充电电池的电池隔膜制造系统及其制造方法与流程

文档序号:29265114发布日期:2022-03-16 13:38阅读:144来源:国知局
充电电池的电池隔膜制造系统及其制造方法与流程

1.本发明涉及电池隔膜制备技术领域,尤其涉及一种充电电池的电池隔膜制造系统及其制造方法。


背景技术:

2.锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来,防止两极接触而短路,此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的,其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同,采用的隔膜也不同。对于锂电池系列,由于电解液为有机溶剂体系,因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料,一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。
3.隔膜的制备方法分为干法和湿法两类,其中干法是将聚烯烃树脂熔融、挤压、吹膜制成结晶性聚合物薄膜,经过结晶化处理、退火后,得到高度取向的多层结构,在高温下进一步拉伸,将结晶界面进行剥离,形成多孔结构,可以增加薄膜的孔径。干法有单向拉伸和双向拉伸两种方式,以单向拉伸应用最为广泛。
4.由于隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及电池使用的安全性能,故锂电池制造对隔膜材料产品的一致性要求极高,除了厚度、表面密度、力学性能这些基本要求之外,对隔膜微孔的尺寸和分布的均一性也都有很高的要求,而在实际加工过程中,干拉工艺的隔膜微孔尺寸和均匀性的主要影响因素为加工制造过程中的温度变化。
5.中国专利公开号:cn107471674b公开了一种锂离子电池隔膜的干法单向拉伸工艺、锂离子电池隔膜和锂离子电池,涉及锂离子电池隔膜制备技术领域。该锂离子电池隔膜的干法单向拉伸工艺包括以下步骤:在退火处理前对聚烯烃基膜进行预拉伸,退火处理后进行二次拉伸;预拉伸的拉伸倍率为1.1~1.5,拉伸温度为100~150℃,该发明缓解了传统干法单向拉伸锂电隔膜拉伸强度和穿刺强度较低不能满足对隔膜强度的要求的问题,但所述锂离子电池隔膜的干法单向拉伸工艺存在无法测定工艺设定温度与实际温度的达到的弊端,容易造成拉伸不均匀和隔膜微孔分布不均匀的问题。


技术实现要素:

6.为此,本发明提供一种充电电池的电池隔膜制造系统及其制造方法,用以克服现有技术中电池隔膜干法单向拉伸制造工艺中设定工艺温度无法准确监控造成的拉伸不均匀的问题。
7.为实现上述目的,本发明提供一种充电电池的电池隔膜制造系统,包括,原料预处理模块,其设置在所述电池隔膜制造系统前端,用以对粒料进行搅拌和加热以形成熔融均匀的混合料;
挤出模块,其设置在所述原料预处理模块的下位工序并与所述预处理模块得料筒出料口相连,用以在预设的温度下将混合料挤出;流延模块,其设置在所述挤出模块的下位工序并与所述挤出模块的挤出口相连,用以通过流延处理将挤出的熔融混合料制成基膜;热处理模块,其设置在流延模块的下位工序并与所述流延模块相连,用以通过在预设温度下进行热处理以形成热整理膜;拉伸模块,其设置在热处理模块的下位工序并与所述热处理模块相连,用以在预设温度下拉伸热整理膜以形成电池需要的微孔膜;检测模块,其设置在所述原料预处理模块、所述流延模块、所述热处理模块和所述拉伸模块并与所述原料预处理模块、所述流延模块、所述热处理模块和所述拉伸模块相连,包括若干个温度检测器、厚度检测器和长度检测器,以对各工序的温度、膜厚和拉伸膜的拉伸程度进行检测用以得到各工序实际的温度、膜厚和拉伸膜拉伸程度数据;控制模块,其与所述原料预处理模块、所述流延模块、所述热处理模块、所述拉伸模块和所述检测模块相连,包括可视控制界面,用以通过设定相应参数信息控制所述电池隔膜制造系统工作并分析检测模块传递的数据与标准的关系判断所述系统的下一步工作。
8.进一步地,所述温度检测器包括,原料温度检测器,其设置在所述原料预处理模块料筒内用以检测原料温度;挤出温度检测器,其设置在所述挤出模块挤出料口附近用以检测熔融混合料温度;流延温度检测器,其设置在所述流延模块冷却辊轴附近,用以检测流延后基膜温度;流延送风温检测器,其设置在所述流延模块流延轨道附近,用以检测流延工序的送风温度;热处理送风温度检测器,其设置在所述热处理模块加热箱体内,用以检测加热箱内送风温度;基膜卷芯温度检测器,其设置在所述热处理模块加热箱体内基膜卷支架附近,用以检测热整理膜温度;拉伸温度检测器,设置在所述拉伸模块的拉伸辊轴附近,用以检测热整理膜的实际温度。
