CN106169557A - 电池极片覆膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池极片覆膜装置，其特征是：包括安装在支架上的覆膜对辊、覆膜压力推力机构和间隙调整机构，覆膜对辊包括平行设置的上覆膜辊和下覆膜辊，上覆膜辊和下覆膜辊的两端安装在轴承座上，上覆膜辊和下覆膜辊由独立的驱动电机驱动，上覆膜辊和下覆膜辊的辊面之间具有间隙；所述覆膜压力推力机构提供上覆膜辊竖直方向的力；所述间隙调整机构包括间隙调整动力组件和间隙调整传动组件，间隙调整传动组件包括第一斜块和第二斜块，第二斜块与上覆膜辊的轴承座固连，滚针板设置于第一斜块的斜面上；所述间隙调整动力组件驱动第一斜块和第二斜块相对滑动。本发明能够将金属锂准确、定量、均匀地分散在极片的表面，实现对极片的补锂。

Description

电池极片覆膜装置

技术领域

本发明涉及一种电池极片覆膜装置，尤其是一种用于锂离子电池负极片双面连续补锂的电池极片覆膜装置，属于锂离子电池制造自动化设备技术领域。

背景技术

锂离子电池由于具有高电压、高能量密度和长循环寿命的优势，成为应用范围最广的二次电池之一。但随着便携式电子设备微型化、长待机的不断发展，以及电动自行车、电动汽车等大功率、高能量设备的启用，都对作为储能电源的锂离子电池的能量密度提出了越来越高的要求。

对于极片来说，在电池的首次充电过程中都会由于固体电解质膜（SEI膜）的形成而消耗部分锂，由此而造成正极材料锂的损失，从而降低了电池的容量，造成首次效率的降低。

为了减少由于电池在首次充放电过程中的不可逆容量带来的电池容量的降低，申请号为JP1996027910的日本专利申请中公开了一种采用将金属锂片覆盖在负极片表面，然后卷绕制成电池，最后用灌注电解液的方法制备锂离子电池的方法，该方法虽然也能起到补锂的作用，然而负极片能够吸收的锂的量远远小于金属锂片提供的锂，因此会造成嵌埋的不均匀，并导致极片的变形，而且后续循环中也容易出现析锂。

另外，申请号为JP2005038720的日本专利申请中提出了采用真空蒸镀的方法在负极片表面蒸发成一层金属锂层，虽然蒸发的锂层比金属锂片薄，但是该过程中金属锂层的厚度较难控制，而且整个过程必须在真空环境下，蒸发效率也较低，后续极片的转移处理也较复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种电池极片覆膜装置，能够将金属锂准确、定量、均匀地分散在极片的表面，实现对极片的补锂，提高电池容量及使用寿命。

按照本发明提供的技术方案，所述电池极片覆膜装置，其特征是：包括安装在支架上的覆膜对辊、覆膜压力推力机构和间隙调整机构，覆膜对辊包括平行设置的上覆膜辊和下覆膜辊，上覆膜辊和下覆膜辊的两端分别转动安装在轴承座上，上覆膜辊和下覆膜辊由独立的驱动电机驱动，上覆膜辊和下覆膜辊的辊面之间具有间隙；所述覆膜压力推力机构提供上覆膜辊一个竖直方向的力；

所述间隙调整机构包括间隙调整动力组件和间隙调整传动组件，间隙调整传动组件包括第一斜块、第二斜块和滚针板，第二斜块与上覆膜辊的轴承座固连，第一斜块和第二斜块以斜面接触，滚针板设置于第一斜块的斜面上；所述间隙调整动力组件连接第一斜块驱动第一斜块和第二斜块沿斜面相对滑动。

进一步的，所述覆膜压力推力机构采用气液增压缸，气液增压缸的液压杆端部抵住上覆膜辊前后两端的轴承座。

进一步的，在所述上覆膜辊两端的轴承座两侧分别设有限轨滑块，限轨滑块与限轨轨道匹配安装，限轨轨道竖直安装在支架上。

进一步的，所述间隙调整动力组件包括伺服电机、联轴器、丝杠和丝杠支座，丝杠的两端分别安装在丝杠支座上，伺服电机的输出轴通过联轴器与丝杠的一端相连，丝杠上同轴设置丝杠螺帽；两个丝杠支座之间设有负载导轨，负载导轨上设有导轨滑块，传动块安装在导轨滑块上，传动块与丝杠螺帽相连；所述第一斜块安装在传动块上。

