冷压延展机构及冷压延展装置的制作方法

[0001]
本申请涉及冷压技术领域，具体而言，涉及冷压延展机构及冷压延展装置。


背景技术：

[0002]
在锂电池制程中，由于涂布区的集流体的导电层厚度与极耳区的导电层厚度不同，导致在冷压过程中的受压情况不同，其延展效果也不一致，易产生断带和过辊褶皱问题。而现有的冷压工艺无法满足集流体延展一致性的要求。


技术实现要素：

[0003]
本申请的目的在于提供冷压延展机构及冷压延展装置，以改善集流体冷压延展不一致的技术问题。
[0004]
第一方面，本申请实施例提供了一种冷压延展机构，包括沿冷压延展机构的输送路径设置的牵引组件和压辊组件。牵引组件用于对膜材宽度方向的第一部分进行牵引，其包括成对设置的第一从动辊和第一主动辊，第一主动辊用于与第一驱动装置传动连接，第一从动辊用于随膜材的移动而转动。压辊组件用于对膜材宽度方向的第二部分进行辊压，其包括成对设置的两个第二主动辊，两个第二主动辊均用于与第二驱动装置传动连接。
[0005]
该冷压延展机构通过牵引组件和压辊组件对膜材的不同部分分别进行牵引和辊压，避免因膜材厚度不一致或其他结构问题导致辊压不全面，而产生延展不一致的问题。牵引组件包括第一从动辊和第一主动辊，通过第一主动辊带动膜材和第一从动辊运动，其对膜材不进行明显的压制，降低膜材的第一部分受到损伤的概率。压辊组件包括两个第二主动辊，能够对膜材的第二部分进行一定作用力的辊压。该结构能够使膜材的不同部分进行不同的辊压，满足膜材的冷压延展要求。第一主动辊和第二主动辊用于与第一驱动装置和第二驱动装置连接，能够被驱动使其以不同的辊压线速度转动，使得位于上游的压辊组件的辊压线速度小于位于下游的压辊组件的辊压线速度，能够对膜材极耳区进行拉伸延展，以匹配压辊组件对膜材涂覆区辊压后产生的延展，避免出压辊组件之后，由于极耳区没有延展，走带张力大部分作用于极耳区，导致断带或者膜材局部褶皱，同时避免膜片流入后面工序时引起波浪边而导致优率低。
[0006]
在一种可能的实现方式中，第一从动辊和第一主动辊的辊面距离小于或等于膜材的宽度方向的第一部分的厚度，两个第二主动辊的辊面距离小于膜材的宽度方向的第二部分的厚度。
[0007]
由于第一从动辊是通过第一主动辊和膜材带动而转动，因此第一从动辊和第一主动辊的辊面距离小于或等于膜材的宽度方向的第一部分的厚度，该结构能够保证第一从动辊与第一主动辊和膜材的相互作用，使得膜材的第一部分受到充分的拉伸。两个第二主动辊的辊面距离小于膜材的宽度方向的第二部分的厚度，是为了对膜材的第二部分进行一定作用的轧辊，使得膜材的第二部分的厚度变薄，材料变得紧实。
[0008]
在一种可能的实现方式中，第一从动辊设置于第一主动辊的上方，第一从动辊被
配置为能够根据膜材的厚度调整与第一主动辊之间的距离。
[0009]
第一从动辊设置于第一主动辊的上方，该结构使得第一主动辊对膜材和第一从动辊起到支撑作用，同时第一从动辊被配置为能够根据膜材的厚度调整与第一主动辊之间的距离，使得压辊组件对膜材的辊压、拉伸延展力一致，避免因膜材的第一部分(极片的极耳区)厚度变化产生受力不一致，导致膜材出现断带和褶皱问题。
[0010]
在一种可能的实现方式中，牵引组件包括两个第一从动辊和一个第一主动辊，第一从动辊的辊宽不大于膜材的第一部分的宽度，第一主动辊的辊宽不小于膜材的宽度，两个第一从动辊分别靠近输送路径的两侧设置以用于对膜材的两边缘进行牵引。
[0011]
在实际的冷压过程中，膜材可能具有多个第一部分，当膜材的宽度方向的两端分别具有第一部分时，上述结构可以同时对两个第一部分进行冷压延展。第一从动辊的辊宽不大于膜材的第一部分的宽度，该结构使得第一从动辊不会压到旁边的第二部分。第一主动辊的辊宽不小于膜材的宽度，该结构能够给膜材提供充分的支撑。
[0012]
在一种可能的实现方式中，压辊组件还包括设置于两个第一从动辊之间的第三从动辊，第三从动辊与第一主动辊配合，用于对膜材宽度方向的中间位置进行牵引。
[0013]
膜材的结构出现不同时，采用第三从动辊与第一主动辊配合对膜材宽度方向的中间位置进行牵引，保证膜材受到一致的牵引。
[0014]
在一种可能的实现方式中，第一从动辊和第一主动辊的直径均小于第二主动辊的直径。该结构有助于提高压辊的稳定性。
[0015]
在一种可能的实现方式中，冷压延展机构包括两组牵引组件，两组牵引组件分别位于压辊组件的上游和下游。该结构使得膜材在压辊组件的轧辊前后设置牵引组件，能够对膜材进行充分的冷压延展。
[0016]
在一种可能的实现方式中，还包括用于加热膜材的加热装置，加热装置设置于牵引组件与压辊组件之间。
