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专利名称：一种锂离子电池干法电极制备装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410265303.X

专利申请（专利权）人：肇庆理士电源技术有限公司,理士新能源发展有限公司
权利人地址：广东省肇庆市肇庆高新区工业大街27号肇庆理士电源技术有限公司办公楼

专利发明（设计）人：陈志平,马春响,郭慧松,罗丹,杨春雷

专利摘要：本发明属于电池电极制备技术领域，公开一种锂离子电池干法电极制备装置，包括机架，所述机架上设有压辊机构；所述压辊机构包括主动辊和从动辊，所述主动辊和所述从动辊之间设有驱动同步机构；所述驱动同步机构包括第一齿轮、第二齿轮、第一摆臂和第二摆臂；所述第一摆臂和所述第二摆臂的相对端连接形成整体组件；该干法电极制备装置让第一摆臂和第二摆臂转动连接形成联动的整体组件，让第一摆臂和第二摆臂的夹角能够随着主动辊和从动辊的位置变化而变化；通过第一摆臂和第二摆臂对各个齿轮进行位置限定，即便第一摆臂和第二摆臂的夹角发生变化，齿轮之间也能够始终保持啮合，进而，实现同时解决主动辊和从动辊的同步驱动问题和位置调节问题。

主权利要求：
1.一种锂离子电池干法电极制备装置，所述干法极片由集流体和活性物质涂层组成，其特征在于：包括机架，所述机架上设有压辊机构、传导机构和供料机构；
所述压辊机构包括主动辊和从动辊，所述主动辊和所述从动辊之间设有驱动同步机构；
所述驱动同步机构包括第一齿轮、第二齿轮、第一摆臂和第二摆臂；所述第一摆臂和所述第二摆臂的一端分别安装在所述主动辊和所述从动辊上，所述第一摆臂和所述第二摆臂的相对端连接形成整体组件；所述第一摆臂和所述第二摆臂的连接处设有第三齿轮，所述第一摆臂的中部设有第四齿轮；所述第一齿轮和所述第二齿轮分别固定安装在所述主动辊和所述从动辊上，所述第三齿轮和所述第二齿轮啮合，所述第四齿轮和所述第三齿轮啮合，所述第四齿轮和所述第一齿轮啮合；
所述传导机构用于集流体的送出和回卷；所述供料机构用于活性物质涂层浆料的送出；
所述第一摆臂和所述主动辊以及所述第二摆臂和所述从动辊为转动连接，所述第一摆臂和所述第二摆臂的连接处为转动连接，二者形成联动的整体组件；所述第一齿轮、所述第二齿轮和所述第三齿轮的规格参数相同，所述第四齿轮用于所述第一齿轮和所述第三齿轮的传动。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池干法电极制备装置，其特征在于：所述主动辊和从动辊的两端分别设有位置调节机构，所述主动辊和所述从动辊的两端分别设置有转动的位置块，所述位置调节机构通过位置块对所述主动辊或所述从动辊的位置进行调节；所述位置调节机构对所述主动辊或所述从动辊进行位置调节时，让所述第一摆臂和所述第二摆臂的夹角发生变化。
3.如权利要求2所述的一种锂离子电池干法电极制备装置，其特征在于：所述位置调节机构可分为丝杆调节组件或伸缩调节组件或滑动调节组件；
所述丝杆调节组件包括螺纹杆，所述螺纹杆设有第一电机，所述螺纹杆上设有移动块，所述移动块和所述位置块相连接；
所述伸缩调节组件包括第一伸缩缸，所述第一伸缩缸的输出端上设有控制块，所述控制块和所述位置块相连接；
所述滑动调节组件包括滑台，所述滑台上具有滑块，所述滑块和所述位置块相连接。
4.如权利要求2所述的一种锂离子电池干法电极制备装置，其特征在于：还包括安装板和第二电机，所述安装板和所述位置块相连接，所述第二电机安装在所述安装板上，所述第二电机的输出端设有第五齿轮，所述第五齿轮和所述第一齿轮相啮合。
5.如权利要求1所述的一种锂离子电池干法电极制备装置，其特征在于：所述机架上还设有稳压机构；
