一种锂离子电池极片辊压褶皱消除装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种锂离子电池极片辊压褶皱消除装置，该装置设置在极片(4)辊压之后，张紧机构或收卷机构之前，极片(4)包括涂覆区和非涂覆区，所述的装置包括至少两组辊压组件，每组辊压组件上下对称布置于极片(4)上下两面，辊压组件上安装有导电环形装置(3)，导电环形装置(3)与极片(4)的非涂覆区箔材(5)直接接触，相邻辊压组件之间设有磁体，磁体产生垂直于极片(4)表面的磁场，非涂覆区箔材(5)在磁场中受到安培力的作用，产生向两侧的非接触式张紧力，消除辊压褶皱。与现有技术相比，本发明专利技术利用安培力这一非接触的方式，改善了辊压后锂离子电池极片内的不均匀应力场，很好地解决了辊压工艺过程中出现的褶皱、屈曲问题。压工艺过程中出现的褶皱、屈曲问题。压工艺过程中出现的褶皱、屈曲问题。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池极片辊压褶皱消除装置及其应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，尤其是涉及一种锂离子电池极片辊压褶皱消除装置及其应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长等优势，被广泛应用于新能源、新能源汽车等产业。极片辊压工艺是将干燥后的极片经过辊压机压实以获得所需厚度的过程，是锂离子电池制作工艺中的一个关键步骤，对电极能量密度、倍率特性和循环稳定有重要影响。
[0003]由于极片上活性材料涂覆区厚度与极耳区厚度存在巨大差异，在辊压过程中这两个区域的延展率不同，使辊压后极片内产生不均匀残余应力场，受压区域的压应力导致极片发生屈曲失稳、褶皱(波浪形、人字形)等缺陷。传统的解决方案是利用张紧机构沿辊压方向对极片施加张紧力，改变极片内应力状态，能够一定程度上抑制褶皱的产生。但当张紧力释放以后，不均匀应力场很容易导致缺陷产生，且增大张紧力容易导致断片现象的发生，不利于生产效率的提升。
[0004]对现有文献调研发现，中国专利公开号为：CN 109037589 A，专利名称为：一种锂电池极片辊压防皱装置及防皱方法，该技术对极耳区覆PET膜，使极片涂覆区和极耳区受压均匀。该技术的缺点是：覆膜精度要求严格，存在膜与极片变形不协调等问题。中国专利公开号为：CN 109742317 A，专利名称为：一种锂电池极片辊压分切防打皱装置，该技术使用曲面辊对极片进行抚平、展开。该技术的缺点是：利用曲面辊与极片的摩擦力实现展平，展平力不容易控制，容易造成极片破裂。

技术实现思路

>[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种锂离子电池极片辊压褶皱消除装置及其应用，施加垂直于极片表面的磁场，对非涂覆区箔材通电，通电导体在磁场中受到横向的安培力的作用，这种非接触式的张紧力能够改善极片内应力状态，防止极片受压应力区域发生屈曲失稳，有效减少极片褶皱缺陷的发生，提高生产效率。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种锂离子电池极片辊压褶皱消除装置，该装置设置在极片辊压之后，张紧机构或收卷机构之前，极片包括涂覆区和非涂覆区，其特征在于，所述的装置包括至少两组辊压组件，每组辊压组件上下对称布置于所述的极片上下两面，所述的辊压组件上安装有导电环形装置，导电环形装置与极片的非涂覆区箔材直接接触，相邻辊压组件之间设有磁体，所述的磁体之间产生垂直于极片表面的磁场。该装置利用非涂覆区箔材在磁场中受到的安培力，对极片两侧施加非接触式张拉力，改善极片内应力分布状态。
[0008]进一步地，所述的辊压组件有外导线引出，与电源相接，施加高低电压，所述的辊压组件为轧辊，优先方案中包括第一轧辊和第二轧辊，每组辊压组件包括压辊和托辊，对称布置于所述的极片的上下表面。
[0009]进一步地，所述的导电环形装置采用导电材质石墨、金、银或铜制成，每个辊压组件上间隔安装不少于两个导电环形装置。
[0010]进一步地，所述的磁体为永磁体或电磁铁，包括N极和S极，N极和S极分别设置在极片面上和面下，磁体设有至少两组，对称设置在极片中线两侧，并使相邻磁体的S极和N极相反，从而使产生的磁场沿极片中线两侧对称分布，大小相等、方向相反。
[0011]本专利技术还提供一种锂离子电池极片辊压褶皱消除装置的应用，利用锂离子电池极片辊压褶皱消除装置，对非涂覆区箔材施加沿辊压方向的电流，非涂覆区箔材在磁场中受到安培力的作用，产生向两侧的非接触式张紧力，消除辊压褶皱。
[0012]进一步地，该应用包括以下操作步骤：
[0013]S1、调整辊压组件的辊间间隙，使导电环形装置与非涂覆区箔材保持良好接触；
[0014]S2、调整磁体的N极和S极的位置并固定；
