專利名稱：一種涂布裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種能改善鋰電池極片涂布一致性的涂布裝置。
背景技術(shù)：
鋰離子電池作為一種新興的能源存儲載體和新能源領(lǐng)域的生力軍，將會在變革人類生活方式的過程中扮演越來越重要的角色。鋰離子電池的制備過程一般包括攪拌、涂布、冷壓、裁剪、卷繞、化成和容量等工序。其中，極片的涂布工序是鋰離子電池生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序，涂布的品質(zhì)和涂布的一致 性直接影響電池的容量、安全性及成本。因此，改善涂布工序的品質(zhì)和一致性成為鋰電池行業(yè)的重要課題。目前，為了提高涂布工序的品質(zhì)和一致性，一般在涂布過程中增加涂布量的測量裝置，并對測量裝置采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算機處理，得到涂布狀況。但是僅僅依靠涂布量測量裝置并不能真正改善鋰離子電池極片涂布的品質(zhì)和一致性，因為測量到涂布量的數(shù)據(jù)后，并不能及時反饋給涂布系統(tǒng)，使涂布系統(tǒng)做出相應(yīng)的調(diào)整，而僅僅是在涂布結(jié)束后或者在涂布的同時了解涂布的狀況。有鑒于此，確有必要提供一種能夠?qū)ν坎剂窟M(jìn)行反饋使涂布裝置作出調(diào)整從而改善鋰離子電池極片的涂布品質(zhì)和徒步一致性的涂布裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種能夠?qū)ν坎剂窟M(jìn)行反饋使涂布裝置作出調(diào)整從而改善鋰離子電池極片的涂布品質(zhì)和徒步一致性的涂布裝置，從而改善鋰離子電池的容量、安全等性能，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種涂布裝置，包括涂布單元、測量單元、反饋控制單元和收卷單元，涂布單元和測量單元連接，反饋控制單元的一端連接測量單元，將測量單元所得信號反饋給涂布單元。作為本發(fā)明涂布裝置的一種改進(jìn)，所述涂布單元包括用于牽引空白基材的放卷裝置、位于所述放卷裝置下游的背輥、和所述背輥匹配的涂布輥、為涂布輥供應(yīng)漿料的來料槽、位于所述涂布輥上方的刮刀以及用于烘烤涂布后基材的烘烤隧道。作為本發(fā)明涂布裝置的一種改進(jìn)，所述測量單元包括非接觸面密度測量儀和用于數(shù)據(jù)采集及分析控制的的計算機，二者電連接。作為本發(fā)明涂布裝置的一種改進(jìn)，所述面密度測量儀內(nèi)包括￠-射線源、電離室傳感器、往復(fù)運動機構(gòu)和智能處理器。作為本發(fā)明涂布裝置的一種改進(jìn)，所述反饋控制單元包括可編程邏輯控制器和分別于所述可編程邏輯控制器連接的測量刮刀和涂布輥間隙的間隙測量裝置、用于調(diào)節(jié)背輥和涂布輥轉(zhuǎn)速比的速比調(diào)節(jié)裝置和用于調(diào)節(jié)刮刀和涂布輥間隙的間隙調(diào)節(jié)裝置。
作為本發(fā)明涂布裝置的一種改進(jìn)，所述間隙測量裝置包括與所述可編程邏輯控制器連接的光學(xué)位移傳感器。作為本發(fā)明涂布裝置的一種改進(jìn)，所述速比調(diào)節(jié)裝置包括與可編程邏輯控制器相連的變頻器和連接于所述變頻器和涂布輥之間的速比調(diào)節(jié)電機。作為本發(fā)明涂布裝置的一種改進(jìn)，所述間隙調(diào)節(jié)裝置包括與可編程邏輯控制器相連的電機驅(qū)動器和連接于所述電機驅(qū)動器和刮刀之間的刮刀調(diào)節(jié)電機。作為本發(fā)明涂布裝置的一種改進(jìn)，所述計算機內(nèi)含有一套含數(shù)據(jù)通訊和分析處理功能的軟件。作為本發(fā)明涂布裝置的一種改進(jìn)，所述放卷裝置、背輥、烘烤隧道和收卷裝置通過傳動皮帶連接。
本發(fā)明的工作原理是采用非接觸面密度測量儀沿涂布極片移動方向的垂直方向?qū)崟r往復(fù)運動，以靠近但不接觸極片的距離對涂布后的膜片的面密度進(jìn)行測量，通過面密度測量儀自帶智能處理器與配備有通訊插件的計算機之間的數(shù)據(jù)交換接口和協(xié)議，及安裝在計算機上的一套軟件，將測量數(shù)據(jù)傳送到計算機，軟件同時通過其與可編程邏輯控制器的數(shù)據(jù)交換通訊模塊從可編程邏輯控制器中讀取速比、左右刮刀高度和設(shè)備運行參數(shù)，綜合面密度數(shù)據(jù)及設(shè)備參數(shù)，以最小二乘法及指數(shù)加權(quán)移動平均算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，計算出合理的調(diào)節(jié)速比、左右刮刀高度，并將計算值通過可編程邏輯控制器分別傳遞給速比調(diào)節(jié)裝置和間隙調(diào)節(jié)裝置，從而形成涂層面密度的閉環(huán)反饋控制。以此實時監(jiān)控及閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，確保涂層均勻一致、高生產(chǎn)效率、高良品率，進(jìn)而達(dá)到改善電池性能和降低成本的目的。