[0017]
膜材具有不同的断裂延伸率，在压辊和拉伸的过程中易发生断带，因此设置加热装置对膜材进行加热，提高膜材的变形率，降低断带的发生率。
[0018]
在一种可能的实现方式中，第一从动辊的边缘为倒圆角或者斜角结构。
[0019]
膜材的第一部分和第二部分为相邻设置，压辊容易压到旁边的部分。将第一从动辊的边缘设为倒圆角或者斜角结构，能够降低对旁边部分的压制，同时对第一部分进行充分的压制。
[0020]
第二方面，提供了一种冷压延展装置，包括第一驱动装置、第二驱动装置以及上述冷压延展机构，第一驱动装置与第一主动辊传动连接，第二驱动装置与第二主动辊传动连接。
[0021]
该装置包括上述冷压延展机构，能够对膜材的不同部分分别进行辊压，避免因膜材厚度不一致或其他结构问题导致辊压不全面，而产生延展不一致的问题。
附图说明
[0022]
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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
些附图获得其他相关的附图。
[0023]
图1为本申请实施例提供的冷压延展机构的第一种结构示意图；
[0024]
图2为本申请实施例提供的冷压延展机构的第二种结构示意图；
[0025]
图3为本申请实施例提供的冷压延展机构的第三种结构示意图；
[0026]
图4为本申请实施例提供的一出二极片的结构示意图；
[0027]
图5为本申请实施例提供的牵引组件的一种结构示意图；
[0028]
图6为本申请实施例提供的一出四极片的结构示意图；
[0029]
图7为本申请实施例提供的牵引组件的第二种结构示意图。
[0030]
图标：100-冷压延展机构；101-极片；102-极耳区；103-涂覆区；104
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集流体；105-活性材料；110-牵引组件；111-第一从动辊；113-第一主动辊； 117-第三从动辊；120-压辊组件；121-第二主动辊；130-加热装置。
具体实施方式
[0031]
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0032]
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0033]
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。
[0034]
请参照图1、图2和图3，图1、图2和图3分别为本实施例提供的冷压延展机构100的三种不同的结构示意图。
[0035]
本实施例提供一种冷压延展机构100，用于辊压膜材，包括沿冷压延展机构100的输送路径设置的牵引组件110和压辊组件120。牵引组件110用于对膜材宽度方向的第一部分进行牵引，压辊组件120用于对膜材宽度方向的第二部分进行辊压，即牵引组件110和压辊组件120用于对膜材上的不同位置进行不同的作用。本实施例以膜材为电池领域中的极片101为例进行说明。
[0036]
请参照图2、图4和图6，图4为极片101的结构示意图。现有的极片 101包括集流体104和涂覆在集流体104表面的活性材料105。由于活性材料105涂覆在部分集流体104上，使得极片101的结构厚度不一致。在极片101的冷压过程中，由于厚度不一致，使得厚度较薄的极耳区102得不到充分的辊压和延展，导致极片101延展不一致出现断带或褶皱问题。本申请采用牵引组件110对厚度较薄的部分(极片101的极耳区102)进行牵引，压辊组件120对厚度较厚的部分(极片101的涂覆区103)进行辊压。
[0037]
牵引组件110包括成对设置的第一从动辊111和第一主动辊113，第一主动辊113用于与第一驱动装置传动连接，第一从动辊111用于随膜材的移动而转动。可以理解为，第一从动辊111和第一主动辊113分别设置于膜材的上下表面，第一主动辊113受到第一驱动装置的驱动而转动，进而带动设置于第一主动辊113的膜材运动。第一从动辊111与膜材接触并具有一定的作用力，使得膜材能够带动第一从动辊111转动，以此牵引组件110实现对膜材的牵引。在本申请的部分实施例中，第一从动辊111和第一主动辊 113的辊面距离小于或等于膜材的宽度方向的第一部分的厚度。该结构使得第一主动辊113能够带动第一从动辊111转动。可选地，第一从动辊111 的辊面为橡胶材质，橡胶与极片101之间具有一定的摩擦力。第一从动辊 111和第一主动辊113的辊面材质可以为丁晴橡胶、聚氨酯、尼龙或硅胶等。