9.进一步地,所述电池隔膜制造系统通过采集加工过程中各工序中实际温度并与标准进行比较用以判断采取相应的温度调节方式以将电池隔膜加工温度调节至预设值。
10.进一步地,本发明所述系统提供一种充电电池的电池隔膜制造方法,包括如下步骤,步骤s1,将粒料按配比投入料筒并在控制界面设定电池隔膜制造参数进行原料预处理;步骤s2,将预处理后的混合料输送至挤出模块以将混合料挤出成型;步骤s3,将挤出的原料经流延处理并经冷却卷轴冷却以形成基膜;步骤s4,将所述基膜输送至热处理模块进行基膜热处理以形成热整理膜;步骤s5,将所述热整理膜输送至拉伸模块进行拉伸以形成微孔膜。
11.进一步地,在所述步骤s1中,所述控制模块接收用户设置的制造参数信息并将其中的温度参数转化为所述控制模块的温度标准用以控制所述系统工作并根据接收到的检测模块传递的数据和检测标准的关系判断是否对各模块的工作温度进行调节。
12.进一步地,在所述步骤s1中,所述控制模块控制所述料筒加热并搅拌以得到混合均匀的熔融混合料,所述控制模块控制所述原料温度检测器采集料筒内原料温度并传递至所述控制模块,所述控制模块将该原料温度与对应温度标准进行比较并判断预处理工序是否完成,若是,则执行步骤s2,若否,则跳转至步骤s10,继续进行料筒加热并搅拌以使原料温度符合标准;设定原料温度检测器采集到料筒内原料温度记为t1,所述控制单元转化有原料温度标准t10,其中t10>0;若t1≥t10,所述控制模块判定原料温度符合标准、预处理工序完成;若t1<t10,所述控制模块判定原料温度不符合标准、预处理工序未完成。
13.进一步地,在所述步骤s2中,所述控制模块控制挤出模块的搅拌机工作以充分混合原料并推送至挤出料口,所述控制模块控制所述挤出温度检测器采集挤出料口附近的原料温度并传递至所述控制模块,所述控制模块将该原料温度与对应温度标准进行比较并判断是否符合挤出温度标准,若是,则执行步骤s21,启动挤出机工作以将混合料挤出,若否,则执行步骤s20,启动搅拌机内加热棒工作对混合料进行再次加热;设定挤出温度检测器采集到的原料温度记为t2,所述控制单元转化有挤出温度标准t20,其中0<t20≤t10;若t2≥t20,所述控制模块判定挤出温度符合标准;若t2<t20,所述控制模块判定所述挤出温度不符合标准。
14.进一步地,在所述步骤s20中,所述控制模块根据原料温度t2确定针对所述加热棒的加热温度的调节以将搅拌机内的原料温度调节调节至对应值;所述控制模块转化有第一温度差值标准δt21、第二温度差值标准δt22、第一预设加热温度调节系数α1、第二预设加热温度调节系数α2,和第三预设加热温度调节系数α3,其中0≤δt21≤δt22,0<α1<α2<α3,设定δt2=t20-t2,当0≤δt2≤δt21时,所述控制模块采用第一预设加热温度调节系数α1对加热棒的加热温度进行调节;当δt21<δt2≤δt22时,所述控制模块采用第二预设加热温度调节系数α2对加热棒的加热温度进行调节;当δt2>δt22时,所述控制模块采用第三预设加热温度调节系数α3对加热棒的加热温度进行调节;当所述控制模块采用第i预设加热温度调节系数αi对加热棒的加热温度进行调节时,设定调节后加热棒的温度为ti=t2
×
αi。
15.进一步地,在所述步骤s3中,所述控制模块控制所述流延模块依次进行接料、拉延和冷却以将挤出原料拉延形成基膜,所述控制模块控制流延温度检测器采集流延冷却后基膜温度并传递至所述控制模块,所述控制模块将该温度与对应的温度标准进行比较并判断拉延冷却是否符合标准,若是,则执行步骤s4,若否,则跳转至步骤s31,调节冷却卷轴温度以将基膜温度冷却至预设值;
设定流延温度检测器采集到的冷却后基膜温度记为t3,所述控制单元转化有基膜冷却第一温度标准t301和基膜冷却第二温度标准t302,其中t301<t302<t20≤t10;若t301≤t3≤t302,所述控制模块判定冷却后基膜温度符合标准;若t3<t301或t3>t302,所述控制模块判定冷却后基膜温度不符合标准。
