保持循环流动，提高冷却环冷却效果稳定性，减少由冷却环冷却、极片加热带来收缩变形的分布，提高收缩变形与轻微变形的抵消效果。

本实用新型进一步设置为：还包括制冷装置，所述制冷装置直接设置于辊压装置的下游，所述制冷装置包括冷却箱，所述冷却箱内设有供极片传动穿过的冷却通道，所述冷却通道内设有降温的冷却组件。

本实用新型进一步设置为：所述冷却通道内冷却温度为-20~15℃。

通过采用上述技术方案，制冷装置对辊压后的极片进行加快冷却降温，由此避免涂层缓慢降温过程中恢复反弹而导致极片厚度再变化。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

极片先经过加热装置加热，使得极片上涂层的孔隙骨架性能得到改善，降低其脆性，减少对孔隙骨架后压辊辊压时破坏的可能。同时加热后的极片受压辊辊压时，对压辊进行加热，并在压辊两端的冷却环冷却作用下，使得压辊沿其轴向出现温度差的分布且保持动态平衡，其两端温度较低，中间温度较高。压辊在轴向上发生分布不均的收缩变形，其压辊两端向内收缩变形较大，而压辊中间向内收缩变形较小。由此压辊轴向上发生分布不均的收缩变形与压辊的轻微变形相互抵消，进行弥补校正，使得压辊外侧面平整度提高，减少极片的厚度发生偏差的可能以及偏差程度，继而提高以及稳定产品质量。

附图说明

图1为现有辊压机构的结构示意图；

图2为两压辊之间间隙变化趋势示意图；

图3为实施例一中电池极片辊压冷热处理系统的示意图；

图4为实施例一中体现加热装置内部结构的剖视图；

图5为实施例一中体现辊压装置和辊冷装置的示意图；

图6为实施例一中体现辊冷装置结构的剖视图；

图7为实施例一中体现辊冷装置结构的爆炸图一；

图8为实施例一中体现辊冷装置结构的爆炸图二；

图9为实施例一中体现辊冷装置结构的示意图；

图10为实施例一中体现制冷装置内部结构的剖视图；

图11为实施例二中电池极片辊压冷热处理系统的示意图。

附图标记：1、放卷装置；11、放卷辊；12、过辊；2、加热装置；21、加热箱；211、加热通道；22、加热组件；221、第一加热件；222、第二加热件； 223、加热辊；3、第一抚平辊组；31、第一抚平辊；32、第二抚平辊；4、辊压装置；41、压辊；411、辊筒；412、支撑轴段；4121、容线槽；4122、通线孔；5、辊冷装置；51、冷却环；511、冷却空腔；512、冷却液进口；513、冷却液出口；52、冷却液进管；53、冷却液出管；54、双通路旋转接头；541、第一旋转接口；542、第二旋转接口；543、第一固定接口；544、第二固定接口；55、冷却液循环冷却器；551、冷却液循环出口；552、冷却液循环进口；6、制冷装置；61、冷却箱；611、冷却通道；62、冷却组件；621、第一冷却管；622、第二冷却管；7、第二抚平辊组；71、第三抚平辊；8、收卷装置；81、收卷辊；9、极片。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一，

如附图1所示，一种电池极片辊压冷热处理系统，自极片9传送顺序包括放卷装置1、过辊12、加热装置2、第一抚平辊组3、辊压装置4、制冷装置6、第二抚平辊组7以及收卷装置8。

其中放卷装置1和收卷装置8为现有设备，其结构和原料为现有技术，此处对其仅仅做简单阐述。

放卷装置1包括有放卷辊11，放卷辊11上卷有未作辊操压作的极片9。

收卷装置8位于本申请电池极片辊压冷热处理系统的最下游。收卷装置8与放卷装置1相似，包括有收卷辊81。收卷辊81的外周面固定并收卷已做辊压操作的极片9。收卷辊81配有驱动件（图中未示出），驱动件一般为电机。驱动件与收卷辊81之间传动连接，传动连接方式可为电机直接以电机轴与收卷辊81同轴连接固定、或电机通过齿轮、齿轮组或齿轮箱中的一者与收卷辊81固定，使得放卷辊11可以自身轴心为轴转动，牵引极片9自放卷装置1向收卷装置8传动，并实现对以做辊压操作的极片9的收卷。