[0038]
请参照图2，在本申请的部分实施例中，第一从动辊111设置于第一主动辊113的上方，即第一主动辊113固定于膜材的下表面，具有支撑膜材的作用，第一从动辊111的辊轴通过气缸(图未示)固定于膜材的上表面且设置于第一主动辊113的正上方，气缸用于控制第一从动辊111的压紧力，在气缸行程范围内均能保持压力。该结构使得第一从动辊111能够根据膜材的厚度调整与第一主动辊113之间的距离，使得牵引组件110对膜材的辊压、拉伸延展力一致，避免因膜材的第一部分(极片101的极耳区102) 厚度变化产生受力不一致，导致膜材出现断带和褶皱问题。
[0039]
在本实施例中，第一从动辊111的质量很小，直接放置于膜材的上表面且不会对膜材表面具有损伤，第一从动辊111根据膜材的厚度自动调整与第一主动辊113之间的距离，在本申请的其他实施例中，第一从动辊111 通过电子设备控制，根据电子设备检测出的膜材的厚度数据，相应的调整第一从动辊111与第一主动辊113之间的距离，使得牵引组件110对膜材的第一部分的作用力保持一致。
[0040]
本申请中的第一从动辊111和第一主动辊113的辊面宽度与膜材的第一部分的宽度相匹配。需要说明的是，本实施例中的宽度指的是垂直于输送路径方向上的尺寸。在一种可能实现的实例中，第一从动辊111的辊面宽度、第一主动辊113的辊面宽度均与极片101的极耳区102的宽度相同。在另一种可能实现的实例中，第一从动辊111的辊面宽度与极片101的极耳区102的宽度相同，第一主动辊113的辊面宽度与极片101的宽度相同。该结构的第一主动辊113给极片101提供较好的支撑。
[0041]
由于极耳区102的厚度小于涂覆区103的厚度，因此第一从动辊111 在辊压极耳区102时易碰到旁边的涂覆区103。为了避免第一从动辊111压到涂覆区103，同时避免第一从动辊111无法压紧极耳区102，第一从动辊 111的辊边缘为倒圆角或者斜角结构。需要说明的是，在本申请部分实施例中，第一主动辊113与第一从动辊111完全同步转动，使其线速度相同。
[0042]
在实际的冷压过程中，极片101一般为一出多，即冷压的膜材为多个连接在一起的极片101。请参照图4和图5，当膜材为一出二极片101时，膜材的宽度方向的两端为极耳区102，中间为涂覆区103。牵引组件110包括两个第一从动辊111和一个第一主动辊113，第一从动辊111的辊宽等于极片101的极耳区102的宽度，第一主动辊113的辊宽与整个膜材的宽度相同，两个第一从动辊111分别靠近输送路径的两侧设置以用于对极片101 的两边缘的极耳区102进行牵引。本申请中的膜材厚度较小，因此第一主动辊113可以为一根辊，若膜材厚度较大，则每一个第一从动辊111与一个第一主动辊113对应，以对膜材第一部分进行充
分的牵引。
[0043]
请参照图6和图7，当膜材为一出四极片101时，膜材在宽度方向具有四个极耳区102和两个涂覆区103，中间的两个极耳区102连接在一起。在一种可能实现的实例中，牵引组件110包括四个第一从动辊111(图未示) 和一个第一主动辊113，四个第一从动辊111分别对应四个极耳区102，一个第一主动辊113设置于极片101的下方。在另一种可能实现的实例中，牵引组件110包括两个第一从动辊111、一个第三从动辊117和一个第一主动辊113。第三从动辊117的结构与第一从动辊111的区别仅在于：第三从动辊117的辊面宽度为第一从动辊111的辊面宽度的二倍。该结构使得极片 101中间位置的极耳区102得到完整的延展，避免两个单独的第一从动辊 111之间留有缝隙，影响对极片101的延展。本申请采用一个宽度与膜材宽度相同的第一主动辊113相比于采用多个宽度与极耳区102宽度相同的主动辊，能够给膜材提供较好的支撑，并且避免多个主动辊转动线速度不一致导致对极片101区延展不一致，导致出现褶皱或断带的问题。在本申请的部分实施例中，两个第一从动辊111的辊轴与一个第三从动辊117的辊轴独立设置，该结构避免辊之间相互影响。
[0044]
压辊组件120包括成对设置的两个第二主动辊121，两个第二主动辊 121均用于与第二驱动装置(图未示)传动连接。可以理解为，膜材的上下表面分别设有两个第二主动辊121，两个第二主动辊121均受到第二驱动装置的驱动而转动，使得两个第二主动辊121同步转动。在本申请实施例中，为了使得两个第二主动辊121的线速度相同，两个第二主动辊121的辊径相同，在本申请的其他实施例中，两个第二主动辊121的辊径不同，出现线速度差，使得膜材上下表面受到不同的作用力，进而对膜材的第二部分进行拉伸延展。