所述稳压机构包括安装架和压块，所述安装架和所述压块之间设置有弹簧，所述压块的下方具有弧形凹口，所述弧形凹口中开设有活动腔，所述活动腔内设有滚珠；所述弧形凹口位于所述从动辊的上方，所述滚珠和所述从动辊相接触。
6.如权利要求1所述的一种锂离子电池干法电极制备装置，其特征在于：所述传导机构包括送出辊和回卷辊，所述送出辊用于干法电极制备前集流体的放置固定，所述回卷辊用于干法电极制备后的收卷回收；
还包括位于所述压辊机构的两侧设有持平辊，所述持平辊和所述主动辊的最高点处于同一水平高度，所述持平辊用于干法电极制备时集流体的水平放置；
还包括位于所述持平辊和所述送出辊之间的张紧辊，所述张紧辊由两个上下错位设置的导辊组成，集流体从导辊之间穿过。
7.如权利要求1所述的一种锂离子电池干法电极制备装置，其特征在于：所述供料机构包括储料罐，所述储料罐的下方开设有长条形的出料口，所述出料口上设有倾斜向下的导料槽，所述储料罐内设置有压料板，所述压料板的上方设置有第二伸缩缸，所述压料板由所述第二伸缩缸控制下压进行出料。
8.如权利要求7所述的一种锂离子电池干法电极制备装置，其特征在于：所述出料口处设置有挡料板，该挡料板由第三伸缩缸进行控制位置；所述压料板上设有排气口，该排气口由排气阀控制开合；所述第二伸缩缸安装在支撑架上，所述支撑架由第四伸缩缸控制升降。 说明书 : 一种锂离子电池干法电极制备装置技术领域[0001] 本发明属于电池电极制备技术领域，具体涉及一种锂离子电池干法电极制备装置。背景技术[0002] 电池电极是电池内部发生氧化还原反应的位置，负责将化学能转化为电能或反之。极片则是由电极材料、导电剂和粘结剂混合物涂覆于集流体上形成的实体结构，按照工艺中是否使用溶剂可以分为湿法电极或干法电极。干法电极工艺通过干法粘结剂的纤维化即可制备出极片自支撑膜，将极片自支撑膜和集流体热压复合得到干电极极片，省去了溶剂烘干所需的电能消耗及时间消耗，可降低生产成本；从而，被厂家们广泛推广。为了提高干法电极的生产速度，厂家们推出了干法电极制备装置；可现有的干法电极制备装置在实际应用过程中存在以下问题：[0003] 1、干法电极制备装置上压辊中主动辊和从动辊的驱动同步性，是决定极片生产质量和电池性能的重要影响因素。若主动辊和从动辊速度不同步，会导致浆料或已涂覆集流体在压实时受力不均匀，从而使得极片沿宽度方向上的厚度难以保持一致，影响电池内部各部分活性物质含量的一致性，最终导致电芯容量、内阻及循环寿命的不一致性。甚至导致集流体材料在通过压辊时受到过大的拉伸或挤压应力，造成材料变形、断裂甚至分层，影响极片的整体结构强度。[0004] 2、为了确保压辊中主动辊和从动辊的驱动同步率，现有的制备装置普遍采用同步齿轮和同步齿轮带来对二者进行同步，以确保极片的生产质量。在干法极片生产过程中，压辊之间的位置调节是整个生产环节中非常重要的一环；通过对压辊之间的位置调节，能够对调节极片的厚度和极片的密度进行控制。然而，采用同步齿轮和同步齿轮来对主动辊和从动辊进行同步的话，将无法对压辊之间的位置调节。对此，推出了采用两个独立电机分别驱动主动辊和从动辊来确保二者同步的方式。申请号为202211729242.5，名称为集流体复合装置及干法涂布机的专利便采用了该方式，然而在理论上可以通过精密控制技术实现精确同步，但在实际应用中可能面临以下弊端：[0005] (1)为了保证两个电机的转速一致，需要配备高精度的同步控制系统，包括速度传感器、控制器以及反馈机制等，这会增加设备成本和维护难度。[0006] (2)即使使用了精密的控制系统，由于机械磨损、温度变化、电源波动等因素，仍然可能存在微小的转速差异，长期运行可能导致极片厚度不均或压实密度不一，影响电池性能。[0007] (3)当出现同步问题时，定位到具体是哪个电机或者控制系统的问题会更加复杂，故障排查和修复工作量增加。[0008] 3、现有的电极制备装置在对集流体进行上料时，容易出现输出浆料不均匀的情况。