本發(fā)明的有益效果是非接觸式測量帶來高良品率可減少物料損耗，降低生產(chǎn)成本；在線實時測量及反饋控制，大幅改善涂層一致性，收窄電池容量分布范圍，提高了體積一定的電池的容量，也可減少電池設(shè)計的容量余量進(jìn)而減少原料成本，還可降低因正負(fù)極片能量失衡導(dǎo)致安全問題的風(fēng)險；同時，在線實時測量及反饋控制還可減少異常停機時間，提高生產(chǎn)效率，同樣可以降低生產(chǎn)成本；此外，在線實時測量還可提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)追溯，協(xié)助品質(zhì)控制。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，其中圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明一種涂布裝置，包括涂布單元I、測量單元2、反饋控制單元3和收卷單元4,涂布單元I和測量單元2連接,反饋控制單元3的一端連接測量單元2,將測量單元2所得信號反饋給涂布單元I。其中，所述涂布單元I包括用于牽引空白基材的放卷裝置11、位于所述放卷裝置11下游的背輥12、和所述背輥12匹配的涂布輥13、為涂布輥13供應(yīng)漿料的來料槽14、位于所述涂布輥13上方的刮刀15以及用于烘烤涂布后基材的烘烤隧道16。所述測量單元2包括非接觸面密度測量儀21和用于數(shù)據(jù)采集及分析控制的的計算機22，二者電連接。所述面密度測量儀21內(nèi)包括￠-射線源211、電離室傳感器212、往復(fù)運動機構(gòu)213和智能處理器214。所述反饋控制單元3包括可編程邏輯控制器31和分別于所述可編程邏輯控制器31連接的測量刮刀15和涂布輥13間隙的間隙測量裝置32、用于調(diào)節(jié)背輥12和涂布輥13轉(zhuǎn)速比的速比調(diào)節(jié)裝置33和用于調(diào)節(jié)刮刀15和涂布輥13間隙的間隙調(diào)節(jié)裝置34。所述間隙測量裝置32包括與所述可編程邏輯控制器31連接的光學(xué)位移傳感器321。所述速比調(diào)節(jié)裝置33包括與可編程邏輯控制器31相連的變頻器331和 連接于所述變頻器331和涂布輥13之間的速比調(diào)節(jié)電機332。所述間隙調(diào)節(jié)裝置34包括與可編程邏輯控制器31相連的電機驅(qū)動器341和連接于所述電機驅(qū)動器341和刮刀15之間的刮刀調(diào)節(jié)電機342。所述計算機22內(nèi)含有一套含數(shù)據(jù)通訊和分析處理功能的軟件。所述放卷裝置11、背輥12、烘烤隧道16和收卷裝置4通過傳動皮帶5連接。實際使用時，用于制備鋰電池極片的空白基材從放卷裝置11處流出，在傳動皮帶5的牽引下，空白基材達(dá)到背輥12，而涂布用的漿料則從來料槽14流出，流至涂布輥13上，涂布輥13在刮刀15的共同作用下將漿料轉(zhuǎn)移涂布至背輥12上，經(jīng)由烘烤隧道16后得到干燥的鋰離子電池用極片。干燥極片在傳動皮帶6的牽引下，經(jīng)過非接觸面密度測量儀21，最后在收卷單元4處收成卷料。非接觸面密度測量儀21在其所附帶的￠-射線源211和電離室傳感器212以及往復(fù)運動機構(gòu)213和智能處理器214的聯(lián)合工作下實時非接觸地測量干燥極片上涂層的面密度數(shù)據(jù)，通過計算機22里的軟件的數(shù)據(jù)交換模塊將數(shù)據(jù)傳送到計算機22。同時，可編程邏輯控制器31通過左右2個高精度的光學(xué)位移傳感器321實時測量和存儲刮刀15與涂布輥13之間的縫隙高度，即左右刮刀15高度數(shù)據(jù)。軟件也實時從可編程邏輯控制器31中讀取涂布單元I的速比、左右刮刀15高度等運行參數(shù)。綜合設(shè)備參數(shù)及面密度數(shù)據(jù)，運用最小二乘法原理及指數(shù)加權(quán)移動平均算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，計算出新的合理的速比及左右刮刀高度。計算機22里的軟件將此新的速比及左右刮刀15高度數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)交換模塊傳遞給可編程邏輯控制器31，可編程邏輯控制器31將此新的速比及左右刮刀高度數(shù)據(jù)作為新的設(shè)定參數(shù)，分別控制涂布輥13與背輥12之間的轉(zhuǎn)速比，及涂布輥13與刮刀15之間的縫隙高度?？刂仆坎驾?3與背輥12之間的轉(zhuǎn)速比時，可編程邏輯控制器31經(jīng)由變頻器331控制速比調(diào)節(jié)電機332，速比調(diào)節(jié)電機332改變涂布輥13與背輥12之間的轉(zhuǎn)速比，進(jìn)而改變從涂布輥13上轉(zhuǎn)移到背輥12所牽引的基材上漿料的量，從而改變涂層的平均面密度。控制涂布輥13與刮刀15之間的縫隙高度時，可編程邏輯控制器31經(jīng)由電機驅(qū)動器341控制刮刀調(diào)節(jié)電機342，刮刀調(diào)節(jié)電機342改變涂布輥13與刮刀15之間的縫隙高度，進(jìn)而改變從涂布輥13上轉(zhuǎn)移到背輥12所牽引的基材上漿料的量，從而改變極片寬度方向上涂層面密度不均勻的情況，保證極片上整個幅面的面密度均勻一致。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明非接觸式測量帶來高良品率可減少物料損耗，降低生產(chǎn)成本；在線實時測量及反饋控制，大幅改善涂層一致性，收窄電池容量分布范圍，提高了體積一定的電池的容量，也可減少電池設(shè)計的容量余量進(jìn)而減少原料成本，還可降低因正負(fù)極片能量失衡導(dǎo)致安全問題的風(fēng)險；同時，在線實時測量及反饋控制還可減少異常停機時間，提高生產(chǎn)效率，同樣可以降低生產(chǎn)成本；此外，在線實時測量還可提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)追溯，協(xié)助品質(zhì)控制。根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式