[0045]
冷压过程中，需要对极片101的涂覆区103进行压制，使得集流体104 上的活性材料105变得紧实。在本申请实施例中，两个第二主动辊121的辊面距离小于膜材的宽度方向的第二部分的厚度，即两个第二主动辊121 的辊面距离小于极片101涂覆区103的厚度，两个第二主动辊121的具体辊面距离根据实际需要调整，本申请对其不做限定。
[0046]
在一出二或一出多极片101中，涂覆区103的宽度均相同，故第二主动辊121的宽度根据极片101涂覆区103的宽度调整，使其不小于涂覆区 103的宽度。在本申请实施例中，第二主动辊121的辊宽大于膜材的宽度。本申请中的第二主动辊121的辊面镀有硬质镀层，如镀硬铬，镀陶瓷等，要求表面粗糙度要低，降低对膜材表面的损伤。
[0047]
由于极片101上的极耳区102宽度小于涂覆区103的宽度，在本申请的部分实施例中，第一从动辊111和第一主动辊113的直径均小于第二主动辊121的直径。该结构有助于提高压辊的稳定性。
[0048]
本申请实施例中，牵引组件110和压辊组件120依次对膜材进行牵引和辊压，牵引组件110和压辊组件120的设置方式可以根据需要进行设置，即牵引组件110设置于压辊组件120的上游或下游。当对膜材进行辊压时，驱动第一主动辊113和第二主动辊121转动，膜材在第一主动辊113和第二主动辊121的带动下沿输送路径运动。为了对极片101的极耳区102和涂覆区103进行充分、一致的延展，在牵引组件110和压辊组件120之间设置加热装置130，对膜材进行加热，本申请中的加热装置130的加热区域可以是膜材极耳区102或者膜材整体。在辊压之前，开启加热装置130，极片101的温度升高，在拉伸和辊压时容易产生形变，不容易产生缺陷而导致断带，有利于提高生产优率。加热装置130可以对极片101的极耳区102 进行集中加热，也可以对极片101进行整体加热，本申请中的加热装置130 可以为加热
包加热空气后吹到极片101上，也可以是电磁感应加热，或者是红外加热等。
[0049]
进一步地，在实际冷压过程中，可以通过调控第一主动辊113和第二主动辊121的牵引和辊压线速度，将设置于上游的组件的运行线速度调整为小于设置于下游的组件的运行线速度，使得两个组件之间的膜材受到沿输送路径方向的拉伸，提高对极片101的延展。在一种可能实现的实例中，牵引组件110设置于压辊组件120的上游，通过分别控制第一驱动装置和第二驱动装置，使得第一主动辊113的牵引线速度为第二主动辊121的辊压线速度的97％-99％。该辊压方式使得牵引组件110和压辊组件120对膜材进行拉伸，实现对膜材轧辊的同时对膜材进行拉伸延展。结合加热装置130对膜材进行加热，使得膜材在拉伸过程中易于形变，避免膜材出现断带的问题，有利于提高生产优率，优率可提高0.3％。
[0050]
进一步的，为了提高对膜材的冷压延展，在本申请的部分实施例中，冷压延展机构100包括两组牵引组件110，分别设置于压辊组件120的上游和下游。在压辊组件120对膜材进行辊压前后，对膜材进行延展，达到充分延展的目的。为了降低膜材的断裂情况，在压辊组件120与上游、下游的牵引组件110之间均设置加热装置130。在本申请的部分实施例中，可以通过调控第一主动辊113和第二主动辊121的转动速度使得位于下游的压辊组件的辊压线速度大于位于上游的辊压线速度，进而对膜材进行拉伸延展，使得膜材得到充分的延展。
[0051]
该冷压延展机构100通过牵引组件110和压辊组件120对膜材的不同部分分别进行辊压，避免因膜材厚度不一致或其他结构问题导致辊压不全面，而产生延展不一致的问题。牵引组件110与压辊组件120分别与第一驱动装置和第二驱动装置连接，通过分别驱动使得第一主动辊113的辊压线速度与第二主动辊121的辊压线速度的不同，实现对膜材的延展。
[0052]
本申请还提供了一种冷压延展装置(图未示)，包括第一驱动装置(图未示)、第二驱动装置(图未示)以及上述冷压延展机构100，第一驱动装置与第一主动辊113传动连接，第二驱动装置与第二主动辊121传动连接。该装置能够通过对第一驱动装置和第二驱动装置的控制，实现第一主动辊 113的牵引线速度与第二主动辊121的辊压线速度的不同，实现对膜材极耳区102的充分延展。
[0053]
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

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