特别是制备装置浆料用完再次向设备内添料后的上料，初始时难以实现加料过程的连续、稳定供料；不仅降低了有效材料利用率，还可能导致额外的物料损耗，增加制造成本。[0009] 综上所述，发现现有技术至少存在以下技术问题：[0010] 现有的干法电极制备装置中压辊上主动辊和从动辊的同步驱动和位置调节上难以同时兼顾的问题；以及供料无法连续、稳定地问题。发明内容[0011] 有鉴于此，本发明目的是提供一种锂离子电池干法电极制备装置，以解决上述背景技术中所存在的问题。[0012] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是一种锂离子电池干法电极制备装置，所述干法极片由集流体和活性物质涂层组成，包括机架，所述机架上设有压辊机构、传导机构和供料机构；所述压辊机构包括主动辊和从动辊，所述主动辊和所述从动辊之间设有驱动同步机构；所述驱动同步机构包括第一齿轮、第二齿轮、第一摆臂和第二摆臂；所述第一摆臂和所述第二摆臂的一端分别安装在所述主动辊和所述从动辊上，所述第一摆臂和所述第二摆臂的相对端连接形成整体组件；所述第一摆臂和所述第二摆臂的连接处设有第三齿轮，所述第一摆臂的中部设有第四齿轮；所述第一齿轮和所述第二齿轮分别固定安装在所述主动辊和所述从动辊上，所述第三齿轮和所述第二齿轮啮合，所述第四齿轮和所述第三齿轮啮合，所述第四齿轮和所述第一齿轮啮合；所述传导机构用于集流体的送出和回卷；所述供料机构用于活性物质涂层浆料的送出。[0013] 作为优。龅谝话诒酆退鲋鞫跻约八龅诙摆臂和所述从动辊为转动连接，所述第一摆臂和所述第二摆臂的连接处为转动连接，二者形成联动的整体组件；所述第一齿轮、所述第二齿轮和所述第三齿轮的规格参数相同，所述第四齿轮用于所述第一齿轮和所述第三齿轮的传动。[0014] 进一步，所述主动辊和从动辊的两端分别设有位置调节机构，所述主动辊和所述从动辊的两端分别设置有转动的位置块，所述位置调节机构通过位置块对所述主动辊或所述从动辊的位置进行调节；所述位置调节机构对所述主动辊或所述从动辊进行位置调节时，让所述第一摆臂和所述第二摆臂的夹角发生变化。[0015] 进一步，所述位置调节机构可分为丝杆调节组件或伸缩调节组件或滑动调节组件；所述丝杆调节组件包括螺纹杆，所述螺纹杆设有第一电机，所述螺纹杆上设有移动块，所述移动块和所述位置块相连接；所述伸缩调节组件包括第一伸缩缸，所述第一伸缩缸的输出端上设有控制块，所述控制块和所述位置块相连接；所述滑动调节组件包括滑台，所述滑台上具有滑块，所述滑块和所述位置块相连接。[0016] 进一步，还包括安装板和第二电机，所述安装板和所述位置块相连接，所述第二电机安装在所述安装板上，所述第二电机的输出端设有第五齿轮，所述第五齿轮和所述第一齿轮相啮合。[0017] 作为优。龌苌匣股栌形妊够梗凰鑫妊够拱ò沧凹芎脱箍，所述安装架和所述压块之间设置有弹簧，所述压块的下方具有弧形凹口，所述弧形凹口中开设有活动腔，所述活动腔内设有滚珠；所述弧形凹口位于所述从动辊的上方，所述滚珠和所述从动辊相接触。[0018] 作为优。龃蓟拱ㄋ统龉鹾突鼐砉，所述送出辊用于干法电极制备前集流体的放置固定，所述回卷辊用于干法电极制备后的收卷回收；还包括位于所述压辊机构的两侧设有持平辊，所述持平辊和所述主动辊的最高点处于同一水平高度，所述持平辊用于干法电极制备时集流体的水平放置；还包括位于所述持平辊和所述送出辊之间的张紧辊，所述张紧辊由两个上下错位设置的导辊组成，集流体从导辊之间穿过。[0019] 作为优。龉┝匣拱ù⒘瞎，所述储料罐的下方开设有长条形的出料口，所述出料口上设有倾斜向下的导料槽，所述储料罐内设置有压料板，所述压料板的上方设置有第二伸缩缸，所述压料板由所述第二伸缩缸控制下压进行出料。