用于用粉末状电极前驱体材料制造电极膜的砑光机，对应的方法以及对应的电极膜与流程

本发明涉及一种用于用粉末状电极前驱体材料制造电极膜的砑光机，所述砑光机具有至少一个第一挤压辊以及反向于第一挤压辊旋转的第二挤压辊，在这些挤压辊之间形成辊隙，其中，所述砑光机适于在粉末状电极前驱体材料穿过辊隙的过程中对其施加剪力，并且由此形成电极膜。

背景技术：

1、电极可应用在蓄电单体中，蓄电单体广泛地用于为电子设备、机电设备、电化学设备以及其他有用的设备供电。此类单体包括诸如一次化学电池和(可再充电的)二次电池的电池、燃料电池，以及含超级电容器在内的不同类型的电容器。电极也可应用在水处理装置中。特别是电动交通取得了明显增长。其中，电驱动车辆中的能量载体，即电池，占据成本的一大部分。这与电池的生产直接相关。有鉴于此，需要实现高效且低成本的生产，并且同时提升能量密度。决定性因素在于用于制造电池单体(如锂离子电池单体)的工艺链内的砑光工艺。

2、对于储能器的储存电势而言，核心组件为电极。电极的电化学能力，例如电池电极的电容和效率，由各种因素决定。其中包括：活性材料、粘合剂和添加剂的分布，包含于其中的材料的物理特性，如活性材料的粒度和表面积，活性材料的表面特性，以及电极膜的物理特性，如密度、孔隙度、内聚性以及在传导元件上的附着力。就干式处理系统和干式处理法来说，传统的方案为采用具有高剪切力和/或高压力的处理步骤，用以将电极膜材料打碎及混合。此类系统和方法可有助于实现优于湿式制造的电极膜的结构优势。然而，为了制造干式自承式电极膜和干式电极，需要高处理压力以及较大的设备尺寸(空间需求进而也较大)，因此仍有改进空间。

3、公开案us2020/0 227 722a1公开一种用于制造针对储能装置的干式电极的多辊砑光机。所述系统包括针对干式电极材料的第一供给系统、数个相继布置的砑光辊和控制系统。所述砑光辊是以在其之间形成各一间隙的方式布置。第一辊隙适于从针对干式电极材料的第一供给系统接收干式电极材料，并且由所述干式电极材料形成干式电极膜。

4、现有技术中常规的多辊砑光机的缺点在于，砑光辊可能因在辊隙中起作用的力而侧移，并且出现待制造的电极膜的厚度的不精确性或发生设备中的振动。选择的辊宽越大且选择的辊直径越小，问题便越发严重。然而，在对锂离子电池单体的需求攀升的过程中，为了提升设备产率以及为了改进电极品质，需要使用具有较大宽度以及有时具有较小直径的辊子。因此，存在对克服上述问题的解决方案的需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于，如此改进砑光机，使其实现更高的工艺稳定性并且适于制造更加均匀的电极膜。据此，本发明的砑光机实现有所简化且成本效益更高的制造电极的方法。

2、本发明用以达成上述目的的解决方案为具有独立项的相应特征的一种装置、一种方法或一种电极膜。

3、据此提出，所述第一或第二挤压辊中的至少一者具有至少一个预紧装置，所述预紧装置用于抵抗在辊隙中因压实操作而产生的非轴向的、特别是径向和/或切向的作用于相应挤压辊的力向量将挤压辊预紧，所述预紧装置用于调节预紧方向和/或预紧力的大小。

4、本发明的砑光机的主要优点在于，由砑光机构成的电极幅面无需自承，因为所述电极幅面如果不是在所有工艺步骤期间也至少是在若干工艺步骤期间能够定位在砑光辊上并由砑光辊承载。所述电极幅面例如可以在处于多辊砑光系统内的所有工艺步骤(含将电极幅面层合至金属箔上用以构成电极的层合步骤在内)期间被至少一个砑光辊承载。

