本發(fā)明涉及鋰帶生產(chǎn)設(shè)備，具體而言，涉及超薄金屬鋰帶生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、近年來固態(tài)電池的研究熱度逐漸攀升，不管是高校、科研院所還是企業(yè)紛紛緊跟行業(yè)步伐，實(shí)時(shí)更新固態(tài)電池研究進(jìn)展。固態(tài)電池并不是一蹴而就，在過渡階段跟據(jù)電解液含量可分為半固態(tài)電池(電解液占比5-10％)、準(zhǔn)固態(tài)(電解液占比0-5％)、全固態(tài)(電解液占比0％)。當(dāng)前全固態(tài)電池尚未在終端市場實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，其主要原因?yàn)殡娊赓|(zhì)和負(fù)極側(cè)尚有較多困難未完全克服。在負(fù)極側(cè)金屬鋰由于其具有極低的氧化還原電位(-3.04v?vs.she)和極高的比容量(3860mah/g)被認(rèn)為是最具有前途的下一代鋰電池負(fù)極材料。金屬鋰作為負(fù)極材料最早在鋰一次電池領(lǐng)域得到了廣泛研究，在二次電池領(lǐng)域由于其安全性一直未得到解決，插層式結(jié)構(gòu)的負(fù)極材料取代了鋰金屬負(fù)極以用于可充放電鋰離子電池。如今隨著鋰離子電池關(guān)鍵材料技術(shù)的發(fā)展，鋰金屬負(fù)極再一次被推上了歷史舞臺(tái)。不同于鋰金屬一次電池需要大量的鋰，鋰金屬二次電池由于正極側(cè)含有鋰源，負(fù)極側(cè)僅需要少量的鋰源來維持電池全生命周期充足的鋰供應(yīng)。故而傳統(tǒng)的百微米級(jí)的金屬鋰帶不再適用于高能量密度鋰金屬二次電池。理論上對(duì)于鋰金屬二次電池，負(fù)極鋰帶越薄對(duì)能量密度提升越明顯，例如使用20μm超薄金屬鋰帶可將電芯能量密度輕松提升至400wh/kg以上。為此開發(fā)20μm級(jí)超薄金屬鋰帶及其大面積高效制備對(duì)下一代鋰金屬電池的發(fā)展意義重大。當(dāng)前國內(nèi)外已有少數(shù)企業(yè)具備生產(chǎn)制備20μm級(jí)超薄金屬鋰帶的能力，其工藝路線幾乎為兩步法，即首先通過液壓擠出百微米級(jí)厚鋰帶，再通過壓延減薄。上述方法需要分卷、穿帶，此過程不僅浪費(fèi)大量鋰帶，還極大降低了生產(chǎn)效率。

2、鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供超薄金屬鋰帶生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)方法。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種超薄金屬鋰帶生產(chǎn)系統(tǒng)，包括：在生產(chǎn)線上依次設(shè)置的擠出系統(tǒng)、第一張力控制機(jī)構(gòu)、軋機(jī)和收卷輥，隔離膜放卷機(jī)構(gòu)，以及沿生產(chǎn)線設(shè)置的多個(gè)用于支撐鋰帶的導(dǎo)輥；

4、擠出系統(tǒng)的出料口處設(shè)置有鋰帶成型模具；

5、第一張力控制機(jī)構(gòu)包括第一張力控制輥和與其配合設(shè)置的第一角編碼器；

6、第一角編碼器被配置為與擠出系統(tǒng)通信連接，且第一角編碼器的角度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)以使得第一張力控制輥配合移動(dòng)從而使得第一張力控制輥受到的來自鋰帶的壓力為第一預(yù)設(shè)定值，當(dāng)?shù)谝唤蔷幋a器的角度超出第一閾值時(shí)，第一角編碼器將信號(hào)反饋至擠出系統(tǒng)，擠出系統(tǒng)被配置為接收到第一角編碼器信號(hào)后調(diào)節(jié)擠出速度；

