干法电极膜制备装置及电池生产线的制作方法

1.本发明涉及电池电极制备技术领域，尤其涉及一种干法电极膜制备装置及电池生产线。


背景技术：

2.电极膜是决定电池能量密度的关键条件之一，现有技术中，电极膜的制备工艺主要分为湿法涂布制作工艺和干法电极膜制作工艺。
3.其中，干法电极膜制作工艺中，首先将电极活性材料、导电剂与粘接剂进行混合处理，得到电极粉料，不使用任何溶剂；再将电极粉料制作形成薄的电极材料带，最后再将成型的电极材料带压到金属箔集流体上形成成品电极。
4.现有技术中的一种干法电极膜制作工艺中，原料干粉由输送系统中输出至多级延压辊组，各级延压辊组都包括一对延压辊，每对延压辊之间具有供原料经过的间隙，并且延压辊能够对经过的原料进行延压形成干电极膜，输送系统输出的原料干粉依次经过多级延压辊的延压作用。
5.然而，由于原料干粉由输送系统输出时，不具有自支撑性，这就导致干电极膜容易出现断带的问题。


技术实现要素：

6.本发明提供一种干法电极膜制备装置及电池生产线，通过对原料进行预挤压成型，形成具有一定自支撑性的带状半成品后再进行延压处理，有效避免了电极膜出现断带的问题。
7.本发明提供的一种干法电极膜制备装置，包括：
8.挤压预成型机构，包括挤压腔和设置在所述挤压腔内的螺旋装置，所述挤压腔的第一端设置有进料口、第二端设置有出料口，所述螺旋装置用于将原料由所述挤压腔的第一端挤压至第二端；
9.延压装置，包括至少一级延压辊组，各级所述延压辊组都包括至少一对延压辊，并且各对所述延压辊之间设有延压间隙，位于始端的延压辊组与所述挤压腔的出料口相对应。
10.根据本发明提供的干法电极膜制备装置，所述挤压腔内设置有振动内套，并且所述振动内套能够沿垂直于所述挤压腔的挤压方向振动。
11.根据本发明提供的干法电极膜制备装置，沿所述挤压腔的第一端至第二端方向，所述挤压腔的内腔容积逐渐缩小，和/或所述螺旋装置的转轴直径逐渐增大，和/或所述螺旋装置的叶片直径逐渐增大。
12.根据本发明提供的干法电极膜制备装置，所述挤压腔内设置有至少两个所述螺旋装置。
13.根据本发明提供的干法电极膜制备装置，所述延压辊设置有用于加热辊面的加热
装置，所述加热装置设置有温度调节模块。
14.根据本发明提供的干法电极膜制备装置，所述延压装置输出端的两侧设置有切边装置，所述切边装置用于对延压形成的干电极膜进行切边。
15.根据本发明提供的干法电极膜制备装置，所述挤压腔的出料口与位于始端的延压辊组之间设置有第一辅助支撑装置，所述第一辅助支撑装置用于承托由所述挤压腔挤出的干电极膜。
16.根据本发明提供的干法电极膜制备装置，相邻的两级所述延压辊组之间设置有第二辅助支撑装置，所述第二辅助支撑装置用于承托由所述延压辊组延压后的干电极膜。
17.根据本发明提供的干法电极膜制备装置，还包括送料机构，所述送料机构的出料口与所述挤压腔的进料口相连通。
18.根据本发明提供的干法电极膜制备装置，还包括给料机构，所述给料机构内部设置有用于搅拌物料的搅拌装置，所述给料机构的出料口与所述送料机构的进料口相连通。
19.根据本发明提供的干法电极膜制备装置，所述出料口的形状为椭圆形、长方形或边缘为锯齿形的长条形。
20.根据本发明提供的干法电极膜制备装置，还包括：
21.干电极膜检测模块，用于检测干电极膜的密度和厚度；
22.控制模块，用于控制所述送料机构、所述螺旋装置和所述延压辊的转速。
23.一、本发明提供的干法电极膜制备装置，包括挤压预成型机构和延压装置，其中，挤压预成型机构包括挤压腔和设置在挤压腔内的螺旋装置，挤压腔的第一端设置有进料口、第二端设置有出料口，螺旋装置用于将原料由挤压腔的第一端挤压至第二端。延压装置包括至少两级延压辊组，由挤压腔挤出的干电极膜依次经过各级延压辊组的延压作用。各级延压辊组都包括至少一对延压辊，并且各对延压辊之间设有延压间隙，干电极膜经过该延压间隙时，受延压辊的延压作用。位于始端的延压辊组与挤压腔的出料口相对应，以使挤压腔挤出的干电极膜能够首先经过始端的延压辊组延压。
24.混合好的原料干粉由进料口进入挤压腔，并且在螺旋装置的驱动和挤压作用下，混合好的原料干粉被挤压并由出料口挤出形成干电极膜，经过挤压后成型的半成品干电极膜具有一定的自支撑性。之后，干电极膜经过各级延压辊组的延压作用，即可形成成品干电极膜。