16.进一步地,在所述步骤s31中,所述控制模块根据冷却后基膜温度t3确定针对所述冷却卷轴的冷却温度的调节以将冷却基膜温度调节至对应值;所述控制模块预设有第一冷却温度差值标准δt31、第二冷却温度差值标准δt32、第一预设冷却温度调节系数β1、第二预设冷却温度调节系数β2,和第三预设冷却温度调节系数β3,其中0≤δt31≤δt32,0<β1<β2<β3,若t3<t301,设定δt3=t301-t3;若t3>t302,设定δt3=t3-t302;当0≤δt3≤δt31时,所述控制模块所述控制模块采用第一预设冷却温度调节系数β1对冷却卷轴的冷却温度进行调节;当δt31<δt3≤δt32时,所述控制模块采用第二预设冷却温度调节系数β2对冷却卷轴的冷却温度度进行调节;当δt3>δt32时,所述控制模块采用第三预设冷却温度调节系数β3对冷却卷轴的冷却温度进行调节;当所述控制模块采用第j预设冷却温度调节系数βj对冷却卷轴的冷却温度进行调节时,设定调节后冷却卷轴的冷却温度为tj=t2
×
βj。
17.进一步地,在所述步骤s31中,所述控制模块设置有基膜冷却温度最大变化标准δtmax和基膜冷却温度最小变化标准δtmin,当所述控制模块完成对冷却卷轴的冷却温度调节时,所述控制模块控制流延温度检测器采集流延后初始基膜温度并传递至所述控制模块,所述控制模块根据初始基膜温度和冷却后基膜温度差值判定基膜冷却温度变化是否符合标准,若是,则执行步骤s311,完成对基膜温度的调节并执行步骤s4,若否,则跳转至步骤s312,调节所述冷却卷轴的冷却温度并调节流延环境的冷却送风温度以进一步调节冷却后的基膜温度;设定流延温度检测器采集到的初始基膜温度记为t30,δt=t30-t3,当δtmin≤δt≤δtmax时,所述控制模块判定基膜冷却温度变化符合标准;当δt<δtmin时,所述控制模块判定基膜冷却温度变化不符合标准;当δt>δtmax时,所述控制模块判定基膜冷却温度变化不符合标准。
18.进一步地,在所述步骤s312中,所述控制模块根据所述控制模块根据冷却后基膜温度t3确定针对流延环境的冷却送风温度的调节方式以将冷却基膜温度调节至对应值;所述控制模块预设有流延模块的初始送风温度ts0,送风温度调节系数γ,其中0<γ<1,设定调节后的冷却卷轴的冷却温度记为至tj’,调节后流延模块的送风温度记为ts’,当δt<δtmin时,设定调节后冷却卷轴的冷却温度tj’=t30-δtmin,调节后流延模块的送风温度ts’=ts0
×
γ;当δt>δtmax时,设定调节后冷却卷轴的冷却温度tj’=t30-δtmax,调节后流延模块的送风温度ts’=ts0
×
(1+γ)。
19.进一步地,在所述步骤s4中,所述控制模块控制热处理模块的热风机工作以使基膜温度均匀升温并维持在热处理温度,所述控制模块控制所述基膜卷芯温度检测器采集基膜卷芯温度并传递至所述控制模块,所述控制模块将该基膜卷芯温度与对应温度标准进行比较并判断热处理工序是否完成,若是,则执行步骤s5,若否,则跳转至步骤s40,继续进行热风机加热以使基膜卷芯温度符合标准;设定基膜卷芯温度检测器采集到基膜卷芯温度记为t4,所述控制单元转化有原料温度标准t40,其中t40>0;若t4≥t40,所述控制模块判定基膜卷芯温度符合标准、热处理工序完成;若t4<t40,所述控制模块判定基膜卷芯温度不符合标准、热处理工序未完成。
20.进一步地,在所述步骤s5中,所述控制模块控制拉伸模块的拉伸辊轴工作以将所述基膜拉伸至设定值,所述控制模块控制所述拉伸温度检测器采集拉伸辊轴附近的若干个热整理膜温度并传递至所述控制模块,所述控制模块将采集到的若干个热整理膜温度数据进行运算并提取其中的最高温度、最低温度和平均温度并与对应温度标准进行比对用以判断是否符合拉伸温度标准,若是,则执行步骤s51,继续按预设加工参数控制所述拉伸模块工作以将热整理膜拉伸完成,若否,则执行步骤s52,调节第一前置辊轴和第二前置辊轴的温度以使拉伸温度符合标准;所述拉伸温度检测器采集拉伸辊轴附近的热整理膜温度包括沿拉伸方向纵向采集温度数据和沿垂直于拉伸方向横向采集温度数据,所述控制模块预设有热整理膜温度变化差值标准温度标准δt50,其中δt50>0,设定所述控制模块运算得到的热整理膜最高温度记为t5max、最低温度记为t5min,设定δt5=t5max-t5min,若δt5≤δt50,所述控制模块判定热整理膜温度变化符合标准;若δt5>δt50,所述控制模块判定热整理膜温度变化不符合标准。
