鋰電池隔膜復合裝置及其復合方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰電池隔膜復合裝置及其復合方法，所述的裝置包括：放卷裝置，輥壓裝置和收卷裝置；所述的放卷裝置包括至少兩個放卷輥、放卷導輥和方向?qū)л?，所述的放卷導輥用于鋰電池隔膜導向至輥壓裝置，所述的方向?qū)л佊糜诟淖兡氲姆较?；所述的輥壓裝置包括預熱輥、熱壓輥、熱定型輥和冷卻輥，所述的預熱輥、熱壓輥、熱定型輥和冷卻輥依次類平行設置。本裝置的輥壓裝置中設置有預熱輥、熱壓輥、熱定型輥和冷卻輥，能夠很好的實現(xiàn)多層薄膜的均勻輥壓復合，可以增強薄膜之間的粘接性，復合效果更佳。
【專利說明】鋰電池隔膜復合裝置及其復合方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰電池隔膜復合領域，具體涉及一種鋰電池隔膜復合裝置及其復合方法。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池具有高比能量、長循環(huán)壽命、無記憶效應的特征，又具有安全、可靠且能夠快速充放電等優(yōu)點，因此近年來成為了新型電源技術研究的熱點。鋰電池的結構中，隔膜是關鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜性能的優(yōu)劣決定了電池的界面結構、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)次數(shù)以及安全性能等特性，因此獲得性能優(yōu)異的隔膜至關重要。隔膜的主要作用是將電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，具有能使電解質(zhì)離子通過的功能，還可以在電池過熱時，通過閉孔功能來阻隔電池中的電流傳導。隔膜材質(zhì)是不導電的，其物理化學性質(zhì)對電池的性能有很大的影響。電池的種類不同，采用的隔膜也不同。目前市場化的鋰電池主要是以聚乙烯、聚丙烯為主的聚烯烴隔膜，包括單層PE，單層PP，三層PP/PE/PP復合膜?，F(xiàn)有的聚烯烴隔膜生產(chǎn)工藝可按照干法和濕法分為兩大類，同時干法又可細分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。
[0003]隨著鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，隔膜材料的需要量大幅度增加。而世界上只有日本、美國等少數(shù)幾個國家擁有鋰離子電池聚合物隔膜的生產(chǎn)技術和相應的規(guī)?；a(chǎn)，我國在鋰離子電池隔膜的研究和開發(fā)方面起步較晚，隔膜在我國雖已有生產(chǎn)，但是各項指標達不到國外的水平，甚至達不到使用的要求。就整體而言，目前國內(nèi)生產(chǎn)的鋰電池隔膜存在微孔尺寸、分布都較為不均勻，且穩(wěn)定性較差等缺點。
[0004]目前，為了得到具有較為均勻的微孔的鋰電池隔膜，通常做法是將三層或多層薄膜進行復合，得到較厚的鋰離子電池隔膜，這樣可以得到綜合性能優(yōu)異的鋰電池隔膜。
[0005]多層薄膜進行復合時，需要專用復合機進行放卷、輥壓、收卷?，F(xiàn)有的鋰電池隔膜復合機實現(xiàn)了多層隔膜的復合，克服了鋰電池隔膜復合時容易起皺，起氣泡的缺點，但目前的鋰電池隔膜復合裝置都是將復卷的多層膜后直接進行輥壓復合，輥壓復合前三層或多層膜沒有經(jīng)過均勻預熱，輥壓復合后也沒有經(jīng)過熱定型過程，這樣生成的三層或多層復合膜的粘結強度不高，復合效果不好，得到的三層或多層復合隔膜達不到鋰電池隔膜的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有輥壓復合鋰電池隔膜的粘接強度不高，復合效果不好的問題，本發(fā)明提供一種鋰電池隔膜復合裝置及其復合方法，將三層或多層膜分別通過放卷裝置，輥壓裝置的預熱輥、熱壓輥、熱定型輥、冷卻輥合收卷裝置，能夠很好的實現(xiàn)三層或多層薄膜的均勻輥壓復合，壓輥通過液壓裝置控制三層或多層膜輥壓壓力的大小，能夠為三層或多層膜的復合提供較大的壓力，保證膜之間的粘結強度足夠大。
