[发明专利]用于动力锂电池极片涂布的挤压涂布模头

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力锂离子电池极片涂布的挤压涂布模头。

背景技术

动力锂离子电池具有电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、使用寿命长等突出优点，自20世纪90年代开发成功以后，近十几年来得到了飞速发展。动力锂离子电池生产过程中，电池必须要经过涂布工序。涂布模头直接决定浆料在基片上重量、厚度、密度、空隙及空穴等分布，这些参数一致性的好坏直接决定了动力锂电池的寿命和性能。动力锂离子电池极片涂布的挤压涂布模头主要由下模头、垫片、上模头以及安装在上模头的出口间隙调节机构组成。其中，下模型腔结构是挤压涂布模头最关键的环节，其设计合理性与否直接影响到浆料在基片上重量、厚度、密度、空隙及空穴等分布。合理的型腔结构设计能使浆料均匀的涂布于基片上，保证极片质量、厚度、密度等参数的一致性。目前，典型涂布方法及模头在实际生产中存在着以下几个方面的问题：（1）采用传统辊子转移式涂布。在实际生产中挤压式涂布和辊子式转移式涂布均能实现高效生产，涂布厚度和重量一致性高的电极，而挤压式涂布方法直接将浆料涂覆于基带上，不仅可以保护浆料不受环境污染而且能适应不同的浆料粘度范围、固含量以及溶剂系统，相比于传统的辊子转移式涂布具有更强的适应性，另外挤压式在提高浆料利用率可以使浆料利用率达到95%,并在保证电池电极的一致性，提高锂电池生产水平，降低成本，保持竞争力上更具优势。（2）出口间隙调节。涂布浆料沿片幅宽度方向上的分布会存在一定的差异所以必须通过出口间隙调节的方法来校正浆料在出口方向的分布。（3）型腔设计。涂布浆料具有高粘性的特性，只有设计适应涂布浆料流动特性的型腔才有可能使浆料沿宽度方向均匀化。为止通过流体仿真软件模拟涂布浆料的流动性，根据浆料流动轨迹设计出合适的型腔来解决涂布浆料在宽度方向上的均匀化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种浆料沿宽度方向均匀化从而满足锂电池极片涂布质量要求的挤压涂布模头。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于动力锂电池极片涂布的挤压涂布模头，包括下模头、垫片以及上模头，所述的垫片固定在所述上模头和下模头中间，在所述的上模头上设置有进料口，在所述的垫片一侧形成出料口，在所述的下模头内设置有浆料分布的型腔，所述的进料口与该型腔连通，其特征在于：所述的型腔包括三道过渡层，三道过渡层间隔的设置在进料口与出料口之间，第一道过渡层中部与所述的进料口连通，且从中部向两侧延伸，在延伸方向上深度和宽度递减；第二道过渡层与所述第一道过渡层通过一第一斜面和圆弧面过渡，第二道过渡层的深度和宽度恒定；第三道过渡层设置在型腔的最外侧，通过上模头与下模头夹着垫片构成，所述第三道过渡层的下模上在离出口一定距离处开有一个半圆槽，与所述第二道过渡层通过第二圆弧面过渡，第三道过渡层的深度和宽度恒定；在所述的上模头前端还开设有一沿涂布宽度方向的长缝，在该长缝上设置有调节涂布浆料出口大小的间隙调节机构。

所述长缝相间分布螺纹孔和光孔，所述的间隙调节机构包括螺钉、垫柱及锁紧螺母，所述的垫柱及锁紧螺母连接在螺钉的一端，所述的螺钉的另一端穿过所述光孔与所述的螺纹孔连接。

在所述的模头的下模头上设计了适合涂布浆料流动特性的型腔，该型腔由三道过渡层构成，涂布浆料从进料口流进按照型腔结构梯度式均匀化，保证浆料在出口位置处已均匀化。

在所述的上模头和下模头上加工了恒温水管道，保证模头温度在一定范围内。

所述的垫片可以更换不同型号来变更出口间隙及涂布宽度。

本发明动力锂离子电池极片涂布的挤压涂布模头涂布过程：模头分下模头、垫片、上模头以及出口间隙调节四部分。涂布浆料由上模头进料口进入，经过上模头进料流道进入下模头的型腔中，型腔由三道过渡层构成，浆料首先进入第一过渡层，使涂布浆料在宽度方向上初步均化，经第二过渡层涂布浆料进一步在宽度方向上均匀化并调节浆料厚度，在最后一层涂布浆料将由湍流与层流的混流状态过渡到完全层流状态使浆料在宽度方向上完全均匀化，最后使浆料由出口嘴直接涂覆于运转的基带上。

本发明挤压涂布模头的上模头上安装有出口间隙调节结构，下模头设计了模拟涂布浆料流动特性的型腔，并在模头上加工了恒温水流道保证模头温度，很好的解决了极片涂布质量保证问题。