银杉蓄电池探究锂电池涂布机错位收卷技术

摘要：锂电池生产进程里，头道工序是涂布这一工序，此工序中，涂布过程的控制有着相当重要的地位，而极片的品质，直接就决定了锂电池各项性能指标以及后续生产的连续性。在进行锂电池涂布活动之际，由于刚涂出料时的湿度比较大，会朝着边缘方向流动，容易致使涂敷后的基材出现中间部分单薄、两边厚实的状况，基材完成生产之后，直接借助收卷设备开展边缘对其卷绕的工作，致使边缘厚度持续累积，进而引发边缘浆料出现断带、崩裂一类问题，对收卷质量产生直接的影响，使得生产效率降低。本文主要分析了一种锂电池涂布机错位收卷技术。

关键词：锂电池；涂布机；错位收卷技术

1、锂电池涂布技术概述

锂离子电池由正极片、负极片、隔膜纸、电解液、外壳等主要部分构成，正、负极片都是借助涂覆方式把正、负极浆料涂覆于金属箔上，所以极片的涂布在锂离子动力电池的电芯制程里是极为关键的工序，涂布是于电池生产进程中，给成卷的基材，像铜箔、铝箔涂上一层具备特定功能的浆料，要确保极片表面平整、光滑、敷料均匀、附着力良好，干燥、不脱料、不掉料、无积尘、无气泡且烘干收卷 。

现今常常会用到的涂布工艺存在着以下几种情形：其一为刮涂，话说作为当下常常能见到被运用的涂布技术，自从涂布机诞生以来，刮刀式涂布技术发生了迅速发展，鉴于刮刀材料、刮刀安装方式以及位置还有刮刀类型存有差异，刮刀涂布头能够是硬刃刮刀涂布头、软刃刮刀涂布头、拖刀式上料刮刀涂布头、喷泉式上料刮刀涂布头、短驻留式刮刀涂布头、比尔式刮刀涂布头、刮辊式涂布头等；其二是辊涂。辊式涂布乃是运用转移涂料的办法，借此把涂料从涂布辊转移至基材之上，机内涂布大多采用这种涂布方式，其涂布用量是由计量辊间的压力予以确定以及调节的，压力越大的时候，涂料的通过量就越少，涂料用量随之减少，反之涂料用量就会增加，喷涂这种技术是一种采用非接触方式来进行涂布的技术，借助运用可控制高压喷涂技术针对基材实施单面或者双面非接触式涂布，刷涂 。存在着一种涂布技术，它是刷式涂布技术，属于最原始的那一种，此技术主要借助刷这件工具，把涂料以此方式刷涂于基材之上，依据刷的类型存在差异，刷式涂布头具备三种不同类型，分别有圆刷式涂布头，毯套式涂布头，还有毯辊式涂布头。

位于放卷装置之上的极片基材，通过辊而牵出，进而经过自动纠偏，之后进入浮辊张力系统，在调整放卷张力后进入涂布头，极片浆料依据涂布系统所设定的程序来进行涂布。涂覆之后的湿极片进入烘箱，由热风开展干燥，干燥之后的极片借由张力系统来调整张力，同时去控制收卷速度，促使其与涂布速度保持一致 ，极片经过纠偏系统自动纠偏，让基材维持在中心位置，并由收卷装置予以整齐收卷。

当下，为众人所知的涂布机收卷装置，是由纠偏系统、张力控制系统以及卷绕机构等共同构成的，纠偏系统通常是用来纠正涂布基材出现的偏移情况，此系统涵盖有纠偏传感器，还有纠偏控制器，包含伺服驱动系统以及相关纠偏装置。极卷边缘位置由纠偏传感器检测，极卷实际位置与设定位置的偏移量被读出，偏移量被转换成与之成正比的电信号，电信号被输入给纠偏系统的纠偏控制器，信号经放大、校准后，纠偏控制器把信号传给伺服驱动系统，伺服驱动系统根据信号大小，驱动纠偏装置的伺服电机做正反转动，进而使极卷边缘与纠偏传感器保持对齐，以此控制基材两侧在同一垂直面上进行收卷，确保收卷后的卷材两端面平整，而极卷卷绕过程中张力控制系统能保证维持恒张力，避免拉力过大导致断带 。

2、涂布收卷技术优化

为解决涂布极卷两边厚中间薄而引发的极卷边缘掉料问题或者断带问题，针对涂布机传统对齐收卷方式作出了优化，研发出一种涂布机错位收卷装置，借助把涂布极卷收卷方式转变为边缘错位螺旋卷绕的方式，致使极卷边缘一直处于悬空状态，切实改善了产品的收卷质量。

2.1涂布机错位收卷装置的组成

关于本文所剖析的错位收卷装置涉及的若干要点如下：其一为纠偏控制器，与之配套的卷绕机构；其二是纠偏传感器，其主要功能在于对边缘位置予以检测，还有横向往复运动系统，其主要作用是对传感器移动位置实施控制。