25.如此设置，本发明提供的干法电极膜制备装置通过对原料进行预挤压成型，形成具有一定自支撑性的带状半成品后再进行延压处理，有效避免了电极膜出现断带的问题。
26.二、本发明的进一步方案中，挤压腔内设置有振动内套，并且振动内套能够沿垂直于挤压腔的挤压方向振动。振动内套嵌套在挤压腔的内部，并且螺旋装置设置在振动内套的内部，原料干粉在振动内套内被螺旋装置进行输送挤压，同时，振动内套能够产生垂直于挤压方向的振动力，对原料干粉形成反复压实的作用，进一步提高对原料干粉的挤压效果，使由挤压机挤出的干电极膜具有更好的自支撑性，进一步降低了干电极膜出现的断带问题。
27.三、本发明的进一步方案中，沿挤压腔的进料口至出料口方向，挤压腔的内腔容积逐渐缩小，和/或螺旋装置的转轴直径逐渐增大，和/或螺旋装置的叶片直径逐渐增大。
28.如此设置，沿挤压腔的进料口至出料口方向，挤压腔的内部空间逐渐减小，进而使
得原料干粉随着螺旋装置的输送受到的挤压力逐渐增加，形成更好的挤压效果，进一步提高了挤出后形成的干电极膜的自支撑性。
29.四、本发明的进一步方案中，挤压腔内设置有至少两个螺旋装置。如此设置，挤压腔内的原料干粉受到至少两个螺旋装置的同时挤压和输送，挤压效率和挤压效果能够得到有效提升，进一步提高了挤出后形成的干电极膜的自支撑性。
30.本发明还提供了一种包括上述干法电极膜制备装置的电池生产线，如此设置，本发明提供的生产线，通过对原料进行预挤压成型，形成具有一定自支撑性的带状半成品后再进行延压处理，有效避免了电极膜出现断带的问题。该有益效果的推导过程与上述干法电极膜制备装置所带来的有益效果的推导过程大体类似，此处不再赘述。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是本发明实施例中干法电极膜制备装置的示意图；
33.图2是本发明一种实施例中挤压预成型机构示意图；
34.图3是本发明实施例中设置有两个螺旋装置的挤压预成型机构示意图；
35.图4是本发明实施例中螺旋装置的转轴变化示意图；
36.图5是本发明实施例中螺旋装置的螺旋叶片变化示意图；
37.图6是本发明实施例中挤压腔的一种出料口形状示意图；
38.图7是本发明实施例中挤压腔的另一种出料口形状示意图；
39.11：搅拌装置；
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12：给料机构；
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13：送料机构；
40.14：挤压腔的进料口； 15：螺旋装置；
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16：挤压腔；
41.17：振动内套；
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18：挤压腔的出料口； 19：第一辅助支撑装置；
42.20：延压装置；
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21：延压辊组；
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22：第二辅助支撑装置；
43.23：切边装置。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.下面结合图1-图7描述本发明的实施例中的干法电极膜制备装置，包括挤压预成型机构和延压装置20。
46.其中，挤压预成型机构包括挤压腔16和设置在挤压腔16内的螺旋装置15，具体地，螺旋装置15可以包括转轴、设置在转轴上的螺旋叶片以及驱动转轴的电机、液压马达或气动马达等驱动装置，转轴的两端通过轴承安装在挤压腔16的两端位置。
47.挤压腔16的第一端设置有进料口、第二端设置有出料口，螺旋装置15用于将原料
由挤压腔16的第一端挤压至第二端，原料干粉由挤压腔的进料口14进入，经过螺旋装置15的挤压作用后由出料口挤出，挤出的原料干粉形成干电极膜结构，其中，挤出后的干电极膜的截面形状与出料口的形状一致，具体地，可将挤压腔的出料口18形状设置成如图6所示的矩形、如图7所示的锯齿形、以及椭圆形、异形等形状，具体可根据实际情况具体设定。