21.进一步地,在所述步骤s52中,所述控制模块根据热整理膜平均温度确定针对所述第一前置辊轴和所述第二前置辊轴的温度调节以将热整理膜的温度调节均匀;所述控制模块转化有第一热整理膜平均温度标准t5p1和第二热整理膜平均温度标准t5p2,所述控制模块预设有第一前置辊轴初始温度tg1、第二前置辊轴初始温度tg2,前置辊轴第一温度调节系数θ1,前置辊轴第二温度调节系数θ2,其中0<tg1<tg2,0<t5min<t5p1<t5p2<t5max,0<θ2<θ1<1,设定所述控制模块运算得到的热整理膜平均温度记为t5p,若t5p1≤t5p≤t5p2,所述控制模块判定热整理膜平均温度符合标准并采用前置辊轴第一温度调节系数θ1对所述第一前置辊轴和所述第二前置辊轴的温度进行调节;若t5p<t5p1,所述控制模块判定热整理膜平均温度不符合标准并采用前置辊轴第二温度调节系数θ2对所述第一前置辊轴和所述第二前置辊轴的温度进行调节;若t5p>t5p2,所述控制模块判定热整理膜平均温度不符合标准并采用前置辊轴第二温度调节系数θ2对所述第一前置辊轴和所述第二前置辊轴的温度进行调节;设定将调节后的第一前置辊轴温度记为tg1’,将调节后的第二前置辊轴温度记为tg2’,当t5p1≤t5p≤t5p2时,设定调节后的第一前置辊轴温度tg1’=tg1
×
θ1,调节后的
第二前置辊轴温度tg2’=tg2+tg1
×
(1-θ1);当t5p<t5p1时,设定调节后的第一前置辊轴温度tg1’=tg1
×
θ2,调节后的第二前置辊轴温度tg2’=tg2+tg1
×
(1-θ2);当t5p>t5p2时,设定调节后的第一前置辊轴温度tg1’=tg1
×
(1-θ2)θ1,调节后的第二前置辊轴温度tg2’=tg2+tg1
×
θ2。
22.与现有技术相比,本发明的有益效果在于,本发明通过设置检测模块和控制模块对电池隔膜制造过程中的温度进行检测和调节,能够对加工制造过程中各工艺过程的温度进行准确控制,有效的实现了电池隔膜在加工过程中按设定温度进行加工,保证了电池隔膜在预设温度下形成均匀的微孔结构。
23.进一步地,本发明所述系统通过在所述系统各模块中设置若干个温度检测器,用以对电池隔膜制造过程中的各个加工温度进行检测,进一步有效的实现了电池隔膜制造过程中的温度进行检测,进一步有效的实现通过对实际温度与标准进行比对用以判断针对各工序的温度调节方式。
24.进一步地,本发明所述系统能够接收用户设置的制造参数信息并将其中的温度参数转化为所述控制模块的温度标准,有效的实现了根据具体的电池隔膜加工制造参数设置对应的温度判断标准,进一步提升了本发明所述系统根据实际的温度与对应检测标准进行温度调节的实用性和有效性。
25.进一步地,本发明通过设置原料加热温度标准和挤出温度标准用以判断原料预处理工序和挤出工序的原料温度是否符合标准并并采取对应的温度调节方式控制料筒加热过程并调节加热棒的加热温度,有效地实现了将挤出工序混合料实际温度调整至设定值,有效的避免了挤出温度过高或过低混合料无法形成分子排列结构均匀的基膜的弊端,有效的保证了本发明所述系统调节预处理工序和挤出工序原料温度的有效性,进一步提升了本发明所述系统和方法在进行温度调节时能针对预处理工序和挤出工序进行有效的温度调节。
26.进一步地,本发明通过设置基膜冷却标准用以判断流延工序基膜的实际冷却温度是否符合标准并采取对应的温度调节方式调节冷却卷轴和流延环境的冷却送风温度,有效地实现了将流延工序基膜实际冷却温度调整至设定值,有效的避免了冷却温度过高基膜在后续拉伸工序不易形成裂纹和微孔和冷却温度过低基膜易形成皱褶的弊端,有效的保证了本发明所述系统调节流延工序基膜冷却温度的有效性,进一步提升了本发明所述系统和方法在进行温度调节时能针对流延工序进行有效的温度调节。
27.进一步地,本发明通过设置热整理膜温度标准并检测若干个不同位置热整理膜的实际温度用以判断拉伸工序热整理膜的实际温度是否符合标准并采取对应的温度调节方式调节第一前置辊轴和第二前置辊轴的温度,有效地实现了将拉伸工序热整理膜实际温度保持在一个较窄的温度范围内,有效的避免了由于热整理膜温度不均匀导致的拉伸过程中微孔尺寸偏差过大和微孔形成的均匀性差的问题,有效的保证了本发明所述系统调节热整理膜温度的有效性和实用性,进一步提升了本发明所述系统和方法在进行温度调节时能针对拉伸工序进行有效的温度调节。
附图说明
