本实用新型属于锂离子电池生产技术领域，尤其是涉及一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置。
背景技术：
锂离子电池的生产制造是由许多工艺步骤严密联络起来的过程。总体说来，锂电池的生产包括极片制造工艺、电池组装工艺以及最后的注液、预充、化成、老化等工艺。在这几个阶段的工艺中，每道工序又可分为数道关键步骤，每一步都会对电池最后的性能形成很大的影响。锂电池电极是一种颗粒组成的涂层，电极制备过程中，均匀的湿浆料涂敷在金属集流体上，然后通过干燥去除湿涂层中的溶剂，电极浆料往往需要加入聚合物粘结剂或者分散剂，以及炭黑等导电剂，尽管固含量一般大于30%，但是干燥过程中，溶剂蒸发时，涂层总会经历一定的收缩，固体物质在湿涂层中彼此接近，最后形成多孔的干燥电极结构。锂电池在其极片制造工艺阶段又可细分为浆料制备、浆料涂覆、极片辊压、极片分切、极片干燥五个步骤，其中浆料涂覆是继制备浆料完成后的一步关键工序，极片涂布对锂电池具有重要的意义主要体现在以下几点：（1）影响成品电池容量，在涂布过程中，若极片前、中、后三段位置正负极浆料涂层厚度不一致，则容易引起电池容量过低、过高，更易在电池循环过程中形成析锂，影响电池寿命；（2）影响锂电池的安全性，涂布之前要做好各项工作，确保涂布过程中没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片中，如果混入杂物会引起电池内部微短路，严重时导致电池起火爆炸；（3）影响电池性能的一致性，同一批次的电池中，如果在极片涂布过程中要不能保证极片前后参数一致，将导致电池的容量差异、循环寿命差异等质量问题；（4）影响电池寿命，浆料涂覆前后差异大、极片混入粉尘、极片左右厚度不均匀等都关系到电池电化学性能的优劣。因此极片涂布工艺不仅要保证涂覆浆料最优，还要保证极片涂布的密度保持一致及涂布过程中无杂质混入。目前，极片涂布设备主要由收放卷单元、供料单元、张力控制系统、涂布机头、烘箱等部分组成，涂布方式包括转移式涂布和挤出式涂布两种：第一种转移式涂布，是指涂辊转动带动浆料，通过调整刮刀间隙来调节浆料转移量，并利用背辊或涂辊的转动将浆料转移到基材上，按工艺要求控制涂布层的厚度以达到重量要求，同时通过干燥加热除去平铺于基材上的浆料中的溶剂，使固体物质很好地粘结于基材上，其优点是对浆料粘度要求不高，容易调节涂布参数，无堵料等，不足之处在对于动力电池来说涂布精度较差，无法保证极片的一致性。浆料在辊间暴露于空气中，对浆料的性质有部分影响；第二种挤出式涂布，是指上料系统将涂料输送给螺杆泵，再将浆料动力输送至挤出头中，通过挤出形式将浆料制成液膜后涂布至移动的集流体上，经过干燥后形成质地均一的涂层，其优点是涂膜后极片非常均匀且精度高，涂层边缘平整度高，适合较大宽度涂布，其不足之处在于设备精度要求高，维护保养要求高，浆料粘度范围要求高，变换规格时需要更换新的垫片，狭缝式涂布(slotdiecoating)是挤出式涂布中一种高精密的涂布方式。
利用功能涂层对电池导电基材进行表面处理是业内不断创新的技术，涂碳铝箔/铜箔就是将分散好的纳米导电石墨和碳包覆颗粒，均匀、细腻地涂覆在铝箔/铜箔上，能提供极佳的静态导电性能，收集活性物质的微电流，从而可以大幅度降低正/负极材料和集流体之间的接触电阻，并能提高两者之间的附着能力，可减少粘结剂的使用量，进而使电池的整体性能产生显著的提升。