48.延压装置20包括至少一级延压辊组21，本实施例优选设置为两级以上延压辊组21，由挤压腔16挤出的干电极膜依次经过各级延压辊组21的延压作用。各级延压辊组21都包括至少一对延压辊，并且各对延压辊之间设有延压间隙，干电极膜经过该延压间隙时，受延压辊的延压作用。位于始端的延压辊组21与挤压腔的出料口18相对应，以使挤压腔16挤出的干电极膜能够首先经过始端的延压辊组21延压。
49.需要说明的是，干电极膜的延压密度和厚度受各对延压辊之间的延压间隙的影响，因此，实际生产时，可根据干电极膜的密度和厚度要求，对延压辊之间的间隙进行调节。
50.此外，沿干电极膜的输送方向，各级延压辊组21的延压间隙可以逐级减小，干电极膜的厚度随着各级延压辊组21的延压作用逐渐减小，密度逐渐增加，保证了延压质量。
51.本实施例提供的干法电极膜制备装置过程中，混合好的原料干粉由进料口进入挤压腔16，并且在螺旋装置15的驱动和挤压作用下，混合好的原料干粉由出料口被挤出并形成干电极膜，经过挤压后成型的干电极膜具有一定的自支撑性。之后，干电极膜经过各级延压辊组21的延压作用，即可形成成品干电极膜。
52.如此设置，本实施例提供的干法电极膜制备装置通过对原料进行预挤压成型，形成具有一定自支撑性的带状干电极膜后，再进行延压处理，有效避免了干电极膜出现断带的问题。
53.在进一步的技术方案中，挤压腔16内设置有振动内套17，并且振动内套17能够沿挤压腔16的垂直于挤压方向的振动。
54.一些实施例中，振动内套17也可以设置为一个整体的腔状结构，腔状结构嵌套在螺旋装置15与挤压腔16的内壁之间。挤压腔16的外部可以设置有振动发生装置，该振动发生装置的具体结构可以参考现有技术中的振动筛中的振动发生装置，此处不再赘述。振动发生装置可以通过开设在挤压腔16侧壁上的开口或者端部的开口，与振动内套17相连接，进而能够带动振动内套17产生振动效应。
55.当然，在其它的一些实施例中，振动内套17也可设置为分体式结构，比如，可以设置为半腔结构，并且半腔结构为一对，一对半腔结构能够对接形成一个整体的腔状结构，其中一个半腔结构可以固定设置，另一个半腔结构可以与振动发声装置相连接，或者两个半腔结构都与振动发生装置相连接。
56.如此设置，振动内套17嵌套在挤压腔16的内部，并且螺旋装置15设置在振动内套17的内部，原料干粉在振动内套17内被螺旋装置15进行输送挤压，同时，振动内套17能够产生垂直于挤压方向的振动，对原料干粉形成反复压实的作用，进一步提高对原料干粉的挤压效果，使由挤压机挤出的干电极膜具有更好的自支撑性，进一步降低了干电极膜出现的断带问题。
57.在进一步的实施例中，挤压腔16的内部可进行如下设置：
58.1、沿挤压腔16的第一端至第二端方向，挤压腔16的内腔容积逐渐缩小，比如，挤压腔16的内壁面可以设置为圆台面，并且圆台面的大径端靠近挤压腔16的第一端，小径端靠
近挤压腔16的第二端；
59.2、沿挤压腔16的第一端至第二端方向，螺旋装置15的转轴直径逐渐增加，如图4所示，比如，将螺旋装置15的转轴设置为圆锥轴，并且圆锥轴的大径端靠近挤压腔16的第二端，小径端靠近挤压腔16的第一端；
60.3、沿挤压腔16的第一端至第二端方向，螺旋装置15的叶片直径逐渐增大，如图5所示。
61.如此设置，通过上述三种设置方式的一种或多种的组合，能够使沿挤压腔的第一端至第二端方向，挤压腔16的内部空间逐渐减小，进而使得原料干粉随着螺旋装置15的输送受到的挤压力逐渐增加，形成更好的挤压效果，进一步提高了挤出后形成的干电极膜的自支撑性。
62.在进一步的实施例中，挤压腔16内设置有至少两个螺旋装置15，比如，挤压腔16内可以设置有两个螺旋装置15，两个螺旋装置15的转轴可以并排平行设置。
63.如此设置，挤压腔16内的多个螺旋装置15可以同时工作，同时对原料干粉进行输送挤压，一方面有效提高了挤压效率，另一方面多个螺旋装置15的挤压力更大，能够有效提高挤压效果。
64.在进一步的实施例中，延压辊设置有用于加热辊面的加热装置，加热装置设置有温度调节模块。
65.在一些实施例中，上述加热装置可以具体为设置在延压辊内部的电加热装置，并且延压辊的辊面具有热传导性，通过电加热装置对辊面进行加热，温度调节模块可以通过调节电加热装置的电流大小实现加热温度的调节。当然，在其它一些实施例中，加热装置也可设置为其它类型，比如，可以设置为气流加热装置，通过将产生的热气流吹向辊面，实现对辊面进行加热。
