[实用新型]电池极片多级轧辊机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种对电池极片，尤其是锂离子电池极片的电池极片多级轧辊机。

背景技术

锂离子电池由锂离子电芯、电解液、保护电路（PCM）及外壳部分组成。电芯则由正极、负极以及隔膜组成。正极的组成部分为正极材料（如磷酸铁锂）+导电剂+粘合剂（PVDF）+集流体（铝箔），负极的组成部分为石墨+导电剂+增稠剂（CMC）+粘结剂（SBR）+集流体（铜箔）。正极和负极在业界内一般称为电池极片，为了提高电池极片表面材料的密度及厚度的一致性，正负极片在涂布工序之后须进行滚压，此工序称为电池极片的轧制。

电池极片轧制的过程是电池极片由轧辊与电池极片间产生的摩擦力拉进旋转的轧辊之间，电池极片受压变形的过程。电池极片的轧制不同于钢块的轧制，轧钢的过程是一个铁分子沿纵向延伸和横向宽展的过程，其密度在轧制过程中不发生变化；而电池极片的轧制是一个正负极板上电池材料压实的过程，其目的在于增加正极或负极材料的压实密度，合适的压实密度可增大电池的放电容量，减小内阻，减小极化损失，延长电池的循环寿命，提高锂离子电池的利用率。经过试验，合适的正极材料压实密度约在2.8g/cm³-3.4g/cm³之间，负极的约为1.5g/cm³。压实密度的过大或过小，都不利于锂离子的嵌入或脱嵌。因此，电池极片实施滚压时，轧制力不宜过大也不宜过小，应符合电池极片材料的特征。

现有的电池极片轧辊机，最常用的两辊轧机，它包括上辊和下辊，在所述上轧辊和下轧辊的两端轴承座之间各设有用于调节轧缝的一对楔块（调隙装置），在下轧辊的两端下部设有将下轧辊向上顶的液压装置，所述液压装置保证轧缝的稳定，行业内称之为定轧缝轧制；还有就是见诸于专利文献的三辊轧机，如中国专利文献CN 202411090U公开的交替式电池极片轧机，包括上轧辊和下轧辊，在上轧辊和下轧辊之间又设置有中间轧辊；在下轧辊下面设有下压力装置，下压力装置采用液压传动方式；在上轧辊上面设有上压力装置，上压力装置采用螺杆传动方式；在上轧辊和中间轧辊之间设有上调隙装置，在下轧辊和中间轧辊之间设有下调隙装置。交替式轧机在中间轧辊同下轧辊之间完成第一道次轧制后，在最短距离内把电池极片送入中间轧辊同上轧辊之间完成第二道次轧制，这种三辊式轧机其实质也是定轧缝轧制。还有见诸于专利文献的四辊轧机，如中国专利文献CN公开的四辊连轧电热式电池极片轧机，包括机架、设置在机架上的电机和与电机传动连接的轧制装置，所述轧制装置包括水平并列设置的两组对辊，每组对辊包括两支上下并列设置的电磁加热辊；此电磁加热辊包括中空的辊筒、设置在辊筒内部的芯棒和均匀缠绕在芯棒上的电磁线圈；所述辊筒通过轴承Ⅰ安装在机架上；所述芯棒固定设置在机架上，芯棒一端端部延伸出辊筒腔体并与机架固定连接，芯棒与辊筒之间通过轴承Ⅱ活动连接。这种四辊轧机也是定轧缝轧制。

现有定轧缝轧机它是利用基本恒定的轧缝来轧制电池极片的，它存在如下几个方面的问题，一是当基片两面上的活性物质涂层面积不等时，在定轧缝压制过种中，面积大的多余部分的基本不被压实，影响电池的容量，如图1所示，在基片100的两面分别设第一活性物质涂层200和第二活性物质涂层300，其中第二活性物质涂层300的长度比第一活性物质涂层200的长H，假设基片厚度为10μ，初始的第一活性物质涂层和第二活性物质涂层的厚度各为120μ，压缩比为70%，那么被压缩后的电池极片厚度应为240μX70%+10μ=178μ，为了防止电池极片在被压缩后的反弹，一般将轧缝设的小于被压缩后的电池极片厚度，即小于178μ，一般为170-175μ，当设轧缝为170-175μ时，显然，本例中的第二活性物质涂层300的比第一活性物质涂层200的长出部分，即H所对应部分，其厚度只有120μ，在通过170-175μ的轧缝时，是没有被压缩的，这势必影响到最后电池的容量；二是双辊轧机单次变形量过大，会造成活性物质涂层压死、流延或向四周扩展，不利于活性物质涂层的压实，虽然，现有三辊或四辊轧机采用二个轧缝先后压轧，轧缝，但其轧制出来的电池极片也不是十分理想（也就是H所对应部分没有被压缩）；三是这种定辊式轧机，其作用力是作用在下轧辊的两端的楔块上的，其有效压力远远小于作用力，造成液压力的浪费。