放卷装置1还包括位于放卷辊11的下游的过辊12，同时过辊12与放卷辊11平行且相邻。过辊12可以自身轴心为轴自由转动，放卷辊11向后传动的极片9抵接于过辊12的外周面，由过辊12张紧极片9并稳定极片9的传送。过辊12的设定位置可根据实际情况而定，此处过辊12轴心高度高于放卷辊11的轴心高度，由此极片9覆盖在过辊12外周面的上侧，并进行向后传动。

加热装置2位于过辊12的下游，其包括有加热箱21。加热箱21内设置有加热通道211，加热通道211贯通加热箱21的两端。其中加热通道211的形状此处设置根据实际情况而定，此处加热通道211为水平的直线通道，其两端贯通加热箱21的两平行侧壁，且加热通道211的宽度大于所传动的极片9宽度，加热通道211的高度大于所述传动的极片9高度。加热通道211高于与过辊12外周面上侧高度相等，由此过辊12向后传动的极片9沿水平状态穿过加热通道211并向后传动。

如附图3和附图4所示，加热装置2还包括安装在加热通道211内的加热组件22，加热组件22可根据实际情况而定，可为红外加热部件、磁感应加热部件、热风加热部件、微波加热部件、或者其他辐射加热部件一种或者多种，此次加热组件22为现有的红外加热部件，其内部结构为现有技术再次不做进一步阐述，其向加热对象发射红外辐射以实现加热。

加热组件22包括有第一加热件221和第二加热件222。第一加热件221和第二加热件222为呈板状，分别关于极片9对称设置，其中第一加热件221位于加热通道211的顶部，第二加热件222位于加热通道211的底部。加热组件22对加热通道211接的加热温度为80~300℃，此次为200℃。

如附图3所示，第一抚平辊组3位于加热装置2下游，其包括第一抚平辊31和第二抚平辊32，第一抚平辊31和第二抚平辊32相平行且同步转动，此处作为优选的两者直径相等。第一抚平辊31位于第二抚平辊32靠近加热装置2的一侧，同时第一抚平辊31和第二抚平辊32的位置可根据实际情况而定，此处第一抚平辊31与过辊12相平行且高度相等，第二抚平辊32低于第一抚平辊31，由此极片9覆盖抵贴在第一抚平辊31外周面的上侧，以及覆盖抵贴在第二抚平辊32外周面的下侧向后传动。

如附图3所示，辊压装置4位于第一抚平辊组3下游，其包括两压辊41。

如附图5所示，压辊41包括位于中心的辊筒411以及同轴固定于辊筒411两端的支撑轴段412。两压辊41相平行，且受驱动件驱动。驱动件一般为电机，其电机通过齿轮、齿轮组或齿轮箱中的一者与其中一支撑轴段412传动连接，由此使得压辊41以自身轴心为轴转动。

辊冷装置5包括冷却环51和冷却液循环冷却器55。其中冷却环51数量可根据实际情况定，此处冷却环51数量为四，其同轴固定于辊筒411两端的端面上，固定方式可根据实际情况而定，如螺栓件连、焊接、卡接等。

如附图6所示，冷却环51内中空，内设有冷却空腔511，冷却空腔511内注有冷却液。冷却液的温度低于环境温度，其成分可根据实际而定，此处为乙二醇，温度为-10℃。冷却环51背向辊筒411的一侧还设有连通冷却空腔511的冷却液进口512和冷却液出口513，冷却液进口512和冷却液出口513关于冷却环51轴心对称设置，且靠近冷却环51的外侧。

辊冷装置5还包括冷却液进管52、冷却液出管53和双通路旋转接头54。

同时支撑轴段412背向辊筒411的端面开有容线槽4121，容线槽4121形状可根据实际情况而定，可为一体的槽或分为两个槽，此处为一体的圆槽且与支撑轴段412同轴，便于工艺加工。容线槽4121的槽壁上还关于容线槽4121轴心对称设置有两通线孔4122，且两通线孔4122分别朝向冷却液进口512和冷却液出口513。

如附图7和附图8所示，双通路旋转接头54固定安装于容线槽4121的槽口，其为现有技术，可参见授权公告号为CN 204554179的中国专利“一种高压高速双通路旋转接头”，其包括第一旋转接口541、第二旋转接口542、第一固定接口543和第二固定接口544。第一旋转接口541、第二旋转接口542位于双通路旋转接头54朝向容线槽4121的一侧，其为连接旋转设备的端口。第一固定接口543和第二固定接口544位于双通路旋转接头54背向容线槽4121的一端，其为介质供应源的端口。并且第一旋转接口541和第一固定接口543之间接通，第二旋转接口542和第二固定接口544之间接通。

