双面涂布系统的制作方法

1.本技术涉及电池制造设备技术领域，特别是涉及一种双面涂布系统。


背景技术：

2.锂离子电池制造过程中，合浆和涂布在很大程度上决定了电池的最终性能。其中，涂布对电池的容量、一致性及安全性具有重要意义。主流的涂布工艺为单面依次涂布，即：放卷-涂布a面(正面)-干燥-牵引-收卷，放卷-涂布b面(反面)-干燥-牵引-收卷，这种涂布工艺存在设备利用率低、能耗高、设备占地面积大及极片品质差的问题。
3.为了解决上述问题，出现了双面涂布工艺，即：放卷-涂布a面-涂布b面-干燥-牵引-收卷，这样，能够实现a面及b面同时涂布。对于挤压涂布工艺，为保证涂层面密度的稳定性，需要严格控制集流体与涂布头之间的间距。而为了控制集流体与涂布头之间的间距，常设置背辊支撑集流体。
4.但是，当a面涂布完成后，由于a面为“湿”涂层，无法在b面涂布时设置背辊来支撑极片。而由于没有背辊的支撑，在涂布过程中集流体抖动使得b面涂布头与集流体之间的距离无法稳定控制，导致b面涂布形成的涂层的面密度一致性较差，进而影响电池性能。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对传统的双面涂布工艺导致b面涂布形成的涂层的面密度一致性较差的问题，提供一种能够提高b面涂布形成的涂层的面密度一致性的双面涂布系统。
6.一种双面涂布系统，包括：
7.第一背辊及第一涂布头，所述第一涂布头的第一出料端指向所述第一背辊的第一外周面，所述第一出料端与所述第一外周面之间存在能够供基材通过的第一间隙；所述第一背辊支撑于基材的反面，所述第一涂布头用于将第一浆料涂布至基材的正面形成第一涂层；
8.第二背辊及第二涂布头，所述第二背辊沿基材的运动方向设于所述第一背辊的下游；所述第二涂布头的第二出料端指向所述第二背辊的第二外周面，所述第二出料端与所述第二外周面之间存在能够供基材及第一涂层通过的第二间隙；第二背辊支撑于基材的正面，所述第二涂布头用于将第二浆料涂布至基材的反面形成第二涂层；
9.第一烘干装置，所述第一烘干装置沿基材的运动方向设于所述第一背辊与所述第二背辊之间，用于预烘干第一涂层，使第一涂层中的溶剂部分挥发以使第一涂层不会粘连至所述第二背辊上。
10.上述设置，由于第一涂层被第一烘干装置预先烘干，使得其含有的溶剂部分挥发，此时，第一涂层不具有粘性，在反面涂布时，第一涂层不会粘连在第二背辊上。因此，在反面涂布时，第二背辊能够支撑基材，且第一涂层也不会粘连在第二背辊上，在确保第二涂层的面密度一致性的情况下，提高了涂布精度，进而提高了电池的性能。
11.在其中一个实施例中，所述第一烘干装置为红外烘干装置、激光烘干装置、微波烘
干装置及热风烘干装置中的一种。
12.在其中一个实施例中，所述第一烘干装置使得第一涂层中溶剂的挥发比例为20％-95％。
13.在其中一个实施例中，所述第一背辊的外径为200mm-400mm，所述第一背辊的沿轴向的长度为600mm-3000mm；和/或
14.所述第二背辊的外径为200mm-400mm，所述第二背辊的沿轴向的长度为600mm-3000mm。
15.在其中一个实施例中，所述第一背辊为钢辊；
16.和/或所述第二背辊为钢辊。
17.在其中一个实施例中，所述第一出料端经所述第一外周面指向所述第一背辊的圆心；和/或
18.所述第二出料端经所述第二外周面指向所述第二背辊的圆心。
19.在其中一个实施例中，所述第一涂布头水平布设；和/或
20.所述第二涂布头水平布设。
21.在其中一个实施例中，还包括：
22.第一面密度测量装置，所述第一面密度测量装置沿基材的运动方向设于所述第一背辊与所述第一烘干装置之间，用于测量第一涂层的面密度；和/或
23.第二面密度测量装置，所述第二面密度测量装置沿基材的运动方向设于所述第二背辊的下游，用于测量所述第二涂层的面密度。
24.在其中一个实施例中，还包括第二烘干装置，所述第二烘干装置沿基材的运动方向设于所述第二背辊的下游，用于烘干第一涂层及第二涂层。
25.在其中一个实施例中，还包括张紧辊，所述张紧辊沿基材的运动方向设于所述第一背辊与所述第二背辊之间，且与所述第一背辊支撑于基材的同一侧。