28.图1为本发明实施例所述充电电池的电池隔膜制造系统的结构示意图;图2为本发明实施例所述充电电池的电池隔膜制造系统的电池隔膜制造方法示意图。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的和优点更加清楚明白,下面结合实施例对本发明作进一步描述;应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
30.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非在限制本发明的保护范围。
31.需要说明的是,在本发明的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述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。
32.此外,还需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.请参阅图1所示,其为本发明实施例所述充电电池的电池隔膜制造系统的结构示意图,本发明实施例所述充电电池的电池隔膜制造系统,包括,原料预处理模块1,其设置在所述电池隔膜制造系统前端,用以对粒料进行搅拌和加热以形成熔融均匀的混合料;挤出模块2,其设置在所述原料预处理模块1的下位工序并与所述预处理模块1的料筒出料口12相连,用以在预设的温度下将混合料挤出;流延模块3,其设置在所述挤出模块2的下位工序并与所述挤出模块2的挤出口21相连,用以通过流延处理将挤出的熔融混合料制成基膜;热处理模块4,其设置在流延模块3的下位工序并与所述流延模块3相连,用以通过在预设温度下进行热处理以形成热整理膜;拉伸模块5,其设置在热处理模块4的下位工序并与所述热处理模块4相连,用以在预设温度下拉伸热整理膜以形成电池需要的微孔膜;检测模块(图中未画出),其设置在所述原料预处理模块1、挤出模块2、流延模块3、热处理模块4和拉伸模块5并与所述原料预处理模块1、挤出模块2、流延模块3、热处理模块4和拉伸模块5相连,包括若干个温度检测器、厚度检测器和长度检测器,以对各工序的温度、膜厚和拉伸膜的拉伸程度进行检测用以得到各工序实际的温度、膜厚和拉伸膜拉伸程度数据;控制模块(图中未画出),其与所述原料预处理模块1、挤出模块2、流延模块3、热处理模块4、拉伸模块5和检测模块相连,包括可视控制界面,用以通过设定相应参数信息控制所述电池隔膜制造系统工作并分析检测模块传递的数据与标准的关系判断所述系统的下
一步工作。
34.请继续参阅图1所示,所述电池隔膜制造系统通过采集加工过程中各工序中实际温度并与标准进行比较用以判断采取相应的温度调节方式以将电池隔膜加工温度调节至预设值。
35.具体而言,本发明通过设置检测模块和控制模块对电池隔膜制造过程中的温度进行检测和调节,能够对加工制造过程中各工艺过程的温度进行准确控制,有效的实现了电池隔膜在加工过程中按设定温度进行加工,保证了电池隔膜在预设温度下形成均匀的微孔结构。
36.请继续参阅图1所示,所述温度检测器包括,原料温度检测器61,其设置在所述原料预处理模块料筒内用以检测原料温度;挤出温度检测器62,其设置在所述挤出模块挤出料口附近用以检测熔融混合料温度;流延温度检测器63,其设置在所述流延模块冷却辊轴附近,用以检测流延后基膜温度;流延送风温检测器64,其设置在所述流延模块流延轨道附近,用以检测流延工序的送风温度;热处理送风温度检测器65,其设置在所述热处理模块加热箱体内,用以检测加热箱内送风温度;基膜卷芯温度检测器66,其设置在所述热处理模块加热箱体内基膜卷支架附近,用以检测热整理膜温度;拉伸温度检测器67,设置在所述拉伸模块的拉伸辊轴附近,用以检测热整理膜的实际温度。
37.本领域技术人员可以理解的是,本实施例的温度检测器的设定位置根据实际各模块的结构和形状设置即可,只需能够获取对应的温度信息即可,至于采用何种检测器类型,也可根据实际使用环境以及具体传输效率确定。
38.具体而言,本发明所述系统通过在所述系统各模块中设置若干个温度检测器,用以对电池隔膜制造过程中的各个加工温度进行检测,进一步有效的实现了电池隔膜制造过程中的温度进行检测,进一步有效的实现通过对实际温度与标准进行比对用以判断针对各工序的温度调节方式。