66.当然，在其它一些实施例中，上述加热装置也可以直接对干电极膜进行加热，比如，将加热装置设为能够向干电极膜表面吹送热风的气流加热装置。
67.如此设置，延压辊在对干电极膜进行延压时，同时能够对干电极膜进行加热，使干电极膜具有更好的韧性和强度。
68.在进一步的实施例中，延压装置20输出端的两侧设置有切边装置23，切边装置23用于对延压形成的干电极膜进行切边。
69.该切边装置23可以具体为设置在延压装置20输出端两侧的切刀，两个切刀之间的距离即为切割后的干电极膜的宽度。切边装置23的间距可以根据实际需求进行调节，由延压装置20输出端输出的干电极膜，经过切边装置23的切边后能够达到实际需求的宽度。
70.挤压腔的出料口18与位于始端的延压辊组21之间设置有第一辅助支撑装置19，第一辅助支撑装置19用于承托由挤压腔16挤出的干电极膜。
71.第一辅助支撑装置19可以具体为支撑平台，支撑平台的台面为平面，挤压腔16挤压出的干电极膜在平面的支撑作用下过渡到始端的延压辊组21。需要说明的是，该“始端的延压辊组21”是指沿干电极膜依次被延压的方向，位于起始端的延压辊组21。
72.同样，相邻的两级延压辊组21之间、以及末端的延压辊组21与切边装置之间，也可以设置有第二辅助支撑装置22，第二辅助支撑装置22用于承托由延压辊组21延压后的干电极膜。
73.第二辅助支撑装置22可以与第一辅助支撑装置19的结构形式相同。如此设置，由挤压腔16挤出后的干电极膜进入延压装置20时，以及在各级延压辊组21的延压作用之后，都能受到辅助支撑作用，避免因自身重力的作用而产生断带的问题。
74.本发明实施例中的干法电极膜制备装置，还可以包括送料机构13，送料机构13的出料口与挤压腔的进料口14相连通。送料机构13的类型可以为螺旋输送机或输送带机构等，送料机构14用于将原料干粉输送至挤压腔16内。本实施例中，送料机构13优选为螺旋输送机，螺旋输送机的送料腔可以与挤压腔16为一体式结构，螺旋输送机的螺旋轴与挤压腔16内的螺旋装置的转轴也设置为一体式结构。
75.并且，本实施例提供的干法电极膜制备装置还可以包括给料机构12，给料机构12内部设置有用于搅拌物料的搅拌装置11，给料机构12的出料口与送料机构13的进料口相连通。
76.搅拌装置11可以具体包括转轴、设置在转轴上的叶片、以及驱动转轴的电机。转轴可以通过轴承设置在给料机构12的侧壁上，电机驱动转轴和叶片转动对给料机构12内的原料干粉进行搅拌。
77.如此设置，搅拌后的原料干粉具有更好的流动性，进而在后续的送料机构13和挤压腔16中，原料干粉能够更加均匀，保证挤压出的干电极膜具有较好的一致性。
78.在一些实施例中，挤压腔的出料口18的形状可以为锯齿形的长条形。如此设置，挤压出的干电极膜为薄片结构，且表面具有锯齿状的纹路，当后续延压工序中，即使干电极膜的某两个相邻位置薄厚度相差较大，锯齿状凸起部分的原料也足够被填补于较薄的位置，保证了延压后的干电极膜的薄厚一致性。
79.在进一步的实施例中，干法电极膜制备装置还包括干电极膜检测模块和控制模块，干电极膜检测模块用于检测干电极膜的密度和厚度，在其它实施例中，还可以用于检测干电极膜的宽度。控制模块用于控制螺旋装置15和延压辊的转速。
80.当检测到的干电极膜的密度和厚度超出预设范围时，控制装置可控制螺旋装置15和延压辊的转速，使干电极膜的密度和厚度得到调节，或者，也可结合通过调节延压辊之间的延压间隙，使干电极膜的密度和厚度得到调节。
81.当检测到的干电极膜的宽度超出预设范围时，可以通过调节切边装置23的间距调节干电极膜的切割宽度。同时，本实施例中的控制模块也可以用于控制送料机构的送料速度。
82.本发明实施例中还提供了一种包括上述干法电极膜制备装置的电池生产线，如此设置，本发明实施例中提供的生产线，通过对原料进行预挤压成型，形成具有一定自支撑性的带状半成品后再进行延压处理，有效避免了电极膜出现断带的问题。该有益效果的推导过程与上述干法电极膜制备装置所带来的有益效果的推导过程大体类似，此处不再赘述。
83.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。