5、通过本发明的砑光机制造的储能装置可以具有任意适合的配置，例如呈平面状、螺旋卷绕、纽扣状、锯齿状或建构为软包。所述储能器可为系统的组件，例如为发电系统的组件、不间断电源系统(ups)的组件、光电伏打发电系统的组件、用于应用在工业机械和/或运输业中的能量回收系统的组件。所述储能装置可用于运行各种电子设备和/或机动车辆，含混合式电动车辆(hev)、插电式混合式电动车辆(phev)和/或电动车辆(ev)在内。

6、可采用以下方案：两个挤压辊分别经由其端侧辊颈支承在机器框架中，其中，所述预紧装置被指派给所述第一或第二挤压辊的至少一个支承件，其中，所述辊颈可通过预紧装置沿任意径向方向并且以可调节的数量级相对所述至少一个支承件偏移。所述挤压辊可分别具有中心砑光区段，其直径比辊颈更大。辊隙可形成于砑光区段之间，因此辊隙长度可等于砑光区段的长度。可采用以下方案：以在辊隙长度范围内均匀的方式将粉末状电极前驱体材料送入辊隙，从而产生具有尽可能均匀的厚度分布的电极膜。

7、特别是可采用以下方案：所述预紧装置可具有双偏心装置，其中，所述双偏心装置具有内部偏心套筒和外部偏心套筒，所述内部偏心套筒和所述外部偏心套筒可相互独立地扭转。内部偏心套筒可至少局部地容置在外部偏心套筒中。内部偏心套筒的外表面可与外部偏心套筒的内表面相对。在内部偏心套筒与外部偏心套筒之间可设有间隙。内部偏心套筒可局部地从外部偏心套筒伸出。外部偏心套筒可具有背离内部偏心套筒延伸的区段。内部偏心套筒的外径可小于外部偏心套筒的内径。内部偏心套筒还可具有用于容置辊颈的内部孔。内部偏心套筒的内部孔和外部偏心套筒的内部孔可相对相应的外径偏心布置。内部套筒的偏心度与外部偏心套筒的偏心度可如此相互匹配，使得在起始位置中，容置于内部偏心套筒中的辊颈是居中地容置或定位在双偏心装置中。所述砑光机可具有用于将内部偏心套筒轴向扭转的装置。砑光机还可具有用于将外部偏心套筒轴向扭转的装置。如此便能使内部偏心套筒与外部偏心套筒相互独立地扭转。可采用以下方案：可通过内部偏心套筒与外部偏心套筒的相对彼此的相对扭转调节偏移的数量级。此外可采用以下方案：所述偏移的方向可通过两个偏心套筒的相对轴颈的共同扭转调节。所述双偏心装置可在与附属的辊子支承件的共同作用下引起辊子的弯曲。所述辊子支承件可以进一步朝向辊子中心、与所述双偏心装置间隔一定距离的方式布置在辊子上。

8、所述第一或第二挤压辊可以可旋转地支承在内部偏心套筒中。相应的辊颈可至少局部地伸入预紧装置或内部偏心套筒。

9、此外可采用以下方案：所述外部偏心套筒是以可相对设于所述机器框架中的孔旋转的方式支承，所述预紧装置容置在所述孔中。所述孔可直接置入机器框架中。作为替代方案，所述孔可为插入机器框架中的圆柱套筒。在所述孔与所述外部偏心套筒之间可形成或设有第一径向轴承。

10、此外可采用以下方案：所述内部偏心套筒是以可相对所述外部偏心套筒旋转的方式支承。其中，在所述外部偏心套筒与所述内部偏心套筒之间可形成或设有第二径向轴承。

11、此外，在所述内部偏心套筒与所述辊颈之间可形成或设有第三径向轴承。所述第一和/或第二和/或第三径向轴承可建构为圆柱滚子轴承或者建构为滚针轴承。

12、为了在辊隙中产生足够的压紧力，以及为了提供用于产生预紧力的对配轴承，可以与第一挤压辊邻接的方式设有第一支撑辊并且以与第二挤压辊邻接的方式设有第二支撑辊，所述支撑辊分别以与这些挤压辊反向的方式旋转。其中特别是可采用以下方案：所述支撑辊的直径大于所述第一及第二挤压辊。例如，所述辊子可具有约150-250mm、优选200mm的直径，并且，所述支撑辊可具有600-800mm、优选700mm的直径。可采用以下方案：在所述双偏心装置的起始位置中，所述挤压辊的轴线与所述支撑辊的轴线是在一平面中相互对准。