39.请参阅图2所示,其为本发明实施例所述充电电池的电池隔膜制造系统的电池隔膜制造方法示意图,本发明所述系统提供一种充电电池的电池隔膜制造方法,包括如下步骤,步骤s1,将粒料按配比投入料筒并在控制界面设定电池隔膜制造参数进行原料预处理;步骤s2,将预处理后的混合料输送至挤出模块以将混合料挤出成型;步骤s3,将挤出的原料经流延处理并经冷却卷轴冷却以形成基膜;步骤s4,将所述基膜输送至热处理模块进行基膜热处理以形成热整理膜;步骤s5,将所述热整理膜输送至拉伸模块进行拉伸以形成微孔膜。
40.具体而言,本发明通过将电池隔膜的加工制造过程分为预处理工序、挤出工序、流
延工序、热整理工序和拉伸工序,有效的明确了各工序下原材料的主要加工方式,进一步有效的提升了本发明所述系统针对具体工序有效的实现温度控制。
41.请继续参阅图2所示,在所述步骤s1中,所述控制模块接收用户设置的制造参数信息并将其中的温度参数转化为所述控制模块的温度标准用以控制所述系统工作并根据接收到的检测模块传递的数据和检测标准的关系判断是否对各模块的工作温度进行调节。
42.本领域技术人员可以理解的是,本实施例所述电池隔膜加工制造温度参数转化为温度标准的方式可以通过直接引用转化也可以通过所述控制模块设定的公式计算得到,只要适合作为对应的温度标准即可,至于采用何种方式,可以具体根据设定和输入的加工制造参数确定。
43.具体而言,本发明所述系统能够接收用户设置的制造参数信息并将其中的温度参数转化为所述控制模块的温度标准,有效的实现了根据具体的电池隔膜加工制造参数设置对应的温度判断标准,进一步提升了本发明所述系统根据实际的温度与对应检测标准进行温度调节的实用性和有效性。
44.请继续参阅图2所示,在所述步骤s1中,所述控制模块控制所述料筒11加热并搅拌以得到混合均匀的熔融混合料,所述控制模块控制所述原料温度检测器采集料筒内原料温度并传递至所述控制模块,所述控制模块将该原料温度与对应温度标准进行比较并判断预处理工序是否完成,若是,则执行步骤s2,若否,则跳转至步骤s10,继续进行料筒加热并搅拌以使原料温度符合标准;设定原料温度检测器61采集到料筒内原料温度记为t1,所述控制单元转化有原料温度标准t10,其中t10>0;若t1≥t10,所述控制模块判定原料温度符合标准、预处理工序完成;若t1<t10,所述控制模块判定原料温度不符合标准、预处理工序未完成。
45.请继续参阅图2所示,在所述步骤s2中,所述控制模块控制挤出模块2的搅拌机工作以充分混合原料并推送至挤出料口21,所述控制模块控制所述挤出温度检测器62采集挤出料口21附近的原料温度并传递至所述控制模块,所述控制模块将该原料温度与对应温度标准进行比较并判断是否符合挤出温度标准,若是,则执行步骤s21,启动挤出机工作以将混合料挤出,若否,则执行步骤s20,启动搅拌机内加热棒工作对混合料进行再次加热;设定挤出温度检测器62采集到的原料温度记为t2,所述控制模块转化有挤出温度标准t20,其中0<t20≤t10;若t2≥t20,所述控制模块判定挤出温度符合标准;若t2<t20,所述控制模块判定所述挤出温度不符合标准。
46.请继续参阅图2所示,在所述步骤s20中,所述控制模块根据原料温度t2确定针对所述加热棒的加热温度的调节以将搅拌机内的原料温度调节调节至对应值;所述控制模块转化有第一温度差值标准δt21、第二温度差值标准δt22、第一预设加热温度调节系数α1、第二预设加热温度调节系数α2,和第三预设加热温度调节系数α3,其中0≤δt21≤δt22,0<α1<α2<α3,设定δt2=t20-t2,当0≤δt2≤δt21时,所述控制模块采用第一预设加热温度调节系数α1对加热棒的加热温度进行调节;当δt21<δt2≤δt22时,所述控制模块采用第二预设加热温度调节系数α2对加
热棒的加热温度进行调节;当δt2>δt22时,所述控制模块采用第三预设加热温度调节系数α3对加热棒的加热温度进行调节;当所述控制模块采用第i预设加热温度调节系数αi对加热棒的加热温度进行调节时,设定调节后加热棒的温度为ti=t2
×
αi。
47.具体而言,本发明通过设置原料加热温度标准和挤出温度标准用以判断原料预处理工序和挤出工序的原料温度是否符合标准并并采取对应的温度调节方式控制料筒加热过程并调节加热棒的加热温度,有效地实现了将挤出工序混合料实际温度调整至设定值,有效的避免了挤出温度过高或过低混合料无法形成分子排列结构均匀的基膜的弊端,有效的保证了本发明所述系统调节预处理工序和挤出工序原料温度的有效性,进一步提升了本发明所述系统和方法在进行温度调节时能针对预处理工序和挤出工序进行有效的温度调节。