冷却液进管52和冷却液出管53为软管。冷却液进管52的一端与冷却液进口512连接，另一端穿过其中一通线孔4122插入容线槽4121内，并与第一旋转接口541接通。冷却液出管53的一端与冷却液出口513连接，另一端穿过另一通线孔4122插入容线槽4121内，并与第二旋转接口542接通。

如附图9所示，冷却液循环冷却器55为制冷机，其为现有技术，其内部结构非本申请发明创造点，故在此不做赘述。冷却液循环冷却器55内设有水泵，对其内部冷却液进行输送，其上外侧设有冷却液循环出口551和冷却液循环进口552。冷却也循环进口与第二固定接口544之间通过管路连通，冷却也循环出口与第一固定接口543之间通过管路连通，由此对冷却环51内的冷却液进行循环和重新冷却。

如附图10所示，制冷装置6与加热装置2相似，其包括冷却箱61，冷却箱61直接设置于辊压装置4的下游。

冷却箱61内设置有冷却通道611，冷却通道611贯通冷却箱61的两端。冷却通道611为水平的直线通道，其两端贯通冷却箱61的两平行侧壁，且冷却通道611的宽度大于所传动的极片9宽度，冷却通道611的高度大于传动的极片9高度。冷却通道611高于与两压辊41之间的间隙高度相等，由此过辊12向后传动的极片9沿水平状态穿过冷却通道611并向后传动。

冷却通道611还安装有内的冷却组件62，冷却组件62包括有第一冷却管621、第二冷却管622。第一冷却管621和第二冷却管622为反复波折的管路，两者分别关于极片9对称设置，其中第一冷却管621位于冷却通道611的顶部，第二冷却管622位于冷却通道611的底部。第一冷却管621和第二冷却管622内流通有低于环境温度的冷却液，其可由冷却液循环冷却器55供应或额外的其他制冷机供应，此处为其他的冷却液循环冷却器55进行独立供应，温度低于冷却环51内冷却液的温度，由此对冷却通道611内的极片9进行降温冷却，冷却通道611内温度低于外界环境温度，优选为-20~15℃，此次为-10℃。

如附图3所示，制冷装置6和收卷装置8之间设置有第二抚平辊组7。第二抚平辊组7包括第三抚平辊71，第三抚平辊71与两压辊41之间的间隙高度相等，第三抚平辊71外周面的上侧与极片9的侧面相贴抵触。

实施例一的工作过程：

缠绕收卷于放卷辊11上的极片9，随放卷装置1放卷而向后传送，依次经过过辊12，由过辊12抚平极片9，引导其传送方向向加热装置2传送；

极片9自加热装置2一侧水平进入加热通道211，极片9在加热通道211内加热，得到热极片9，再由加热通道211的另一端传送出；

热极片9自加热通道211出由第一抚平辊31抚平向辊压装置4引导输送，并有辊压装置4的两压辊41对热极片9两侧进行辊压操作。此时由于极片9经加热后其表面上涂层的孔隙骨架结构性能改善，提高涂层的柔韧性和延展性，由此降低了压辊41时极片9应辊压时压力集中而发生断裂的可能；

同时压辊41在辊压热极片9的过程中，热极片9与压辊41存在温度差，热极片9对压辊41进行加热。再者压辊41两端还安装有辊冷装置5，在压辊41工作时，自压辊41两端向内侧对压辊41进行冷却，故而在热极片9加热以及辊冷装置5冷却的共同作用下，使得压辊41沿其轴向出现保持动态平衡的温度差分布，即压辊41两端温度较低，而其中间的外周面温度较高。

由此压辊41在轴向上发生分布不均的收缩变形。收缩变形趋势如图2中较密的虚线所示，压辊41两端向内收缩变形较大，而压辊41中间向内收缩变形较小，与压辊41的轻微变形趋势相反，继而由压辊41产品垂直传送方向上的厚度分布分析，调节辊冷装置5对压辊41的冷却量，使得收缩变形与轻微变形相互抵消进行弥补校正，压辊41外侧面平整度提高，向附图2中实线趋势变化，以此减少极片9的厚度发生偏差的可能以及偏差程度，继而提高以及稳定产品质量。