，對本發(fā)明的 一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求
1.一種涂布裝置，其特征在于包括涂布單元(I)、測量單元(2)、反饋控制單元(3)和收卷單元(4),涂布單元⑴和測量單元⑵連接,反饋控制單元(3)的一端連接測量單元(2)，將測量單元(2)所得信號反饋給涂布單元(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的涂布裝置，其特征在于所述涂布單元(I)包括用于牽引空白基材的放卷裝置(11)、位于所述放卷裝置(11)下游的背輥(12)、和所述背輥(12)匹配的涂布輥(13)、為涂布輥(13)供應(yīng)漿料的來料槽(14)、位于所述涂布輥(13)上方的刮刀(15)以及用于烘烤涂布后基材的烘烤隧道(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的涂布裝置，其特征在于所述測量單元(2)包括非接觸面密度測量儀(21)和用于數(shù)據(jù)采集及分析控制的的計算機(22)，二者電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的涂布裝置，其特征在于所述面密度測量儀(21)內(nèi)包括β-射線源(211)、電離室傳感器(212)、往復(fù)運動機構(gòu)(213)和智能處理器(214)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂布裝置，其特征在于所述反饋控制單元(3)包括可編程邏輯控制器(31)和分別于所述可編程邏輯控制器(31)連接的測量刮刀(15)和涂布輥(13)間隙的間隙測量裝置(32)、用于調(diào)節(jié)背輥(12)和涂布輥(13)轉(zhuǎn)速比的速比調(diào)節(jié)裝置(33)和用于調(diào)節(jié)刮刀(15)和涂布輥(13)間隙的間隙調(diào)節(jié)裝置(34)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的涂布裝置，其特征在于所述間隙測量裝置(32)包括與所述可編程邏輯控制器(31)連接的光學(xué)位移傳感器(321)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的涂布裝置，其特征在于所述速比調(diào)節(jié)裝置(33)包括與可編程邏輯控制器(31)相連的變頻器(331)和連接于所述變頻器(331)和涂布輥(13)之間的速比調(diào)節(jié)電機(332)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的涂布裝置，其特征在于所述間隙調(diào)節(jié)裝置(34)包括與可編程邏輯控制器(31)相連的電機驅(qū)動器(341)和連接于所述電機驅(qū)動器(341)和刮刀(15)之間的刮刀調(diào)節(jié)電機(342)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的涂布裝置，其特征在于所述計算機(22)內(nèi)含有一套含數(shù)據(jù)通訊和分析處理功能的軟件。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂布裝置，其特征在于所述放卷裝置(11)、背輥(12)、烘烤隧道(16)和收卷裝置(4)通過傳動皮帶(5)連接。
全文摘要
本發(fā)明屬于生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種能改善鋰電池極片涂布一致性的涂布裝置，包括涂布單元、測量單元、反饋控制單元和收卷單元，涂布單元和測量單元連接，反饋控制單元的一端連接測量單元，將測量單元所得信號反饋給涂布單元。相對于現(xiàn)有技術(shù)，非接觸式測量帶來高良品率可減少物料損耗，降低生產(chǎn)成本；在線實時測量及反饋控制，大幅改善涂層一致性，收窄電池容量分布范圍，提高了體積一定的電池的容量，也可減少電池設(shè)計的容量余量進(jìn)而減少原料成本，還可降低因正負(fù)極片能量失衡導(dǎo)致安全問題的風(fēng)險；同時，在線實時測量及反饋控制還可減少異常停機時間，提高生產(chǎn)效率，同樣可以降低生產(chǎn)成本。
文檔編號B05C1/08GK102698921SQ20121000791
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者張懷勇, 王勝坤, 賈寶安 申請人:寧德新能源科技有限公司