有一个机构，它是横向往复运动机构的结构，这个组成里呢，有卷绕控制单元，还有横移控制电机，以及安装在横移控制电机上的伸缩装置，另外，纠偏传感器固定在了伸缩装置上。这里面，卷绕那里的控制单元控制着电机进行周期性的正反转，而横移控制电机呢，它的作用是驱动伸缩装置在前面和后面位置进行限位移动，并且带动着同定在伸缩装置上的纠偏传感器，沿着涂布走带的垂直方向做往返的运动。基材于收卷进程里，进入到纠偏控制器的感应范围之中，随后，纠偏传感器检测出基材的位置产生了变化，进而，纠偏控制器实时操控卷绕机构跟着纠偏传感器移动，于是，使得基材在收卷期间有规律地左右摆动，借此达成收卷方式的转变。

2.2装置工作原理

卷绕控制单元于整个装置而言是核心所在，它涵盖启停主电路，及用于切换电机正反转控制单元的电机运行控制支路，还有电机反向控制支路，以及两限位支路，另外存在由指示灯D跟指示灯继电器KMl构成的指示灯电路 。常闭停止开关Sl串接在启停主电路中，常开启动开关s2也串接在启停主电路中，间隔时间继电器KTl的线圈支路，与运行时间继电器KT2的线圈支路并联，之后串接在启停主电路里，左限位开关x1串接在一个限位支路上，同时左限位继电器KM2的线圈串联在该限位支路上，右限位开关X2串接在另一个限位支路上，并且右限位继电器KM3的线圈串联在这个限位支路上，时间继电器KTl能够设置电机旋转的间隔时间，时间继电器KT2可以设置电机运转的时间，所以能够依据生产需求随意调节电机运转的距离。连接于电机运行控制支路之上的电机正反转控制单元，起着用来操控横移控制电机的主电路达成电机正反转此举的作用 ， 。

其收卷控制流程是这样的：卷绕控制模块会对横移电机正转反转实施有节奏的控制，横移电机开始旋转，于此同时，会推动伸缩设备依照涂布走带的垂直方向展开有规律的往返操作，进而使得纠偏传感器开启周期性的往返动作。传感器把涂布基材的位置检测信号反馈给纠偏控制器，控制器对卷绕机构实施实时控制，依据控制器状况进行往返运动，从而达成极卷从边缘对齐卷绕转变为错位卷绕，这种方式能够有效分散边缘厚度，让极卷边缘到达悬空状态，进而充分减小边缘拉力。

2.3涂布机错位收卷装置的收卷状态

首先，通过改进涂布收卷方式，应用错位收卷装置之后呈现极卷，极卷的边缘，层与层相互之间，依次产生错位。在这个收卷控制过程当中，一开始，是从外向内，顺序依次产生错位，层与层之间，逐步进行叠加。当控制电路控制极卷，从外向内错位到达传感器限位之时，接着控制极卷，由内向外也产生逐步错位叠加，进而保证了即极卷边缘形成悬空状态。 .

2.4张力实时控制以及纠偏技术

开展涂布活动之际，通常是于基材之上开展浆料涂覆这一行为，基材主要涵盖铝箔卷料与铜箔卷料，其厚度处于6um至30um这个范围之内，若要充分提升涂布均匀性，并且实现快速干燥，理应借助收放卷机构、张力与纠偏技术来对卷料基材实际运动速度予以有效控制，进而充分提高涂布质量。

从总体角度予以剖析，张力与纠偏平台主要包含三个层面的内容。其一，放卷环节的那种张力以及纠偏控制是这样的，于该设备当中以选择闭环这种方式去针对恒张力实施自动控制，在0kg到15kg这个区间内具备良好的可调节性特质，其误差不会超出3%。其二，烘干环节里出烘箱段中的张力是这般，这个装置采用闭环方式针对恒张力施行自动控制，在0kg到25kg范围内有着良好的可调节性能。在最后的收卷环节中，存在着张力情况，选择采用闭环控制方式，借助对浮辊位置施以控制行为，进而保障张力的稳定性得以维持；通过电气比例阀达成张力给定这一操作，借助张力传感器从而实现张力的检测工作；张力的范围设定在50N至200N这个范围区间之内，开展边张力收卷的作业，其锥度系数处于0%至50%的范围区间之中。如此能够充分地提升张力的稳定性，进而促使涂抹均匀性得到提高；除此之外，还能够提高收卷的整齐性，起到防止起皱的作用。

锂电池基层厚度不大，通常处于30um以内，进行涂布作业之际，要是不做纠偏处理的话，就会致使基材起皱，进而致使涂布欠缺均匀性，还无法确保收卷整齐性，此外还会因基材局部拉力增大致使基材受到破坏。选用自动EPC方式提升基材平整度与平行度，借助电气驱动超声波予以检测，能够对透明箔材实施检测，移动范围处于±50%范围之中，而纠偏控制器的精度维持在±0.2mm范围之内，促使涂膜边缘的对齐度控制在±0.5mm范围之内。