13、可采用以下方案：所述第一挤压辊与所述第一支撑辊在彼此上滚动，并且，在所述第二挤压辊与所述第二支撑辊之间建构有供电极膜穿过的辊隙，其中，所述第二挤压辊适于围绕第二挤压辊的顶侧或底侧导引电极膜。其中，在所述第一支撑辊与所述第一挤压辊之间可设有直接接触，使得第一挤压辊能够支撑在第一支撑辊上。通过设有的辊隙，第二挤压辊与第二支撑辊可相互间隔一定距离。然而，第二挤压辊可经由穿过辊隙的电极膜间接地支撑在第二支撑辊上。

14、在介于第一与第二挤压辊之间的辊隙的上方，可设有用于将粉末状电极前驱体材料连续输送入辊隙的装置。所述装置可具有将粉末状电极前驱体材料容置的料斗，所述料斗可在整个辊隙宽度的范围内延伸。所述料斗可在其底侧上具有用于将粉末针对性地输送入辊隙中的输送间隙。

15、可采用以下方案：所述第一或第二挤压辊中的至少一者在其相对的辊颈上分别具有预紧装置。但也可采用以下方案：所述第一挤压辊和所述第二挤压辊皆在其相对的辊颈上分别具有预紧装置。如此便可将两个挤压辊相互独立地抑或抵向彼此预紧。

16、本发明还涉及一种用粉末状电极前驱体材料制造具有均匀厚度的电极膜的方法，所述方法具有以下步骤：

17、将粉末状电极前驱体材料输送入由两个挤压辊形成的辊隙；

18、使得所述粉末状电极前驱体材料穿过所述辊隙，其中，在穿过辊隙的过程中对所述粉末状电极前驱体材料施加剪力，从而形成电极膜；

19、对所述两个挤压辊中的至少一者施加预紧力，从而抵抗因粉末状电极前驱体材料穿过辊隙而产生于相应挤压辊上的力向量。

20、可采用以下方案：所述施加预紧力包括使得相应挤压辊的至少一个辊颈径向偏移。

21、还可采用以下方案：所述至少一个辊颈的径向偏移包括设于所述辊颈上的双偏心装置的相对和/或相同形式的扭转。其中，所述相对和/或相同形式的扭转特别是可涉及双偏心装置的内部和外部偏心套筒。

22、可采用以下方案：所述径向偏移包括所述挤压辊中的至少一者的两个相对的辊颈的偏移，其中，使得两个辊颈皆沿同一方向径向偏移。同一方向可表示：两个辊颈皆向下偏移，或在辊子轴线的俯视图中水平地朝向辊子轴线的一侧偏移。

23、此外可采用以下方案：所述径向偏移包括所述两个挤压辊的两个相对的辊颈的偏移，其中，所述相对的辊颈皆沿同一方向偏移，并且，使得所述第一和第二挤压辊的辊颈沿同一方向或沿正对的方向偏移。例如，相邻的辊颈可皆向下或向上偏移，相向偏移，或背离彼此偏移。

24、所述方法还可包括：通过分别径向作用于挤压辊的线力，将所述两个挤压辊分别支撑在挤压辊的背离辊隙的一侧上。所述线力例如可分别经由与所述两个挤压辊邻接布置的支撑辊传递。

25、本发明还涉及一种电极膜，所述电极膜具有均匀的厚度，使得电极膜的在其宽度范围内的厚度变化不超出10μm，可通过使粉末状电极前驱体材料穿过形成于第一与第二挤压辊之间的辊隙并且在此过程中对粉末状电极前驱体材料施加剪力从而形成电极膜而获得，其中，对所述挤压辊中的至少一者施加预紧力，从而抵抗因粉末状电极前驱体材料穿过辊隙而产生于相应挤压辊上的力向量。

26、所述电极膜可为阳极膜、阴极膜、分隔膜、集电极膜、中间层膜、胶膜、底漆膜中的一个或数个，或者为由前述膜中的数个构成的层合物。