附图说明
26.图1为本技术一实施例提供的双面涂布系统的结构示意图。
27.附图标记说明：
28.100、双面涂布系统；10、第一背辊；11、第一外周面；20、第一涂布头；21、第一出料端；30、第一间隙；40、第二背辊；41、第二外周面；50、第二涂布头；51、第二出料端；61、第一张紧辊；62、第二张紧辊；70、第二间隙；80、第一烘干装置；90、第一面密度测量装置；110、第二面密度测量装置；120、第二烘干装置；200、基材；300、第一涂层；400、第二涂层。
具体实施方式
29.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
30.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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技术和简化描述，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技术的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
32.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
33.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
35.参阅图1，本技术一实施例提供一种双面涂布系统100，能够实现基材200的正面与反面的同时涂布。具体地，基材200为集流体。
36.双面涂布系统100包括第一背辊10及第一涂布头20，第一涂布头20的第一出料端21指向第一背辊10的第一外周面11，第一出料端21与第一外周面11之间存在能够供基材200通过的第一间隙30。当基材200通过第一间隙30时，第一背辊10支撑于基材200的反面，第一涂布头20位于基材200的正面，第一涂布头20能够将第一浆料涂布至基材200的正面形成第一涂层300。而当第一涂布头20涂布第一浆料于基材200上时，第一背辊10起到支撑基材200的作用，以保证第一涂布头20与基材200之间的距离处于预设的波动范围内，保证第一涂层300的面密度的一致性。其中，第一涂层300的面密度为第一涂层300单位面积的质量。
37.在此需要说明的是，在涂布时，第一背辊10绕第一轴线转动。
38.进一步，第一背辊10为钢辊。应当理解的是，在另一些实施例中，对于第一背辊10所采用的材质不作限定。
39.第一背辊10的外径为200mm-400mm，且沿轴向的长度为600mm-3000mm。可以想到的是，在另一些实施例中，对于第一背辊10的外径及轴向长度均不作具体限定。
40.一实施例中，第一出料端21经第一外周面11指向第一背辊10的圆心。这样，在第一涂布头20向基材200涂布第一浆料时，始终与第一背辊10的圆心相对，保证第一背辊10稳定
支撑基材200。
41.优选地，第一涂布头20水平布设。当然，在另一些实施例中，对于第一涂布头20如何布设不作限定。
42.继续参阅图1，双面涂布系统100还包括第二背辊40及第二涂布头50，第二背辊40沿基材200的运动方向设于第一背辊10的下游。第二涂布头50的第二出料端51指向第二背辊40的第二外周面41，第二出料端51与第二外周面41之间存在能够供基材200及第一涂层300通过的第二间隙70。当基材200通过第二间隙70时，第二背辊40支撑于基材200的正面，第二涂布头50位于基材200的反面，第二涂布头50能够将第二浆料涂布至基材200的反面形成第二涂层400。而当第二涂布头50涂布第二浆料于基材200上时，第二背辊40起到支撑基材200的作用，以保证第二涂布头50与基材200之间的距离处于预设的波动范围内，保证第二涂层400的面密度的一致性。其中，第二涂层400的面密度为第二涂层400单位面积的质量。