[0020] 进一步，所述出料口处设置有挡料板，该挡料板由第三伸缩缸进行控制位置；所述压料板上设有排气口，该排气口由排气阀控制开合；所述第二伸缩缸安装在支撑架上，所述支撑架由第四伸缩缸控制升降。[0021] 本发明技术效果主要体现在以下方面：该干法电极制备装置通过第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮之间的相互啮合传动，实现主动辊和从动辊由同一台电机驱动；旋转规格参数相同的第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，并由第四齿轮进行传动，让主动辊和从动辊实现同步驱动；让第一摆臂和第二摆臂转动连接形成联动的整体组件，让第一摆臂和第二摆臂的夹角能够随着主动辊和从动辊的位置变化而变化；通过第一摆臂和第二摆臂对各个齿轮进行位置限定，即便第一摆臂和第二摆臂的夹角发生变化，齿轮之间也能够始终保持啮合，进而，实现同时解决主动辊和从动辊的同步驱动问题和位置调节问题。附图说明[0022] 图1为本发明一种锂离子电池干法电极制备装置的结构图；[0023] 图2为图1中压辊机构的结构图；[0024] 图3为图2中驱动同步机构的结构图；[0025] 图4为图2中位置调节机构的结构图；[0026] 图5为图2中稳压机构的结构剖视图；[0027] 图6为图1中传导机构的结构剖视图；[0028] 图7为图1中供料机构的结构剖视图；[0029] 图中：1、机架；2、压辊机构；21、主动辊，22、从动辊，23、驱动同步机构，231、第一齿轮，232、第二齿轮，233、第一摆臂，234、第二摆臂，235、第三齿轮，236、第四齿轮；24、位置调节机构，241、位置块，242、螺纹杆，243、第一电机，244、移动块；25、安装板，26、第二电机，27、第五齿轮；28、稳压机构，281、安装架，282、压块，283、弹簧，284、弧形凹口，285、活动腔，286、滚珠；3、传导机构，31、送出辊，32、回卷辊，33、持平辊，34、张紧辊；4、供料机构，41、储料罐，42、出料口，43、导料槽，44、压料板，45、第二伸缩缸，46、挡料板，47、排气口，48、支撑架，49、第四伸缩缸。具体实施方式[0030] 以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。[0031] 在本实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“左端”、“上方”、“背面”、“中部”、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，仅是为了便于描述本发明，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发明的限制。[0032] 另，在本具体实施方式中如未特别说明部件之间的连接或固定方式，其连接或固定方式均可分为通过现有技术中常用的螺栓固定或钉销固定，或销轴连接等方式，因此，在本实施例中不再详述。[0033] 实施例[0034] 参见图1，一种锂离子电池干法电极制备装置，所述干法极片由集流体和活性物质涂层组成，包括机架1，所述机架1上设有压辊机构2、传导机构3和供料机构4；所述压辊机构2包括主动辊21和从动辊22，所述主动辊21和所述从动辊22之间设有驱动同步机构23；[0035] 参见图2、3、4，所述驱动同步机构23包括第一齿轮231、第二齿轮232、第一摆臂233和第二摆臂234；所述第一摆臂233和所述第二摆臂234的一端分别安装在所述主动辊21和所述从动辊22上，所述第一摆臂233和所述第二摆臂234的相对端连接形成整体组件；所述第一摆臂233和所述第二摆臂234的连接处设有第三齿轮235，所述第一摆臂233的中部设有第四齿轮236；所述第一齿轮231和所述第二齿轮232分别固定安装在所述主动辊21和所述从动辊22上，所述第三齿轮235和所述第二齿轮232啮合，所述第四齿轮236和所述第三齿轮235啮合，所述第四齿轮236和所述第一齿轮231啮合；所述第一摆臂233和所述主动辊21以及所述第二摆臂234和所述从动辊22为转动连接，所述第一摆臂233和所述第二摆臂234的连接处为转动连接，二者形成联动的整体组件；所述第一齿轮231、所述第二齿轮232和所述第三齿轮235的规格参数相同，所述第四齿轮236用于所述第一齿轮231和所述第三齿轮235的传动。