再者，经辊压装置4辊压后，极片9的温度仍大于环境温度，本实施例中采用冷却装置对极片9进行加速冷却，避免极片9在缓慢自然冷却过程中涂层孔隙结构回弹而导致厚度变化，由此进一步减少极片9的厚度发生偏差的可能并提高产品质量。

实施例二，

如附图11所示，一种电池极片辊压冷热处理系统，其基于实施例一的基础上，其区别之处在于加热装置2为两加热辊223，加热辊223内部结构为现有技术在此不再做进一步阐述，其内带有加热件，对加热辊223进行加热。两加热辊223贴合抵压在极片9的两侧，以此对极片9进行加热。

上述具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种电池极片辊压冷热处理系统，其特征在于，包括放卷装置（1）、加热装置（2）、辊压装置（4）、辊冷装置（5）和收卷装置（8）；所述放卷装置（1）向后放卷未辊压的极片（9），所述加热装置（2）位于放卷装置（1）的下游以冷却极片（9）；所述辊压装置（4）位于加热装置（2）下游，包括两个辊压极片（9）的压辊（41）；两所述压辊（41）相平行且转动同步；所述辊冷装置（5）包括至少四个冷却环（51），四个所述冷却环（51）分别抵接于两所述压辊（41）的两端面，且所述冷却环（51）内设有冷却空腔（511），所述冷却空腔（511）内充有低于极片（9）温度的冷却液；所述收卷装置（8）位于辊压装置（4）的下游以收卷辊（81）压后的极片（9）。

2.根据权利要求1所述的一种电池极片辊压冷热处理系统，其特征在于，所述加热装置（2）内部加热温度为80~300℃，所述冷却环（51）内冷却液温度为-20~15℃。

3.根据权利要求1所述的一种电池极片辊压冷热处理系统，其特征在于，所述加热装置（2）包括加热箱（21），所述加热箱（21）包括加热箱（21）和加热组件（22）；所述加热箱（21）设有供极片（9）传动穿过的加热通道（211）；所述加热组件（22）安装于加热通道（211）内，包括第一加热件（221）和第二加热件（222）；所述第一加热件（221）和第二加热件（222）分别间距设置于极片（9）的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种电池极片辊压冷热处理系统，其特征在于，所述加热装置（2）包括两个内置有加热组件（22）的加热辊（223），两所述加热辊（223）相平行，且两所述加热辊（223）外周面分别抵触于极片（9）的两侧。

5.根据权利要求3或4所述的一种电池极片辊压冷热处理系统，其特征在于，所述加热装置（2）和辊压装置（4）之间设置有第一抚平辊组（3），所述第一抚平滚组包括相平行且同步转动的第一抚平辊（31）和第二抚平辊（32），所述第一抚平辊（31）和第二抚平辊（32）的外周面分别抵触于极片（9）的两侧。

6.根据权利要求5所述的一种电池极片辊压冷热处理系统，其特征在于，所述放卷装置（1）包括位于加热装置（2）上游的过辊（12），所述过辊（12）外周面抵触极片（9）侧面，且所述过辊（12）和第一抚平辊组（3）张紧极片（9）。

7.根据权利要求1所述的一种电池极片辊压冷热处理系统，其特征在于，四个所述冷却环（51）分别两所述压辊（41）的两端面相贴固定。

8.根据权利要求7所述的一种电池极片辊压冷热处理系统，其特征在于，所述辊冷装置（5）包括冷却液循环冷却器（55），所述冷却环（51）包括冷却液进口（512）和冷却液出口（513），所述冷却液进口（512）和冷却液出口（513）通过管路与冷却液循环冷却器（55）连通。

9.根据权利要求1所述的一种电池极片辊压冷热处理系统，其特征在于，还包括制冷装置（6），所述制冷装置（6）直接设置于辊压装置（4）的下游，所述制冷装置（6）包括冷却箱（61），所述冷却箱（61）内设有供极片（9）传动穿过的冷却通道（611），所述冷却通道（611）内设有降温的冷却组件（62）。

10.根据权利要求9所述的一种电池极片辊压冷热处理系统，其特征在于，所述冷却通道（611）内冷却温度为-20~15℃。

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