43.在此还需要说明的是，在涂布时，第二背辊40绕第二轴线转动。
44.进一步，第二背辊40为钢辊。应当理解的是，在另一些实施例中，对于第二背辊40所采用的材质不作限定。
45.第二背辊40的外径为200mm-400mm，且沿轴向的长度为600mm-3000mm。可以想到的是，在另一些实施例中，对于第二背辊40的外径及轴向长度均不作具体限定。
46.一实施例中，第二出料端51经第二外周面41指向第二背辊40的圆心。这样，在第二涂布头50向基材200涂布第二浆料时，始终与第二背辊40的圆心相对，保证第二背辊40稳定支撑基材200。
47.优选地，第二涂布头50水平布设。当然，在另一些实施例中，对于第二涂布头50如何布设不作限定。
48.双面涂布系统100还包括张紧辊，张紧辊沿基材200的运动方向设于第一背辊10与第二背辊40之间，且与第一背辊10支撑于基材200的同一侧，以张紧基材200，保证涂布效果。
49.申请人研究发现，当双面涂布系统100设有第二背辊40以支撑基材200时，其虽然能够保证第二涂布头50与基材200之间的距离处于预设的波动范围内，但是，由于第二背辊40直接与第一涂层300接触，第一涂层300易于粘连至第二背辊40上，从而使得电池的性能受到影响。
50.基于此，一实施例中，继续参阅图1，双面涂布系统100还包括第一烘干装置80，第一烘干装置80沿基材200的运动方向设于第一背辊10与第二背辊40之间，用于预烘干第一涂层300，使第一涂层300中的溶剂部分挥发以使第一涂层不会粘连至第二背辊40上。具体地，双面涂布系统100包括第一张紧辊61与第二张紧辊62，第一烘干装置80设于第一张紧辊61与第二张紧辊62之间。
51.上述设置，由于第一涂层300被第一烘干装置80预先烘干，使得其含有的溶剂部分挥发，此时，第一涂层300不具有粘性，在反面涂布时，第一涂层300不会粘连在第二背辊40上。因此，在反面涂布时，第二背辊40能够支撑基材200，且第一涂层300也不会粘连在第二背辊40上，在确保第二涂层400的面密度一致性的情况下，提高了涂布精度，进而提高了电池的性能。
52.在此需要说明的是，第一烘干装置80具有第一烘干腔，第一烘干腔具有第一入口及第一出口，基材200连同第一涂层300能够从第一入口被输送至第一烘干腔，第一涂层300被预烘干后，基材200连同第一涂层300从第一出口被输送出第一烘干腔。
53.第一烘干装置80为红外烘干装置、激光烘干装置、微波烘干装置及热风烘干装置中的一种。一个具体实施方式中，第一烘干装置80为激光烘干装置。应当理解的是，在另一些实施例中，第一烘干装置80也可以为采用其他加热方式形成的烘干装置，其只要能够实现预烘干第一涂层300的效果即可。
54.具体地，第一烘干装置80使得第一涂层300中溶剂的挥发比例为20％-95％，以保证第一涂层300不具有粘性，不易粘连在第二背辊40上。在此需要说明的是，第一烘干装置80使得第一涂层300中溶剂的挥发比例依据第一浆料的成分不同而有所不同。
55.继续参阅图1，双面涂布系统100还包括第一面密度测量装置90，第一面密度测量装置90沿基材200的运动方向设于第一背辊10与第一烘干装置80之间，以用于检测第一涂层300的面密度。具体地，第一面密度测量装置90为x-ray或β-ray面密度测量仪。
56.进一步，双面涂布系统100还包括第二面密度测量装置110，第二面密度测量装置110沿基材200的运动方向设于第二背辊40的下游，以用于检测第二涂层400的面密度。具体地，第二面密度测量装置110也为x-ray或β-ray面密度测量仪。
57.一实施例中，双面涂布系统100还包括第二烘干装置120，第二烘干装置120沿基材200的运动方向设于第二面密度测量装置110的下游，用于烘干第一涂层300及第二涂层400。
58.在此还需要说明的是，第二烘干装置120具有第二烘干腔，第二烘干腔具有第二入口及第二出口，基材200、第一涂层300及第二涂层400均从第二入口输入第二烘干腔，第一涂层300及第二涂层400被烘干后，基材200、第一涂层300及第二涂层400从第二出口被输送出第二烘干腔。