所述主动辊21和从动辊22的两端分别设有位置调节机构24，所述主动辊21和所述从动辊22的两端分别设置有转动的位置块241，所述位置调节机构24通过位置块241对所述主动辊21或所述从动辊22的位置进行调节；所述位置调节机构24对所述主动辊21或所述从动辊22进行位置调节时，让所述第一摆臂233和所述第二摆臂234的夹角发生变化，可将第一齿轮231、第二齿轮232、第三齿轮235和第四齿轮236视作转动安装在第一摆臂233和第二摆臂234上，无论第一摆臂233和第二摆臂234的夹角如何变化，各个齿轮之间会始终啮合；当第一摆臂233和第二摆臂234的夹角发生变化时，第一齿轮231、第二齿轮232、第三齿轮235和第四齿轮236之间会通过转动来适应角度的变化。[0036] 具体的，将第一摆臂233和第二摆臂234分别转动到主动辊21和从动辊22上，并对二者的相对端转动连接形成联动的整体组件，让第一摆臂233和第二摆臂234的夹角能够随着主动辊21和从动辊22的位置变化而变化；通过第一齿轮231、第二齿轮232、第三齿轮235和第四齿轮236之间的相互啮合传动，实现主动辊21和从动辊22由同一台电机驱动；旋转规格参数相同的第一齿轮231、第二齿轮232和第三齿轮235，并由第四齿轮236进行传动，让主动辊21和从动辊22实现同步驱动；通过第一摆臂233和第二摆臂234对各个齿轮进行位置限定，即便第一摆臂233和第二摆臂234的夹角发生变化，齿轮之间也能够始终保持啮合，进而，实现同时解决主动辊21和从动辊22的同步驱动问题和位置调节问题。[0037] 参见图2、4，所述位置调节机构24可分为丝杆调节组件或伸缩调节组件或滑动调节组件；所述丝杆调节组件包括螺纹杆242，所述螺纹杆242设有第一电机243，所述螺纹杆242上设有移动块244，所述移动块244和所述位置块241相连接；所述伸缩调节组件包括第一伸缩缸，所述第一伸缩缸的输出端上设有控制块，所述控制块和所述位置块241相连接；所述滑动调节组件包括滑台，所述滑台上具有滑块，所述滑块和所述位置块241相连接；所述滑台设置有单独的驱动电机。具体的，丝杆调节组件通过螺纹杆242转动来对移动块244的位置进行调节，从而实现对主动辊21或从动辊22的位置调节；伸缩调节组件通过第一伸缩缸控制控制块的位置移动，来实现对主动辊21或从动辊22的位置调节；滑动调节组件改变滑块在滑台上的位置，来实现对主动辊21或从动辊22的位置调节。[0038] 还包括安装板25和第二电机26，所述安装板25和所述位置块241相连接，所述第二电机26安装在所述安装板25上，所述第二电机26的输出端设有第五齿轮27，所述第五齿轮27和所述第一齿轮231相啮合。通过第二电机26驱动第五齿轮27，让第五齿轮27和第一齿轮231啮合，实现对主动辊21或从动辊22的同步驱动。[0039] 参见图5，所述机架1上还设有稳压机构28；所述稳压机构28包括安装架281和压块282，所述安装架281和所述压块282之间设置有弹簧283，该弹簧283始终处于压缩状态。所述压块282的下方具有弧形凹口284，所述弧形凹口284中开设有活动腔285，所述活动腔285内设有滚珠286；所述弧形凹口284位于所述从动辊22的上方，所述滚珠286和所述从动辊22相接触。