[0007]一種鋰電池隔膜復合裝置，包括:放卷裝置，輥壓裝置和收卷裝置；
[0008]所述的放卷裝置包括至少兩個放卷輥、放卷導輥和方向?qū)л仯龅姆啪韺л佊糜阡囯姵馗裟蛑凛亯貉b置，所述的方向?qū)л佊糜诟淖兡氲姆较颍?br> [0009]所述的輥壓裝置包括預熱輥、熱壓輥、熱定型輥和冷卻輥，所述的預熱輥、熱壓輥、熱定型輥和冷卻輥依次類平行設置。
[0010]進一步的技術方案是:所述的收卷裝置包括收卷輥和設置在輥壓裝置與收卷輥之間的收卷導輥，所述的收卷導輥連接有第二導輥電機，用于驅(qū)動收卷導輥。
[0011]進一步的技術方案是:所述的放卷導輥連接有第一導輥電機，用于驅(qū)動放卷導輥。
[0012]進一步的技術方案是:所述的放卷輥和收卷輥分別與伺服電機連接，分別用于驅(qū)動放卷輥和收卷輥，通過伺服電機可以控制薄膜的張力大小。
[0013]進一步的技術方案是:所述的預熱輥為3?7組，每一組預熱輥包括預熱定輥和預熱壓輥，所述的預熱定輥和預熱壓輥通過齒輪同步控制；所述的預熱壓輥與第一氣浮恒壓裝置連接，用于調(diào)節(jié)間距使預熱壓輥與預熱定輥貼合。預熱輥通過旋轉(zhuǎn)接頭管道與導熱油加熱器連接，預熱溫度通過導熱油加熱器控制。
[0014]進一步的技術方案是:所述的熱壓輥為I?3組，每一組熱壓輥包括熱壓定輥和熱壓壓輥；所述的熱壓壓輥與液壓裝置連接，用于控制輥壓復合壓力。
[0015]進一步的技術方案是:所述的熱定型輥為3?5組，每一組熱定型輥包括熱定型定輥和熱定型壓輥；所述的熱定型壓輥與第二氣浮恒壓裝置連接，用于調(diào)節(jié)間距使熱定型壓棍與熱定型定棍貼合。所述的熱定型定棍和熱定型壓棍通過齒輪同步控制。
[0016]進一步的技術方案是:所述的冷卻輥為I?3組，每一組冷卻輥包括冷卻定輥和冷卻壓輥。
[0017]進一步的技術方案是:所述的預熱輥、熱壓輥、熱定型輥和冷卻輥均分別通過萬向聯(lián)軸節(jié)與驅(qū)動電機連接。
[0018]一種鋰電池隔膜復合方法，包括以下步驟:
[0019]步驟一:將多組單層薄膜分別通過放卷輥放卷，用放卷導輥將多組單層薄膜導向至輥壓裝置，用方向?qū)л伕淖兡さ膶虢嵌龋?br> [0020]步驟二:將薄膜依次經(jīng)過預熱輥、熱壓輥、熱定型輥和冷卻輥；其中預熱輥的預熱溫度為130?150°C;熱壓輥的熱壓溫度為140?150°C，熱壓輥的熱壓時間為3?8s，熱壓棍的熱壓壓力為l_8MPa ;熱定型棍的加熱溫度為130?140°C,熱定型的時間為10?13s ；冷卻輥的溫度為15?28°C ;
[0021]步驟三:將輥壓復合后的復合薄膜通過收卷裝置收卷成卷。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，預熱輥的預熱溫度140_148°C ;根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，熱壓輥的熱壓溫度為145-148°C，熱壓輥的熱壓時間為4-6s，熱壓輥的熱壓壓力為4-6MPa ;根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，熱定型輥的加熱溫度為135-140°C，熱定型的時間為 10-13s。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下的有益效果:
[0024](I)本裝置的輥壓裝置中設置有預熱輥、熱壓輥、熱定型輥和冷卻輥，能夠很好的實現(xiàn)多層薄膜的均勻輥壓復合，可以增強薄膜之間的粘接性，復合效果更佳。
[0025](2)通過放卷裝置和收卷裝置來實現(xiàn)連續(xù)的傳輸進給，便于薄膜的連續(xù)穩(wěn)定輸送，大大提聞了 I旲復合廣品的質(zhì)量和效率。
[0026](3)預熱輥可以通過氣浮控制預熱定輥與預熱壓輥的間隙，熱壓輥可以通過液壓裝置控制輥壓復合壓力，以及熱定型輥可以通過氣浮恒壓裝置控制熱定型壓輥與熱定型定輥貼合，可以保證復合時提供較大的壓力，保證膜之間的粘結強度足夠大，并且在三層或多層膜復合時輥壓壓力可以調(diào)節(jié)，使三層或多層膜的受力大小達到一定范圍，從而適應不同材質(zhì)、尺寸的膜層，三層或多層膜通過預熱輥、熱壓輥和熱定型輥復合后使得其能夠牢固地粘結在一起。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明鋰電池隔膜復合裝置的結構示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明鋰電池隔膜復合裝置的輥壓裝置的側面結構示意圖；