48.请继续参阅图2所示,在所述步骤s3中,所述控制模块控制所述流延模块3依次进行接料、拉延和冷却以将挤出原料拉延形成基膜,所述控制模块控制流延温度检测器63采集流延冷却后基膜温度并传递至所述控制模块,所述控制模块将该温度与对应的温度标准进行比较并判断拉延冷却是否符合标准,若是,则执行步骤s4,若否,则跳转至步骤s31,调节冷却卷轴温度以将基膜温度冷却至预设值;设定流延温度检测器63采集到的冷却后基膜温度记为t3,所述控制模块转化有基膜冷却第一温度标准t301和基膜冷却第二温度标准t302,其中t301<t302<t20≤t10;若t301≤t3≤t302,所述控制模块判定冷却后基膜温度符合标准;若t3<t301或t3>t302,所述控制模块判定冷却后基膜温度不符合标准。
49.请继续参阅图2所示,在所述步骤s31中,所述控制模块根据冷却后基膜温度t3确定针对所述冷却卷轴的冷却温度的调节以将冷却基膜温度调节至对应值;所述控制模块预设有第一冷却温度差值标准δt31、第二冷却温度差值标准δt32、第一预设冷却温度调节系数β1、第二预设冷却温度调节系数β2,和第三预设冷却温度调节系数β3,其中0≤δt31≤δt32,0<β1<β2<β3,若t3<t301,设定δt3=t301-t3;若t3>t302,设定δt3=t3-t302;当0≤δt3≤δt31时,所述控制模块采用第一预设冷却温度调节系数β1对冷却卷轴的冷却温度进行调节;当δt31<δt3≤δt32时,所述控制模块采用第二预设冷却温度调节系数β2对冷却卷轴的冷却温度度进行调节;当δt3>δt32时,所述控制模块采用第三预设冷却温度调节系数β3对冷却卷轴的冷却温度进行调节;当所述控制模块采用第j预设冷却温度调节系数βj对冷却卷轴的冷却温度进行调节时,设定调节后冷却卷轴的冷却温度为tj=t2
×
βj。
50.请继续参阅图2所示,在所述步骤s31中,所述控制模块设置有基膜冷却温度最大变化标准δtmax和基膜冷却温度最小变化标准δtmin,当所述控制模块完成对冷却卷轴的冷却温度调节时,所述控制模块控制流延温度检测器63采集流延后初始基膜温度并传递至
所述控制模块,所述控制模块根据初始基膜温度和冷却后基膜温度差值判定基膜冷却温度变化是否符合标准,若是,则执行步骤s311,完成对基膜温度的调节并执行步骤s4,若否,则跳转至步骤s312,调节所述冷却卷轴的冷却温度并调节流延环境的冷却送风温度以进一步调节冷却后的基膜温度;设定流延温度检测器63采集到的初始基膜温度记为t30,δt=t30-t3,当δtmin≤δt≤δtmax时,所述控制模块判定基膜冷却温度变化符合标准;当δt<δtmin时,所述控制模块判定基膜冷却温度变化不符合标准;当δt>δtmax时,所述控制模块判定基膜冷却温度变化不符合标准。
51.请继续参阅图2所示,在所述步骤s312中,所述控制模块根据所述控制模块根据冷却后基膜温度t3确定针对流延环境的冷却送风温度的调节方式以将冷却基膜温度调节至对应值;所述控制模块预设有流延模块的初始送风温度ts0,送风温度调节系数γ,其中0<γ<1,设定调节后的冷却卷轴的冷却温度记为至tj’,调节后流延模块的送风温度记为ts’,当δt<δtmin时,设定调节后冷却卷轴的冷却温度tj’=t30-δtmin,调节后流延模块的送风温度ts’=ts0
×
γ;当δt>δtmax时,设定调节后冷却卷轴的冷却温度tj’=t30-δtmax,调节后流延模块的送风温度ts’=ts0
×
(1+γ)。
52.具体而言,本发明通过设置基膜冷却标准用以判断流延工序基膜的实际冷却温度是否符合标准并采取对应的温度调节方式调节冷却卷轴和流延环境的冷却送风温度,有效地实现了将流延工序基膜实际冷却温度调整至设定值,有效的避免了冷却温度过高基膜在后续拉伸工序不易形成裂纹和微孔和冷却温度过低基膜易形成皱褶的弊端,有效的保证了本发明所述系统调节流延工序基膜冷却温度的有效性,进一步提升了本发明所述系统和方法在进行温度调节时能针对流延工序进行有效的温度调节。
53.请继续参阅图2所示,在所述步骤s4中,所述控制模块控制热处理模块4的热风机工作以使基膜温度均匀升温并维持在热处理温度,所述控制模块控制所述基膜卷芯温度检测器66采集基膜卷芯温度并传递至所述控制模块,所述控制模块将该基膜卷芯温度与对应温度标准进行比较并判断热处理工序是否完成,若是,则执行步骤s5,若否,则跳转至步骤s40,继续进行热风机加热以使基膜卷芯温度符合标准;设定基膜卷芯温度检测器66采集到基膜卷芯温度记为t4,所述控制单元转化有原料温度标准t40,其中t40>0;若t4≥t40,所述控制模块判定基膜卷芯温度符合标准、热处理工序完成;若t4<t40,所述控制模块判定基膜卷芯温度不符合标准、热处理工序未完成。