59.第二烘干装置120也可以为红外烘干装置、激光烘干装置、微波烘干装置及热风烘干装置中的一种。
60.下面针对某石墨水系浆料，使用本技术提供的双面涂布系统100进行涂布验证(作为实施例)，具体地，采用本技术提供的双面涂布系统100的工艺如下：放卷-a面涂布-a面面密度监控-a面预烘干-b面涂布(有第二背辊40支撑)-b面面密度监控-烘干-牵引-收卷。作为对比，在使用相同浆料及相同的设计参数的情况下，收集现有技术双面涂布方案的涂布数据(作为对比例)。表1中为涂布相关参数。
61.表1
62.[0063][0064]
其中，第一烘干装置80选择激光加热，选用阵列激光发生器，阵列激光发生器的参数设置如表2所示：
[0065]
表2
[0066][0067]
采用本技术提供的双面涂布系统100的涂布流程如下：
[0068]
1、设置第一烘干装置80的参数及第二烘干装置120的参数；
[0069]
2、将集流体转运到放卷轴上，设置供料泵参数及涂布参数，调节涂布面密度：a面98.4g/m2，b面98.4g/m2，涂布宽度：a面0.5m，b面0.5m，涂布速度：a面40m/min，b面40m/min。
[0070]
3、涂布开始后，测试a面第一涂层300预烘干后的溶剂挥发率是否满足设定值55％
±
3％，如果溶剂挥发率低于55％
±
3％，则增加激光器的功率，反之则降低激光器的功率。同时，观察b面涂布时，第一涂层300是否粘连在第二背辊40上。
[0071]
4、收集b面涂布时，第二涂布头50与集流体之间的距离的波动数据。
[0072]
5、收集a、b面的面密度数据。
[0073]
采用现有技术中双面涂布系统的涂布流程如下：
[0074]
1、设置烘干装置的参数(现有技术的双面涂布系统只设有第二烘干装置)。
[0075]
2、将集流体转运到放卷轴上，设置供料泵参数及涂布参数，调节涂布面密度：a面98.4g/m2，b面98.4g/m2，涂布宽度：a面0.5m，b面0.5m，涂布速度：a面40m/min，b面40m/min。
[0076]
3、收集b面涂布时，第二涂布头与集流体之间的距离的波动数据。
[0077]
4、收集a、b面的面密度数据。
[0078]
本技术中预烘干溶剂挥发率：
[0079]
在验证过程中，每间隔5min收集一下预烘干后第一涂层300的溶剂挥发率，共收集6次数据，如表3所示。
[0080]
表3
[0081][0082]
通过计算，预烘干后第一涂层300的溶剂挥发率为55.8％，满足设计要求。同时，观察到第二背辊40上没有粘连第一涂层300，证明预烘干工位的工作状态满足要求。
[0083]
通过激光传感器收集第二涂布头50与集流体之间的间距，数据如表4。
[0084]
表4
[0085][0086][0087]
通过表4发现，对比例中第二涂布头与集流体之间的间距的波动量sigma＝4.51um明显大于实施例中第二涂布头50与集流体之间的间距的波动量sigma＝0.64um。按照4sigma的工序能力核算，对比例中第二涂布头与集流体之间的间距的波动量是
±
18.04um，而实施例中第二涂布头50与集流体之间的间距的波动量是
±
2.56um。本技术实施例的距离波动量明显小于现有技术。
[0088]
通过在线测重系统，分别收集两种方案下b面涂布面密度的数据，如表5所示。
[0089]
表5
[0090][0091]
通过表5发现，对比例中b面的面密度的波动量sigma＝2.36um明显大于实施例的面密度波动量sigma＝1.02um。按照4sigma的工序能力核算，对比例中b面的面密度的波动量是
±
9.44um，而实施例中的b面的面密度的波动量
±
4.08um。本技术实施例的b面面密度一致性明显优于现有技术。
[0092]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0093]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。