[0029]其中:1—放卷裝置；2—棍壓裝置；21—預熱棍；211—預熱定棍；212—預熱壓棍；22—熱壓輥；221—熱壓定輥；222—熱壓壓輥；23—熱定型輥；231—熱定型定輥；232—熱定型壓棍；24—冷卻棍；241—冷卻定棍；242—冷卻壓棍；3—收卷裝置；4一放卷棍；5—方向?qū)Ч鳎?—收卷棍；7—第一導棍電機；8—第二導棍電機；9一伺服電機；10—第一氣浮恒壓裝置；11 一液壓裝置；12—第二氣浮恒壓裝置；13—放卷導輥；14一收卷導輥；19一旋轉(zhuǎn)接頭管道；20—萬向聯(lián)軸節(jié)。
【具體實施方式】
[0030]下面結合本發(fā)明的實施例對本發(fā)明作進一步的闡述和說明。
[0031]圖1和圖2分別示出了發(fā)明鋰電池隔膜復合裝置的結構示意圖和輥壓裝置的側面結構示意圖，結合圖1和圖2，一種鋰電池隔膜復合裝置，包括:放卷裝置1，輥壓裝置2和收卷裝置3;
[0032]所述的放卷裝置I包括至少兩個放卷輥4、放卷導輥13和方向?qū)л?，所述的放卷導輥13用于鋰電池隔膜導向至輥壓裝置2，所述的方向?qū)л?用于改變膜導入的方向；
[0033]所述的輥壓裝置2包括預熱輥21、熱壓輥22、熱定型輥23和冷卻輥24，所述的預熱輥21、熱壓輥22、熱定型輥23和冷卻輥24依次類平行設置。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述的收卷裝置3包括收卷輥6和設置在輥壓裝置2與收卷輥6之間的收卷導輥14，所述的收卷導輥14連接有第二導輥電機8，用于驅(qū)動收卷導棍14。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述的放卷導輥13連接有第一導輥電機7，用于驅(qū)動放卷導棍13。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述的放卷輥4和收卷輥6分別與伺服電機9連接，分別用于驅(qū)動放卷輥4和收卷輥6，通過伺服電機可以控制薄膜的張力大小。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述的預熱輥21為3?7組，每一組預熱輥21包括預熱定輥211和預熱壓輥212，所述的預熱定輥211和預熱壓輥212通過齒輪同步控制；所述的預熱壓輥212與第一氣浮恒壓裝置10連接，用于調(diào)節(jié)間距使預熱壓輥212與預熱定輥211貼合。預熱輥通過旋轉(zhuǎn)接頭管道19與導熱油加熱器連接，預熱溫度通過導熱油加熱器控制。通過預熱輥21對多層薄膜進行均勻預熱。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述的熱壓輥22為I?3組，每一組熱壓輥22包括熱壓定輥221和熱壓壓輥222 ;所述的熱壓壓輥222與液壓裝置11連接，用于控制輥壓復合壓力。通過熱壓輥22對多層薄膜進行輥壓復合。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述的熱定型輥23為3?5組，每一組熱定型輥23包括熱定型定輥231和熱定型壓輥232 ;所述的熱定型壓輥232與第二氣浮恒壓裝置12連接，用于調(diào)節(jié)間距使熱定型壓棍232與熱定型定棍231貼合。所述的熱定型定棍和熱定型壓棍通過齒輪同步控制。通過熱定型輥23對多層薄膜進行熱定型。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述的冷卻輥24為I?3組，每一組冷卻輥24包括冷卻定輥241和冷卻壓輥242。通過冷卻輥24對多層薄膜進行冷卻。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述的預熱輥21、熱壓輥22、熱定型輥23和冷卻輥24均分別通過萬向聯(lián)軸節(jié)20與驅(qū)動電機連接。