54.请继续参阅图2所示,在所述步骤s5中,所述控制模块控制拉伸模块5的拉伸辊轴工作以将所述基膜拉伸至设定值,所述控制模块控制所述拉伸温度检测器67采集拉伸辊轴附近的若干个热整理膜温度并传递至所述控制模块,所述控制模块将采集到的若干个热整理膜温度数据进行运算并提取其中的最高温度、最低温度和平均温度并与对应温度标准进行比对用以判断是否符合拉伸温度标准,若是,则执行步骤s51,继续按预设加工参数控制所述拉伸模块5工作以将热整理膜拉伸完成,若否,则执行步骤s52,调节第一前置辊轴和第
二前置辊轴的温度以使拉伸温度符合标准;所述拉伸温度检测器67采集拉伸辊轴附近的热整理膜温度包括沿拉伸方向纵向采集温度数据和沿垂直于拉伸方向横向采集温度数据,所述控制模块预设有热整理膜温度变化差值标准温度标准δt50,其中δt50>0,设定所述控制模块运算得到的热整理膜最高温度记为t5max、最低温度记为t5min,设定δt5=t5max-t5min,若δt5≤δt50,所述控制模块判定热整理膜温度变化符合标准;若δt5>δt50,所述控制模块判定热整理膜温度变化不符合标准。
55.请继续参阅图2所示,在所述步骤s52中,所述控制模块根据热整理膜平均温度确定针对所述第一前置辊轴和所述第二前置辊轴的温度调节以将热整理膜的温度调节均匀;所述控制模块转化有第一热整理膜平均温度标准t5p1和第二热整理膜平均温度标准t5p2,所述控制模块预设有第一前置辊轴初始温度tg1、第二前置辊轴初始温度tg2,前置辊轴第一温度调节系数θ1,前置辊轴第二温度调节系数θ2,其中0<tg1<tg2,0<t5min<t5p1<t5p2<t5max,0<θ2<θ1<1,设定所述控制模块运算得到的热整理膜平均温度记为t5p,若t5p1≤t5p≤t5p2,所述控制模块判定热整理膜平均温度符合标准并采用前置辊轴第一温度调节系数θ1对所述第一前置辊轴和所述第二前置辊轴的温度进行调节;若t5p<t5p1,所述控制模块判定热整理膜平均温度不符合标准并采用前置辊轴第二温度调节系数θ2对所述第一前置辊轴和所述第二前置辊轴的温度进行调节;若t5p>t5p2,所述控制模块判定热整理膜平均温度不符合标准并采用前置辊轴第二温度调节系数θ2对所述第一前置辊轴和所述第二前置辊轴的温度进行调节;设定将调节后的第一前置辊轴温度记为tg1’,将调节后的第二前置辊轴温度记为tg2’,当t5p1≤t5p≤t5p2时,设定调节后的第一前置辊轴温度tg1’=tg1
×
θ1,调节后的第二前置辊轴温度tg2’=tg2+tg1
×
(1-θ1);当t5p<t5p1时,设定调节后的第一前置辊轴温度tg1’=tg1
×
θ2,调节后的第二前置辊轴温度tg2’=tg2+tg1
×
(1-θ2);当t5p>t5p2时,设定调节后的第一前置辊轴温度tg1’=tg1
×
(1-θ2)θ1,调节后的第二前置辊轴温度tg2’=tg2+tg1
×
θ2。
56.具体而言,本发明通过设置热整理膜温度标准并检测若干个不同位置热整理膜的实际温度用以判断拉伸工序热整理膜的实际温度是否符合标准并采取对应的温度调节方式调节第一前置辊轴和第二前置辊轴的温度,有效地实现了将拉伸工序热整理膜实际温度保持在一个较窄的温度范围内,有效的避免了由于热整理膜温度不均匀导致的拉伸过程中微孔尺寸偏差过大和微孔形成的均匀性差的问题,有效的保证了本发明所述系统调节热整理膜温度的有效性和实用性,进一步提升了本发明所述系统和方法在进行温度调节时能针对拉伸工序进行有效的温度调节。
57.至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换,这些
更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
58.以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明;对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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