7、或者，第一角編碼器被配置為與軋機(jī)通信連接，且第一角編碼器的角度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)以使得第一張力控制輥配合移動(dòng)從而使得第一張力控制輥受到的來自鋰帶的壓力為第一預(yù)設(shè)定值，當(dāng)?shù)谝唤蔷幋a器的角度超出第一閾值時(shí)，第一角編碼器將信號(hào)反饋至軋機(jī)，軋機(jī)被配置為接收到第一角編碼器信號(hào)后調(diào)節(jié)軋制速度；

8、工作時(shí)，由擠出系統(tǒng)和成型模具擠出的鋰帶依次經(jīng)第一張力控制機(jī)構(gòu)、軋機(jī)被收卷到收卷輥；隔離膜不斷被放卷機(jī)構(gòu)放卷與鋰帶一同被收卷到收卷輥。

9、在可選的實(shí)施方式中，生產(chǎn)系統(tǒng)還包括第二張力控制機(jī)構(gòu)，第二張力控制機(jī)構(gòu)位于軋機(jī)和收卷輥之間；

10、第二張力控制機(jī)構(gòu)包括第二張力控制輥和與其配合設(shè)置的第二角編碼器；

11、第二角編碼器被配置為與收卷輥通信連接，且第二角編碼器的角度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)以使得第二張力控制輥配合移動(dòng)從而使得第二張力控制輥受到的來自鋰帶的壓力為第二預(yù)設(shè)定值，當(dāng)?shù)诙蔷幋a器的角度超出第二閾值時(shí)，第二角編碼器將信號(hào)反饋至收卷輥，收卷輥被配置為接收到第二角編碼器信號(hào)后調(diào)節(jié)收卷速度。

12、在可選的實(shí)施方式中，隔離膜放卷機(jī)構(gòu)包括放卷輥和第三張力控制機(jī)構(gòu)；

13、第三張力控制機(jī)構(gòu)包括第三張力控制輥和與其配合設(shè)置的第三角編碼器；

14、第三角編碼器被配置為與放卷輥通信連接，且第三角編碼器的角度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)以使得第三張力控制輥配合移動(dòng)從而使得第三張力控制輥受到的來自隔離膜的壓力為第三預(yù)設(shè)定值，當(dāng)?shù)谌蔷幋a器的角度超出第三閾值時(shí)，第三角編碼器將信號(hào)反饋至放卷輥，放卷輥被配置為接收到第三角編碼器信號(hào)后調(diào)節(jié)收卷速度。

15、在可選的實(shí)施方式中，擠出系統(tǒng)包括擠出機(jī)、伺服液壓泵和移速傳感器，擠出機(jī)包括用于容納鋰料的擠出桶、設(shè)置在擠出桶內(nèi)用于朝向成型模具擠出鋰料的推頭、與推頭連接的液壓推桿以及與擠出桶連接用于實(shí)現(xiàn)推頭移動(dòng)的液壓缸，液壓缸連接用于向其中泵入液壓油的伺服液壓泵，移速傳感器設(shè)置于液壓推桿遠(yuǎn)離推頭的一端；

16、生產(chǎn)系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)、第一測速輥、第一測厚裝置、第二測厚裝置以及第二測速輥；第一測速輥位于擠出系統(tǒng)和第一張力控制機(jī)構(gòu)之間，第一測厚裝置位于第一張力控制機(jī)構(gòu)和軋機(jī)之間，第二測速輥和第二測厚裝置位于軋機(jī)和收卷輥之間；

17、控制系統(tǒng)與伺服液壓泵、第一測速輥、第二測速輥、第一測厚裝置和第二測厚裝置通信連接，控制系統(tǒng)內(nèi)置公式：

18、

19、其中，q為液壓缸進(jìn)液流量，d為擠出桶的內(nèi)徑，v0為推頭的速度，v1為擠出鋰帶速度，v2為軋制鋰帶速度，t1為第一測厚裝置測得的擠出鋰帶厚度，t2為第二測厚裝置測得的軋制鋰帶厚度，w為鋰帶寬度；