[0042]本發(fā)明還提供了一種鋰電池隔膜復合方法，包括以下步驟:
[0043]步驟一:將多組單層薄膜分別通過放卷輥放卷，用放卷導輥將多組單層薄膜導向至輥壓裝置，用方向?qū)л伕淖兡さ膶虢嵌龋?br> [0044]步驟二:將薄膜依次經(jīng)過預熱輥、熱壓輥、熱定型輥和冷卻輥；其中預熱輥的預熱溫度為130?150°C;熱壓輥的熱壓溫度為140?150°C，熱壓輥的熱壓時間為3?8s，熱壓棍的熱壓壓力為l_8MPa ;熱定型棍的加熱溫度為130?140°C,熱定型的時間為10?13s ；冷卻輥的溫度為15?28°C ;
[0045]步驟三:將輥壓復合后的復合薄膜通過收卷裝置收卷成卷。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，預熱輥的預熱溫度140_148°C ;根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，熱壓輥的熱壓溫度為145-148°C，熱壓輥的熱壓時間為4-6s，熱壓輥的熱壓壓力為4-6MPa ;根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，熱定型輥的加熱溫度為135-140°C，熱定型的時間為 10-13s。
[0047]實施例1:
[0048]單層的PP、PE膜通過3個放卷輥4放卷，放卷輥4通過伺服電機9控制薄膜的張力大小，在放卷輥后面有3組放卷導輥13，用于將鋰電池隔膜導向至輥壓裝置2，所述的方向?qū)л?用于改變膜的導入角度，將三層膜復卷在一起形成PP/PE/PP三層隔膜，其中PE膜位于兩層PP膜的中間；
[0049]將三層PP/PE/PP隔膜通過輥壓裝置進行輥壓復合。所述的輥壓裝置2包括預熱輥21、熱壓輥22、熱定型輥23和冷卻輥24，所有的輥通過萬向聯(lián)軸節(jié)20與驅(qū)動電機連接，通過減速電機驅(qū)動。三層PP/PE/PP隔膜依次通過預熱輥21進行均勻預熱，通過熱壓輥22的熱壓定輥221和熱壓壓輥222進行輥壓復合，進一步通過熱定型輥23對三層膜進行定型，最后通過冷卻輥24進行冷卻。其中，預熱輥21為4組，預熱輥21的加熱溫度為140°C，熱壓輥22為2組，熱壓輥22的熱壓溫度為145°C，熱壓時間為5s，熱壓壓力為4Mpa，熱定型輥23為3組，熱定型輥23的加熱溫度為135°C，熱定型時間為10s，冷卻輥24為2組，冷卻輥24的溫度為25°C。
[0050]將復合后的PP/PE/PP三層隔膜通過收卷裝置成卷。
[0051]實施例2:
[0052]單層的PP、PE膜通過放卷輥4放卷，放卷輥4通過伺服電機9控制薄膜的張力大小，在放卷輥后面有3組放卷導輥13，用于將鋰電池隔膜導向至輥壓裝置2，所述的方向?qū)л?用于改變膜的導入角度，將三層膜復卷在一起形成PP/PE/PP三層隔膜，其中PE膜位于兩層PP膜的中間；
[0053]將三層PP/PE/PP隔膜通過輥壓裝置進行輥壓復合。所述的輥壓裝置2包括預熱輥21、熱壓輥22、熱定型輥23和冷卻輥24，所有的輥通過萬向聯(lián)軸節(jié)20與驅(qū)動電機連接，通過減速電機驅(qū)動。三層PP/PE/PP隔膜依次通過預熱輥21進行均勻預熱，通過熱壓輥22的熱壓定輥221和熱壓壓輥222進行輥壓復合，進一步通過熱定型輥23對三層膜進行定型，最后通過冷卻輥24進行冷卻。其中，預熱輥21為5組，預熱輥21的加熱溫度為142°C，熱壓輥22為3組，熱壓輥22的熱壓溫度為146°C，熱壓時間為6s，熱壓壓力為6Mpa，熱定型輥23為4組，熱定型輥23的加熱溫度為140°C，熱定型時間為13s，冷卻輥24為3組，冷卻輥24的溫度為25°C。
[0054]將復合后的PP/PE/PP三層隔膜通過收卷裝置成卷。
[0055]盡管這里參照本發(fā)明的解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，上述實施例僅為本發(fā)明較佳的實施方式，本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，應該理解，本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種鋰電池隔膜復合裝置，其特征在于包括:放卷裝置(1)，輥壓裝置(2)和收卷裝置(3)； 所述的放卷裝置(I)包括至少兩個放卷輥(4)、放卷導輥(13)和方向?qū)л?5)，所述的放卷導輥(13)用于鋰電池隔膜導向至輥壓裝置(2)，所述的方向?qū)л?5)用于改變膜導入的方向； 所述的輥壓裝置(2)包括預熱輥(21)、熱壓輥(22)、熱定型輥(23)和冷卻輥(24)，所述的預熱輥(21)、熱壓輥(22)、熱定型輥(23)和冷卻輥(24)依次類平行設置。
