锂电池涂布机错位收卷技术探讨

2021-07-31朱海鑫

中国科技纵横 2021年10期

朱海鑫

（北电爱思特（江苏）科技有限公司，江苏常州 213200）

0.引言

开展锂电池涂布活动时，因为刚涂出料的湿度较大，会朝着边缘方向流动，另外由于机头刮刀力度缺乏均匀性以及机头挡料板缺乏规则性等因素，造成涂敷之后基材出现中间薄以及两边厚的问题，基材完成生产之后，直接通过收卷设备开展边缘对其卷绕工作，导致边缘厚度不断累积，进而造成边缘浆料出现断带、崩裂等问题，对收卷质量产生直接影响，还会减小生产效率。

1.涂布机主要工艺流程

涂布机主要作用就是保证6um～30um基材上的锂电池浆料能够得到均匀涂覆，同时展开烘干处理，其工艺流程见图1。

图1 涂布机工艺流程

放卷设备中的极片基材通过自动纠偏之后，向浮辊张力平台中传输，对放卷张力进行调整之后，向涂布头进入，根据涂布系统程序对极片浆料展开涂布。向烘箱中传输湿极片，并通过热风开展干燥处理，借助张力系统对干燥极片张力进行调整，另外对收卷速度展开控制，保证其和涂布速度一致。借助纠偏系统对极片进行纠偏处理，进而始终保证极片处于中心位置，借助收卷设备实现收卷工作[1]。

2.涂布机收卷技术优化

2.1 错位收卷设备构成分析

本文研究的错位收卷设备涵盖几点内容：（1）纠偏控制器，相应卷绕机构；（2）纠偏传感器（主要是对边缘位置进行检测），横向往复运动系统（主要是对传感器移动位置进行控制）。

2.2 错位收卷设备运行原理

在该装置中，卷绕控制模块为核心部分，其电路原理如图2所示。

图2 卷绕控制模块原理图

在图2中，KM4代表电机的反向继电器。KM3代表右限位继电器。KM2代表左限位继电器。KM1代表指示灯的继电器。D代表指示灯。X2代表右限位开关。X1代表左限位开关。KT2代表工作时间继电器。KT1代表间隔时间的继电器。控制模块主要涵盖指示灯电路（由KM1和指示灯D构成）、电机工作控制支路（主要是对电机的正反转控制模块进行切换）、启停主电路。在启停主电路中，与S1（常闭开关）、S2（常开开关）串接，KT1线圈之路与KT2线圈之路进行关联，同时和启停主电路进行串接，将1个限位开关（X1与X2）、1个限位继电器（KM2与KM3）线圈与两限位之路进行串接。对于KT1，能够针对电机旋转设置间隔时间，KT2主要是进行运转时间设置，所以能够按照生产需求，对电机工作距离进行任意调节。正反转控制模块与电机工作控制支路串接，可以实现横移电机主电路控制，进而达到电机正反转目的。

错位收卷设备收卷控制流程为：卷绕控制模块对横移电机正反转进行有规律地控制，横移电机旋转，同时促使伸缩设备按照涂布走带垂直方向进行规律性往返作业，进而促使纠偏传感器展开周期性往返。传感器向纠偏控制器反馈涂布基材的位置检测信号，控制器对卷绕机构进行实时控制，根据控制器情况开展往返运动，进而达到极卷从边缘的对齐卷绕转变为错位卷绕，此种方式可以对边缘厚度进行有效分散，促使极卷边缘能够达到悬空状态，进而充分降低边缘拉力[2]。

2.3 张力实时控制以及纠偏技术

开展涂布活动时，一般是在基材上进行浆料涂覆，基材主要是铝箔卷料以及铜箔卷料，厚度在6um～30um范围内，要想充分提高涂布均匀性，同时快速干燥，应该借助收放卷机构、张力与纠偏技术对卷料基材实际运动速度进行有效控制，充分提高涂布质量。以总体角度分析，张力与纠偏平台主要涵盖三个内容。首先，放卷环节张力以及纠偏控制，在该设备中选择闭环方式对恒张力进行自动控制，在0kg～15kg范围内具有良好可调性，其误差不超出3%。其次，烘干环节中出烘箱段张力，该装置选择闭环方式对恒张力进行自动控制，在0kg～25kg范围内具有良好可调性。最后，收卷环节张力，选择闭环控制方式，借助对浮辊位置进行控制，继而保证张力稳定性，通过电气比例阀实现张力给定，借助张力传感器实现张力检测，张力范围在50N～200N范围内，进行边张力收卷，其锥度系数在0%～50%范围内。能够充分提高张力稳定性，进而提高涂抹均匀性，另外，可以提高收卷整齐性，防止起皱[3]。

锂电池基层厚度较小，一般在30um内，开展涂布作业时，如果不进行纠偏处理，那么会导致基材起皱，进而造成涂布缺乏均匀性，也无法保证收卷整齐性，另外还会由于基材的局部拉力增加导致基材遭受破坏。选择自动EPC方式提高基材平整度与平行度，借助电气驱动超声波进行检测，能够对透明箔材进行检测，移动范围在±50%范围内，而纠偏控制器的精度保持在±0.2mm范围内，促使涂膜边缘的对齐度控制在±0.5mm范围内。