[0015]S3、辊压组件通过外导线连接电源，使非涂覆区箔材内产生沿辊压方向的电流，根据实际生产状况调节电流强度。
[0016]进一步地，步骤S1中的辊压组件为电机主动驱动或依靠与极片的摩擦力被动转动。
[0017]进一步地，步骤S1中的导电环形装置与非涂覆区箔材的接触力可以根据实际运行状况自由调节，保证接触稳定可靠、不发生脱离断电，接触力调节范围为1
‑
10N。
[0018]进一步地，步骤S2中的磁体产生的磁场为匀强磁场或具有梯度变化规律的磁场，磁场强度为0.1
‑
3T。
[0019]进一步地，步骤S3中的电流为直流或交流，电流大小可根据实际生产中褶皱的产生情况进行人工或自动实时调节，改变安培力的大小，进而改变横向张紧力的大小，使褶皱消除效果达到最优，电流大小调节范围为1
‑
50A。
[0020]经过所述步骤S1
‑
S3，极片内部应力分布受到非接触式横向张紧力影响，改善受压应力区域的应力状态，避免了屈曲失稳、褶皱等平面缺陷的发生。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0022](1)本专利技术利用安培力对极片施加横向张紧力，改变极片涂覆区和极耳区因延展率不同导致的内部不均匀应力状态，避免压应力导致极片出现褶皱，提高了极片辊压过程的成品率和生产效率；
[0023](2)安培力以非接触的方式对极片横向张紧，避免了极片被压裂、撕裂的风险，且张紧力的大小很容易通过控制电流的大小实现实时精确控制；
[0024](3)横向张紧力不受极片本身尺寸的影响，针对不同极片厚度、不同涂覆厚度、不同极耳区宽度等情况下，不需要更换任何设备即可适用于不同型号锂离子电池极片的辊压工艺。
附图说明
[0025]图1为本专利技术锂离子电池极片辊压褶皱消除装置的正视示意图；
[0026]图2为本专利技术锂离子电池极片辊压褶皱消除装置的左视示意图；
[0027]图3为本专利技术锂离子电池极片辊压褶皱消除装置的俯视示意图。
[0028]图中标识：
[0029]1—第一轧辊；2—第二轧辊；3—导电环形装置；4—极片；5—非涂覆区箔材；6—N极；7—S极。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0031]实施例
[0032]如图1至图3所示，一种锂离子电池极片辊压褶皱消除装置，该装置设置在极片辊压之后、张紧机构或收卷机构之前，该装置包括至少两组辊压组件，在本实施例中设有两组：第一轧辊1和第二轧辊2，使用外接导线分别施加高、低电压，每组辊压组件包括压辊和托辊，对称布置于极片4的上下表面，每个轧辊上间隔安装不少于两个导电环形装置3，在本实施例中设有三个导电环形装置3，其直径略大于轧辊自身的直径，每个导电环形装置3分别与非涂覆区箔材5直接接触，第一轧辊1和第二轧辊2之间设有至少两组磁体，在本实施例中设有两组磁体，各磁体均包括N极6和S极7，两组磁体对称设置在极片4中线两侧，并使两组磁体的N极6和S极7相反设置在极片4面上和面下，各磁体的N极6和S极7之间产生垂直于极片4表面的磁场，沿极片4中线两侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池极片辊压褶皱消除装置，该装置设置在极片(4)辊压之后，张紧机构或收卷机构之前，极片(4)包括涂覆区和非涂覆区，其特征在于，所述的装置包括至少两组辊压组件，每组辊压组件上下对称布置于所述的极片(4)上下两面，所述的辊压组件上安装有导电环形装置(3)，导电环形装置(3)与极片(4)的非涂覆区箔材(5)直接接触，相邻辊压组件之间设有磁体，磁体产生垂直于极片(4)表面的磁场。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片辊压褶皱消除装置，其特征在于，所述的辊压组件有外导线引出，与电源相接，所述的辊压组件为轧辊。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片辊压褶皱消除装置，其特征在于，所述的导电环形装置(3)采用导电材质石墨、金、银或铜制成，每个辊压组件上间隔安装不少于两个导电环形装置(3)。4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片辊压褶皱消除装置，其特征在于，所述的磁体为永磁体或电磁铁，所述的磁场沿极片(4)中线两侧对称分布，大小相等、方向相反。5.一种锂离子电池极片辊压褶皱消除装置的应用，其特征在于，利用权利要求1
‑
4中任一所述的锂离子电池极片辊压褶皱消除装置，对非涂覆区箔材(5)施加沿辊压方向的电流，非...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭林法，付泽军，徐竹田，来新民，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：