2.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池隔膜復合裝置，其特征在于所述的收卷裝置(3)包括收卷輥(6)和設置在輥壓裝置(2)與收卷輥(6)之間的收卷導輥(14)，所述的收卷導輥(14)連接有第二導輥電機(8)，用于驅(qū)動收卷導輥(14)。
3.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池隔膜復合裝置，其特征在于所述的放卷導輥(13)連接有第一導棍電機(7)，用于驅(qū)動放卷導棍(13)。
4.根據(jù)權利要求2所述的鋰電池隔膜復合裝置，其特征在于所述的放卷輥(4)和收卷輥(6)分別與伺服電機(9)連接，分別用于驅(qū)動放卷輥(4)和收卷輥(6)。
5.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池隔膜復合裝置，其特征在于所述的預熱輥(21)為3?7組，每一組預熱輥(21)包括預熱定輥(211)和預熱壓輥(212)，所述的預熱定輥(211)和預熱壓輥(212)通過齒輪同步控制；所述的預熱壓輥(212)與第一氣浮恒壓裝置(10)連接，用于調(diào)節(jié)間距使預熱壓輥(212)與預熱定輥(211)貼合。
6.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池隔膜復合裝置，其特征在于所述的熱壓輥(22)為I?3組，每一組熱壓輥(22)包括熱壓定輥(221)和熱壓壓輥(222);所述的熱壓壓輥(222)與液壓裝置(11)連接，用于控制輥壓復合壓力。
7.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池隔膜復合裝置，其特征在于所述的熱定型輥(23)為3?5組，每一組熱定型輥(23)包括熱定型定輥(231)和熱定型壓輥(232);所述的熱定型壓輥(232)與第二氣浮恒壓裝置(12)連接，用于調(diào)節(jié)間距使熱定型壓輥(232)與熱定型定輥(231)貼合。
8.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池隔膜復合裝置，其特征在于所述的冷卻輥(24)為I?3組，每一組冷卻輥(24)包括冷卻定輥(241)和冷卻壓輥(242)。
9.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池隔膜復合裝置，其特征在于所述的預熱輥(21)、熱壓輥(22)、熱定型輥(23)和冷卻輥(24)均分別通過萬向聯(lián)軸節(jié)(20)與驅(qū)動電機連接。
10.一種鋰電池隔膜復合方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一:將多組單層薄膜分別通過放卷輥放卷，用放卷導輥將多組單層薄膜導向至輥壓裝置，用方向?qū)л伕淖兡さ膶虢嵌龋? 步驟二:將薄膜依次經(jīng)過預熱輥、熱壓輥、熱定型輥和冷卻輥；其中預熱輥的預熱溫度為130?150°C ;熱壓輥的熱壓溫度為140?150°C，熱壓輥的熱壓時間為3?8s，熱壓輥的熱壓壓力為l_8MPa ;熱定型棍的加熱溫度為130?140°C,熱定型的時間為10?13s ;冷卻輥的溫度為15?28°C ； 步驟三:將輥壓復合后的復合薄膜通過收卷裝置收卷成卷。
【文檔編號】B32B37/06GK103753936SQ201410023238
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權日:2014年1月17日
【發(fā)明者】丁治天, 周燕, 顏婧, 諶星伊, 趙波, 唐良武 申請人:成都芝田高分子材料有限公司