进一步的，所述丝杠螺帽包括螺帽端和法兰端，传动块上设有凹槽，凹槽与丝杠螺帽的螺帽端间隙配合，法兰端与传动块相连。

进一步的，在所述支架上安装间隙测量机构，间隙测量机构包括用于测量上覆膜辊和下覆膜辊之间间隙的激光传感器。

进一步的，在所述上覆膜辊和下覆膜辊的前后两端分别设有一个台阶，激光传感器对准上覆膜辊和下覆膜辊端部的台阶之间的间隙。

进一步的，在所述上覆膜辊和下覆膜辊的辊面外侧设有清洁刮刀，清洁刮刀贴近上覆膜辊和下覆膜辊的辊面。

进一步的，所述气液增压缸的数量为两个。

本发明具有以下有益效果：

1、间隙调整机构结构简单，能够稳定的控制覆膜辊的运动，防止覆膜辊在运动过程中发生位移，影响覆膜效果。

2、本发明通过间隙测量机构实现对极片精确、均匀的补锂，补充的锂粉可以为电池循环提供锂源，提高首次效率，提高电池容量及使用寿命。

3、间隙调节范围在0-0.5mm，调节精度达到1um。

附图说明

图1为本发明所述电池极片覆膜装置的结构示意图。

图2为本发明所述电池极片覆膜装置的左视图。

图3为本发明所述电池极片覆膜装置的局部放大图。

图4为所述传动块的示意图。

图5为所述间隙测量机构的局部示意图。

图6为本发明的覆膜工作原理图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

如图1～图6所示：所述电池极片覆膜装置包括支架1、前面板2、后面板3、上面板4、下面板5、轴承座6、上覆膜辊7、下覆膜辊8、覆膜压力推力机构9、伺服电机10、联轴器11、丝杠12、丝杠支座13、第一斜块14、第二斜块15、滚针板16、限轨滑块17、限轨轨道18、丝杠螺帽19、负载导轨20、导轨滑块21、传动块22、凹槽23、激光传感器24、激光固定板25、清洁刮刀26、刮刀底座27、减速器28、驱动电机29、极片100、膜200。

本发明所述电池极片覆膜装置，用于向锂离子电池负极片补锂。如图1～图2所示，本发明所述电池极片覆膜装置包括安装在支架1上的覆膜对辊、覆膜压力推力机构9和间隙调整机构，支架1包括前面板2、后面板3、上面板4和下面板5，覆膜对辊的两端分别通过轴承安装在轴承座6上，覆膜对辊的后端与驱动电机29的输出轴相连，驱动电机29安装在支架1的后面板3上，覆膜对辊包括平行相对设置的上覆膜辊7和下覆膜辊8，上覆膜辊7和下覆膜辊8分别由一个独立的驱动电机29驱动，上覆膜辊7和下覆膜辊8的辊面相贴近且留有间隙。覆膜压力推力机构9安装在上面板4上，本实施例中覆膜压力推力机构9优选气液增压缸，气液增压缸的数量为两个，气液增压缸通过液压杆始终给上覆膜辊7一个竖直方向的力（两个气液增压缸的液压杆端部抵住上覆膜辊前后两端的轴承座），保证在覆膜工作过程中上覆膜辊7不会因为覆膜压力而窜动，影响覆膜间隙。

所述间隙调整机构包括间隙调整动力组件和间隙调整传动组件，间隙调整动力组件包括伺服电机10、减速器28、联轴器11、丝杠12和丝杠支座13，间隙调整传动组件包括第一斜块14、第二斜块15、滚针板16、限轨滑块17和限轨轨道18。两个丝杠支座13水平设置在支架1前面板2两侧的位置处，丝杠12的两端分别安装在丝杠支座13上，伺服电机10的输出轴通过联轴器11与丝杠12的一端相连，两个丝杠支座13之间设有负载导轨20，负载导轨20上对应设有导轨滑块21，传动块22的后端安装在导轨滑块21上，传动块22上设有凹槽23（如图4所示），丝杠12的中部同轴设置有丝杠螺帽19，丝杠螺帽19包括螺帽端和法兰端，凹槽23能够容纳丝杠螺帽19的螺帽端，螺帽端与丝杠12相配合，法兰端与传动块22相连。传动块22的后端上侧面为斜面，第一斜块14设置在该斜面上，滚针板16设置在第一斜块14上，第二斜块15安装在上覆膜辊7的轴承座底部，第一斜块14、滚针板16和第二斜块15组成一个运动机构。

上覆膜辊7两端的轴承座两侧分别设有限轨滑块17，限轨滑块17与限轨轨道18匹配安装，限轨轨道18竖直安装在支架1的前面板2和后面板3上，实现对上覆膜辊7的限位运动，使上覆膜辊7只能在竖直方向上上下运动。

为了实现精确间隙精确调整，本发明还设有间隙测量机构，间隙测量机构包括激光固定板25，在激光固定板25的两端安装激光传感器24，激光固定板25分别设置在上覆膜辊7和下覆膜辊8的前部且对应于上覆膜辊7和下覆膜辊8的中间位置处、以及上覆膜辊7和下覆膜辊8的后部且对应于上覆膜辊7和下覆膜辊8的中间位置处。在所述上覆膜辊7和下覆膜辊8的前后两端（以图2中向右的方向为前，向左的方向为后）分别设有一个台阶，激光传感器24通过对上覆膜辊7和下覆膜辊8端部的台阶的距离变化来检测出间隙的调整距离。