20、設(shè)定q、v0、v1和v2中任一值，通過公式能夠計(jì)算得出另外三個(gè)值，將計(jì)算得到的數(shù)值與實(shí)際檢測反饋的值進(jìn)行比較，控制系統(tǒng)根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)液壓缸進(jìn)液流量或軋制鋰帶速度以使得計(jì)算結(jié)果和實(shí)際測得的結(jié)果一致；

21、可選地，擠出桶的內(nèi)徑為150～700mm，壁厚20～100mm，長度300～1000mm。

22、在可選的實(shí)施方式中，生產(chǎn)系統(tǒng)還包括糾偏控制機(jī)構(gòu)，糾偏控制機(jī)構(gòu)設(shè)置于第一張力控制機(jī)構(gòu)和第二測厚裝置之間，糾偏控制機(jī)構(gòu)包括在前設(shè)置的糾偏傳感器和在后設(shè)置的糾偏導(dǎo)輥組。

23、在可選的實(shí)施方式中，生產(chǎn)系統(tǒng)還包括結(jié)合輥，結(jié)合輥位于第二張力控制機(jī)構(gòu)和收卷輥之間；

24、工作時(shí)，由擠出系統(tǒng)和成型模具擠出的鋰帶依次經(jīng)第一測速輥、第一張力控制機(jī)構(gòu)、糾偏控制機(jī)構(gòu)、第一測厚裝置、軋機(jī)、第二測厚裝置、第二測速輥、第二張力控制機(jī)構(gòu)和結(jié)合輥被收卷到收卷輥；收卷在放卷輥上的隔離膜不斷被放卷經(jīng)第三張力控制機(jī)構(gòu)和結(jié)合輥與鋰帶一同被收卷到收卷輥。

25、在可選的實(shí)施方式中，收卷輥和/或放卷輥為氣脹軸，長度300～800mm。

26、在可選的實(shí)施方式中，軋機(jī)包括對(duì)稱設(shè)置的一對(duì)背撐輥和一對(duì)工作輥，一對(duì)工作輥位于一對(duì)背撐輥之間，工作輥之間的間隙為軋縫；

27、可選地，每個(gè)背撐輥的直徑為100～500mm；

28、可選地，每個(gè)工作輥的直徑為50～300mm；

29、可選地，背撐輥和/或工作輥的長度為200～700mm；

30、可選地，所述背撐輥和工作輥表面光潔度ra≤0.5μm，硬度rhc≥50度。

31、在可選的實(shí)施方式中，導(dǎo)輥的直徑為50～150mm，長度為200～700mm，表面光潔度ra≤0.2μm，硬度rhc≥50度。

32、第二方面，本發(fā)明提供一種鋰帶生產(chǎn)方法，采用如前述實(shí)施方式任一項(xiàng)的生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)施。

33、本發(fā)明具有以下有益效果：

34、本發(fā)明提供的超薄金屬鋰帶生產(chǎn)系統(tǒng)將擠出和軋制結(jié)合在了一起，而這兩者的結(jié)合為保證生產(chǎn)質(zhì)量，需要確保擠壓、軋制速度匹配；本發(fā)明的生產(chǎn)系統(tǒng)中通過配置第一角編碼器與擠出機(jī)或者軋機(jī)通信連接并反饋信號(hào)，根據(jù)角編碼器反饋的信號(hào)調(diào)節(jié)擠出機(jī)的擠出速度或軋機(jī)的軋制速度從而確保擠出速度和軋制速度匹配，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)金屬鋰帶的高效生產(chǎn)。而采用擠出和軋制結(jié)合制造鋰帶，還能起到減少因穿線導(dǎo)致的浪費(fèi)。