[发明专利]柔性刮刀及其微凹涂布头

说明书

技术领域    

     本发明涉及到锂电池中所使用的微孔薄膜涂布技术，尤其是在微孔薄膜上陶瓷浆料的柔性刮刀及其微凹涂布头。

背景技术    

  随着科学技术的不断进步，大量的便携式电动工具、移动电话、笔记本电脑、摄录机走入千家万户；电动小车和电动公交车，这些新能源汽车，因为其具有绿色环保的功能，也正在被快速推广。目前，前述这些产品的动力来源，主要依靠锂电池或锂铁电池来实现的。因此，锂电池或锂铁电池的性能好坏直接决定了对依靠锂电池作为电源的产品的性能，锂电池或锂铁电池不仅需用容量高，而且更需要安全可靠，尤其是在使用中不能产生电池爆炸的问题。

为了防止锂电池或锂铁由于自我放电而影响电池的使用寿命，以及两极短路而产生电池爆炸等问题，现在的锂电池或锂铁电池在制作时，均在电池的正、负之间设有一层隔膜，隔膜的主要作用是在隔开正、负极的同时，还能让电解溶自由通过隔膜，而不影响电池的性能。隔膜的品种很多，如织造膜，非织造膜（无纺布），聚烯烃微孔膜，复合膜，隔膜纸，碾压膜等等，由于聚烯烃微孔膜具有优异的力学性能、化学稳定性和相对廉价的特点，因此，聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）等聚烯烃微孔膜是锂电池的主要隔膜材料。

在小容量锂电池或锂铁电池中，采用单层、双层及三层的聚烯烃隔膜，其安全性已不成问题。但是，在大容量，尤其是用于电动小车和电动公交车的的动力电池，即使是采用双层或三层，甚至更多层聚烯烃隔膜，其安全性还是不能完人保证，这是因为聚烯烃隔膜具有热收缩的性能，大容量锂电池在大量放电时所产生的热量，会使聚烯烃隔膜向电池内收缩，在局部使电池的正、负极直接短路，加速锂电池或锂铁电池的放电放热，从而存在锂电池或锂铁电池的爆炸的隐患。此外，在单位体积内为了尽可能的提高电池的容量，也不允许采用多层的隔膜。

近年，在国外人们发明了一种陶瓷隔膜，它是在8-12μ的聚烯烃隔膜的一侧涂布一层1-2μ的陶瓷材料层，陶瓷材料层的主要成份是三氧化二铝（AL₂O₃），陶瓷浆料中包含有作为塑性剂的橡胶或高分子塑料成份等。以陶瓷材料层作为聚烯烃隔膜的骨架，防止聚烯烃隔膜在受热时收缩而造成电池的正、负极直接短路，造成电池爆炸。

用于在聚烯烃隔膜上涂布陶瓷材料层的设备，主要采用的是微凹版涂布设备，这种设备目前主要靠从日本或德国进口，其整机价格十分昂贵；从我国部分进口厂家使用这种设备的情况来看，其使用成本也十分的昂贵。这是因为微凹版涂布设备的核心部件是微凹涂布头，这种微凹涂布头包括微凹陶瓷网纹辊、料仓及送料机构，所述料仓位于所述微凹陶瓷网纹辊的水平径向的一侧，在所述料仓的开口的上、下侧面上各设有一个与所述微凹陶瓷网纹辊紧密接触的金属刮刀，其中上金属刮刀用于控制陶瓷浆料的涂布厚度，下金属刮刀用于防止陶瓷浆料从料仓里面漏露出来；所述送料机构上展平辊和下展平辊将聚烯烃隔膜轻轻地与所述微凹陶瓷网纹辊的远离料仓的一侧接触，接收涂布浆料后向前移动聚烯烃隔膜；另外一种结构的卧式料仓微凹涂布头，包括微凹陶瓷网纹辊、料仓及送料机构，所述料仓位于所述微凹陶瓷网纹辊的垂直径向的下方，在所述料仓的开口至少一个侧面上设有一个与所述微凹陶瓷网纹辊紧密接触的金属刮刀，浆料在与所述微凹陶瓷网纹辊紧密接触的金属刮刀匀布和厚度控制后，所述微凹陶瓷网纹辊将浆料涂布到由送料机构控制的向前移动聚烯烃隔膜的一侧。上述结构的微凹涂布头，由于采用金属刮刀与微凹陶瓷网纹辊表面紧密接触来控制浆料的均匀度和厚度，很容易将微凹陶瓷网纹辊表面的陶瓷层磨平或刮伤，使制作出来的陶瓷隔膜成为废品；经检测和试验，发现目前的微凹陶瓷网纹辊的陶瓷表面硬度为洛式HRC90左右，而金属刮刀的硬度为洛氏HRC60左右，两者紧密接触，如果微凹涂布头连续工作72小时左右，微凹陶瓷网纹辊表面的陶瓷层就会基本磨平，不能再使用，必须更换新的微凹陶瓷网纹辊，目前国产的微凹陶瓷网纹辊价格均在1-1.3万元一根之间，而进口的微凹陶瓷网纹辊的价格均在2-2.5之间，如此昂贵的微凹陶瓷网纹辊使得用这种设备制作出来的陶瓷隔膜价格也不菲；经常停机更换微凹陶瓷网纹辊，使得生产不能连续作业，也降低了生产效率；还有一个更重要的问题时，采用金属刮刀，当金属刮刀与微凹陶瓷网纹辊表面磨擦时，金属刮刀也被微凹陶瓷网纹辊表面磨擦，其被磨擦出来的金属粉沫被带入浆料，随着浆料被涂布在了聚烯烃隔膜表面，这样，当金属粉沫正好位于聚烯烃隔膜的网孔中时，这种陶瓷隔膜就会造成电池的正、负极直接短路，存在引起电池爆炸的隐患。

发明内容