具体的，稳压机构28中通过滚珠286来和从动辊22相接触，在提高从动辊22对活性物质涂层压力的同时，也能够减少稳压机构28对压辊机构2驱动的影响。[0040] 参见图6，所述传导机构3用于集流体的送出和回卷；所述传导机构3包括送出辊31和回卷辊32，所述送出辊31用于干法电极制备前集流体的放置固定，所述回卷辊32用于干法电极制备后的收卷回收；送出辊31和机架1以及回卷辊32和机架1之间均为可拆卸设置，以便于设备进行集流体卷的上料和下料；送出辊31和回卷辊32中至于有回卷辊32设置有独立的驱动电机。[0041] 还包括位于所述压辊机构2的两侧设有持平辊33，所述持平辊33和所述主动辊21的最高点处于同一水平高度，所述持平辊33用于干法电极制备时集流体的水平放置；持平辊33的设置能够让集流体在压实前后保持水平放置，让涂覆在其上的活性物质涂层能够更加均匀地分布，从而确保在后续压实过程中得到厚度一致的极片；也能有效防止浆料因重力作用而滑落或流失，从而减少原材料的浪费。[0042] 还包括位于所述持平辊33和所述送出辊31之间的张紧辊34，所述张紧辊34由两个上下错位设置的导辊组成，集流体从导辊之间穿过。由于集流体卷的半径会随着生产的进行而变。沤艄34能够让集流体保持稳定，让后续集流体上活性物质涂层的涂布和压实稳定进行。[0043] 参见图7，所述供料机构4用于活性物质涂层浆料的送出；所述供料机构4包括储料罐41，所述储料罐41的下方开设有长条形的出料口42，所述出料口42上设有倾斜向下的导料槽43，所述储料罐41内设置有压料板44，所述压料板44的上方设置有第二伸缩缸45，所述压料板44由所述第二伸缩缸45控制下压进行出料。所述出料口42处设置有挡料板46，该挡料板46由第三伸缩缸进行控制位置，所述第三伸缩缸摆动安装在所述储料罐41的侧壁，所述第三伸缩缸的输出端和所述挡料板46之间为转动连接，所述挡料板46转动安装在所述出料口42处。所述压料板44上设有排气口47，该排气口47由排气阀控制开合；所述第二伸缩缸45安装在支撑架48上，所述支撑架48由第四伸缩缸49控制升降。具体的，每次向储料罐41内进行添料时，先通过第三伸缩缸将挡料板46下摆对出料口42进行封闭，再向储料罐41内添料；完成添料后，打开排气口47，控制第二伸缩缸45和第四伸缩缸49让压料板44下降，将储料罐41内的活性物质涂料进行排气规整；当排气口47有涂料排出时，关闭排气口47，通过第三伸缩缸控制挡料板46打开出料口42；从而确保对集流体的整个加料过程保持连续、稳定地供料，避免出现额外的物料损耗和增加制造成本。再者，向需要储料罐41内进行添料时，打开排气口47，控制第二伸缩缸45和第四伸缩缸49让压料板44上升。[0044] 本发明技术效果主要体现在以下方面：该干法电极制备装置通过第一齿轮231、第二齿轮232、第三齿轮235和第四齿轮236之间的相互啮合传动，实现主动辊21和从动辊22由同一台电机驱动；旋转规格参数相同的第一齿轮231、第二齿轮232和第三齿轮235，并由第四齿轮236进行传动，让主动辊21和从动辊22实现同步驱动；让第一摆臂233和第二摆臂234转动连接形成联动的整体组件，让第一摆臂233和第二摆臂234的夹角能够随着主动辊21和从动辊22的位置变化而变化；通过第一摆臂233和第二摆臂234对各个齿轮进行位置限定，即便第一摆臂233和第二摆臂234的夹角发生变化，齿轮之间也能够始终保持啮合，进而，实现同时解决主动辊21和从动辊22的同步驱动问题和位置调节问题。[0045] 当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

专利地区：广东

专利申请日期：2024-03-08

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN118117039B