为了实现清洁功能，在上覆膜辊7和下覆膜辊8的辊面外侧设有清洁刮刀26，清洁刮刀26的一端贴近上覆膜辊7和下覆膜辊8的辊面，清洁刮刀26的另一端安装在刮刀底座27上，刮刀底座27的两端分别安装在前面板2和后面板3上。

本发明的工作原理：如图6所示，电极极片100和带有锂粉的膜200从两覆膜辊之间通过，膜200上的锂粉在覆膜辊的作用下被补充在极片100上，补充的锂粉可以为电池循环提供锂源，提高首次效率，提高电池容量。

间隙调整的工作原理：伺服电机10通过联轴器11带动丝杠12转动，通过丝杠螺帽19带动传动块22在水平方向上运动，传动块22带动第一斜块14运动，通过滚针板16的作用实现第一斜块14和第二斜块15之间相对滑动，由于斜块具有倾斜面，所以最终实现上覆膜辊7上下运动，上覆膜辊7两端的轴承座两侧设置的限轨轨道18和限轨滑块17，实现对上覆膜辊7的运动方向的限定，使上覆膜辊7只在竖直方向上运动。本发明的间隙调节范围在0-0.5mm，调节精度达到1um。

Claims (9)

1.一种电池极片覆膜装置，其特征是：包括安装在支架（1）上的覆膜对辊、覆膜压力推力机构（9）和间隙调整机构，覆膜对辊包括平行设置的上覆膜辊（7）和下覆膜辊（8），上覆膜辊（7）和下覆膜辊（8）的两端分别转动安装在轴承座（6）上，上覆膜辊（7）和下覆膜辊（8）由独立的驱动电机（29）驱动，上覆膜辊（7）和下覆膜辊（8）的辊面之间具有间隙；所述覆膜压力推力机构（9）提供上覆膜辊（7）一个竖直方向的力；

所述间隙调整机构包括间隙调整动力组件和间隙调整传动组件，间隙调整传动组件包括第一斜块（14）、第二斜块（15）和滚针板（16），第二斜块（15）与上覆膜辊（7）的轴承座固连，第一斜块（14）和第二斜块（15）以斜面接触，滚针板（16）设置于第一斜块（14）的斜面上；所述间隙调整动力组件连接第一斜块（14）驱动第一斜块（14）和第二斜块（15）沿斜面相对滑动。

2.如权利要求1所述的电池极片覆膜装置，其特征是：所述覆膜压力推力机构（9）采用气液增压缸，气液增压缸的液压杆端部抵住上覆膜辊（7）前后两端的轴承座。

3.如权利要求1所述的电池极片覆膜装置，其特征是：在所述上覆膜辊（7）两端的轴承座两侧分别设有限轨滑块（17），限轨滑块（17）与限轨轨道（18）匹配安装，限轨轨道（18）竖直安装在支架（1）上。

4.如权利要求1所述的电池极片覆膜装置，其特征是：所述间隙调整动力组件包括伺服电机（10）、联轴器（11）、丝杠（12）和丝杠支座（13），丝杠（12）的两端分别安装在丝杠支座（13）上，伺服电机（10）的输出轴通过联轴器（11）与丝杠（12）的一端相连，丝杠（12）上同轴设置丝杠螺帽（19）；两个丝杠支座（13）之间设有负载导轨（20），负载导轨（20）上设有导轨滑块（21），传动块（22）安装在导轨滑块（21）上，传动块（22）与丝杠螺帽（19）相连；所述第一斜块（14）安装在传动块（22）上。

5.如权利要求4所述的电池极片覆膜装置，其特征是：所述丝杠螺帽（19）包括螺帽端和法兰端，传动块（22）上设有凹槽（23），凹槽（23）与丝杠螺帽（19）的螺帽端间隙配合，法兰端与传动块（22）相连。

6.如权利要求1所述的电池极片覆膜装置，其特征是：在所述支架（1）上安装间隙测量机构，间隙测量机构包括用于测量上覆膜辊（7）和下覆膜辊（8）之间间隙的激光传感器（24）。

7.如权利要求6所述的电池极片覆膜装置，其特征是：在所述上覆膜辊（7）和下覆膜辊（8）的前后两端分别设有一个台阶，激光传感器（24）对准上覆膜辊（7）和下覆膜辊（8）端部的台阶之间的间隙。

8.如权利要求1所述的电池极片覆膜装置，其特征是：在所述上覆膜辊（7）和下覆膜辊（8）的辊面外侧设有清洁刮刀（26），清洁刮刀（26）贴近上覆膜辊（7）和下覆膜辊（8）的辊面。

9.如权利要求2所述的电池极片覆膜装置，其特征是：所述气液增压缸的数量为两个。