一种气胀圈式阴极辊幅宽控制装置及控制方法

本发明涉及电解铜箔制备领域，具体为一种气胀圈式阴极辊幅宽控制装置及控制方法。

背景技术：

1、电解铜箔是覆铜板、印制电路板及锂离子电池等电子产品制造的重要原材料之一，被誉为电子产品信号和电力传输的“神经网络”，在电子工业中扮演着关键的角色。近年来，电解法生产铜箔逐渐成为高效的主流生产方式。随着下游产业科技的快速发展，对电解铜箔的需求不断增加，特别是对铜箔品质和质量的要求日益提高。

2、作为锂离子电池负极集流体的主要材料，不同下游产品对铜箔幅宽的需求各不相同。阴极辊作为生产电解铜箔的关键设备和部件，被称为电解成套设备的核心，铜箔电解生产依赖于阴极辊的作用。然而，目前阴极辊出厂时的幅宽固定，面对不同幅宽要求时只能通过裁切法来满足需求。幅宽误差越大，由裁切法带来的废箔也就越多，造成浪费更为严重。定制各种不同幅宽的阴极辊成本高昂，缺乏灵活性，无法及时应对市场变化。

3、中国专利cn202322175121.7公开了《一种具有阴极辊密封功能的生箔机》，发明人将生箔机的密封圈套在四个导轮之间，导轮通过弹簧调节松紧力与对密封圈的夹紧力，且该生箔机的导轮上套设的密封圈其结构是由梯形构成密封效果更好。但是该生箔机仅能解决铜箔电解沉积过程中阴极辊两端的密封功能，并不能解决当前的幅宽控制问题，难以应用于实际产业中不同幅宽的铜箔生产。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种既能在制备阶段控制阴极辊的幅宽，又能实现精准控制、降低成本、增强操作性的气胀圈式阴极辊幅宽控制装置及控制方法。

2、为实现上述目的，本发明技术方案如下：一种气胀圈式阴极辊幅宽控制装置，包括阴极辊、放气管道、气胀圈、高压进气管道、绝缘薄膜、气阀和压板，所述压板为带牺牲层的咬合式钛合金压板。

3、所述绝缘薄膜呈环状包裹在阴极辊外圆面的两端；

4、所述放气管道放置于绝缘薄膜与阴极辊之间，用于排出绝缘薄膜与阴极辊贴合时的内部气泡；

5、所述气胀圈安装在绝缘薄膜外侧，并使用压板压住气胀圈，用于保证气胀圈、绝缘薄膜与阴极辊之间的压力；

6、所述高压进气管道与气胀圈通过气阀连接，保证气胀圈的气密性与可调性。

7、进一步地，所述高压进气管道采用不锈钢毛细管，用于在阴极辊镀铜表面的狭窄空间内快速充气。

8、进一步地，所述气胀圈采用耐腐蚀的氟橡胶管，用于在狭窄空间内打入气体，避免与电解液发生化学反应。

9、进一步地，所述压板的边缘设置牺牲层，牺牲层的位置和形状根据实际涂布过程确认。

10、进一步地，整个装置左右对称。

11、一种气胀圈式阴极辊幅宽控制方法，利用所述一种气胀圈式阴极辊幅宽控制装置进行控制，包括以下步骤：

12、a、根据幅宽需求选择绝缘薄膜的宽度，并在合适位置放置气胀圈，并通过当前阴极辊直径和管道截面选择合适的压力值，反求单个气胀圈的进气量，公式为：

13、pv＝(m/m)rt

14、式中，p是气体的压强；v是气胀圈容积；m是气体的质量；m是气体摩尔质量；r是普适气体常量；t是气体的温度。

15、b、通过高压进气管道往气胀圈内打入计算后的气体量，使得气胀圈提供足够压力，使得绝缘薄膜与阴极辊之间的气体通过放气管道排出。

16、c、等待绝缘薄膜贴合在阴极辊上后，抽出放气管道并缓缓增压，彻底排出所有气体。

17、d、将两端绝缘的阴极辊放置于阳极槽内进行沉积。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、1、本发明通过气胀圈与绝缘薄膜之间的压力配合，通过调整气胀圈位置与绝缘薄膜的宽度能实现任意幅宽的铜箔制备，且整体结构体积小可以在狭窄电解槽范围内实现阴极辊两端绝缘的效果。

20、2、本发明在实现任意幅宽的铜箔制备过程中，仅仅需准备不同宽度的绝缘薄膜，成本低，且操作过程简单。

21、3、本发明通过放气管道、气胀圈、高压进气管道、气阀、带牺牲层的咬合式钛合金压板的气体压力配合，设计了初步放置、进气、咬合、放气全流程，从而实现绝缘薄膜和阴极辊的彻底贴合，保证了后续铜箔沉积工艺的稳定性和均匀性，大幅减少了撕边等缺陷的可能性。

22、4、本发明是一种非破坏性的薄膜制备绝缘方法，能避免破坏现有的阴极辊等制备设备，且使用范围广，适用于各种需要绝缘的电解薄膜制备方式。

23、5、本发明沉积过程中咬合式钛合金压板的牺牲层保证薄膜两端质量，防止出现撕边等缺陷，最终获得理想的铜箔。

技术特征：

1.一种气胀圈式阴极辊幅宽控制装置，其特征在于：包括阴极辊(1)、放气管道(2)、气胀圈(3)、高压进气管道(4)、绝缘薄膜(5)、气阀(6)和压板(7)，所述压板(7)为带牺牲层的咬合式钛合金压板(7)；

2.根据权利要求1所述一种气胀圈式阴极辊幅宽控制装置，其特征在于：所述高压进气管道(4)采用不锈钢毛细管，用于在阴极辊(1)镀铜表面的狭窄空间内快速充气。

3.根据权利要求1所述一种气胀圈式阴极辊幅宽控制装置，其特征在于：所述气胀圈(3)采用耐腐蚀的氟橡胶管，用于在狭窄空间内打入气体，避免与电解液发生化学反应。

4.根据权利要求1所述一种气胀圈式阴极辊幅宽控制装置，其特征在于：所述压板(7)的边缘设置牺牲层，牺牲层的位置和形状根据实际涂布过程确认。

5.根据权利要求1所述一种气胀圈式阴极辊幅宽控制装置，其特征在于：整个装置左右对称。

6.一种气胀圈式阴极辊幅宽控制方法，利用权利要求1所述一种气胀圈式阴极辊幅宽控制装置进行控制，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种气胀圈式阴极辊幅宽控制装置及控制方法，所述控制装置包括阴极辊、放气管道、气胀圈、高压进气管道、绝缘薄膜、气阀和压板，所述绝缘薄膜呈环状包裹在阴极辊外圆面的两端；所述放气管道放置于绝缘薄膜与阴极辊之间；所述气胀圈安装在绝缘薄膜外侧。本发明通过气胀圈与绝缘薄膜之间的压力配合，通过调整气胀圈位置与绝缘薄膜的宽度能实现任意幅宽的铜箔制备，且整体结构体积小可以在狭窄电解槽范围内实现阴极辊两端绝缘的效果。本发明在实现任意幅宽的铜箔制备过程中，仅仅需准备不同宽度的绝缘薄膜，成本低，且操作过程简单。本发明保证了后续铜箔沉积工艺的稳定性和均匀性，大幅减少了撕边等缺陷的可能性。技术研发人员：闫英,方子铿,周平,王冀,朱威奇,王冠乔,王连吉受保护的技术使用者：大连理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18