涂碳铝箔在锂电池领域已经越来越普及，特别是大型动力类锂电池，其优势在于（1）显著提高电池组使用一致性，大幅降低电池组成本，如：明显降低电芯动态内阻增幅，提高电池组的压差一致性，延长电池组寿命；（2）提高活性材料和集流体的粘接附着力，降低极片制造成本，如：改善使用水性体系的正极材料和集电极的附着力，改善纳米级或亚微米级的正极材料和集电极的附着力，改善钛酸锂或其他高容量负极材料和集电极的附着力，提高极片制成合格率；（3）减小极化，提高倍率和克容量，提升电池性能，如：部分降低活性材料中粘接剂的比例，改善活性物质和集流体之间的电接触；（4）保护集流体，延长电池使用寿命，如防止集流极腐蚀、氧化，提高集流极表面张力，增强集流极的易涂覆性能，可替代成本较高的蚀刻箔或用更薄的箔材替代原有的标准箔材。成功解决极片浆料涂布的关键之一是选择合适的涂布方法，已知的大约有20多种涂布方法可以用于将液体料液涂布于支持体上，而每一种技术有许多专门的配置。在研制锂离子电池实验室研究阶段，狭缝式涂布是综合效果最优的涂布方式，其涂布方法配置需要考虑到包括涂布的层数，湿涂层的厚度，涂布液的流变特性，要求的涂布精度，涂布支持体或基材，涂布的速度，干燥效果等因素。而现有技术中如专利201822248627.5一种涂布装置、201821750278.0一种涂布机涂料上料系统、201811056610.8一种双面涂布机都只从单一方面解决了相关问题，并没有关于涂布的综合试验装置或相关成套设备，无法获得涂布过程中如涂布角度、涂布速度、干燥方式等流程的参数配置及测量对比以达到最优效果。
技术实现要素：
本实用新型为解决极片狭缝式涂布过程中影响涂布效果因素的问题，提供一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置，使操作人员能够分析出涂布过程各环节影响涂布效果的关联因素并通过检测获得相关配置数据及效果。
本实用新型提供的技术方案是：一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置，包括底座、支架、臂架、涂布组件、加热装置、加热辊、上料辊、传动辊、定位装置、测厚仪、扫描仪、限位辊、切割装置，其中所述臂架、加热装置、加热辊、上料辊、传动辊、定位装置、测厚仪、扫描仪、限位辊、切割装置通过支架与底座固定，其特征在于所述涂布组件包括涂布模头、固定头、转轴，所述涂布模头上设置有进料孔，所述涂布模头通过转轴与固定头连接，所述臂架上设置有固定槽，所述固定头与臂架通过固定槽卡合固定，所述涂布模头可绕转轴旋转。
进一步的，本实用新型的锂电池极片狭缝式涂布试验装置，所述加热装置为2组，所述2组加热装置通过支架固定呈上下排列并可活动调节加热装置之间的间距，所述2组加热装置在靠近接触面的位置分别设置有电热丝，所述电热丝为单根螺旋排列或多根交叉排列并保持在一个平面上。
进一步的，本实用新型的锂电池极片狭缝式涂布试验装置，所述测距仪下方设有定位装置，所述测距仪与定位装置通过支架固定连接并保持间距，所述测距仪设置有多个，测距仪的位置高度保持一致，测距仪之间的间距可活动调节。
进一步的，本实用新型的锂电池极片狭缝式涂布试验装置，所述扫描仪下方设有定位装置，所述扫描仪与定位装置通过支架固定连接并保持间距。
进一步的，本实用新型的锂电池极片狭缝式涂布试验装置，所述限位辊与传动辊通过支架连接,限位辊与传动辊之间留有间距，限位辊设置在传动辊的两端位置。
进一步的，本实用新型的锂电池极片狭缝式涂布试验装置，所述加热辊中间设置有电热丝，所述加热辊为陶瓷材质。
进一步的，本实用新型的锂电池极片狭缝式涂布试验装置，所述臂架呈“c”或“u”字形，臂架上设置有多个涂布组件，所述涂布组件的涂布模头之间设置呈夹角。
进一步的，本实用新型的锂电池极片狭缝式涂布试验装置，所述臂架的固定槽为“十”、“米”、“工”、“大”字形孔槽中的一种。
进一步的，本实用新型的锂电池极片狭缝式涂布试验装置，所述底座上设置有显示装置和控制装置，控制装置是用于控制涂布组件开关、控制涂布组件中涂布浆料流速、控制加热装置开关及升温快慢、控制加热辊转速及温度、控制上料辊、传动辊开关及转速、控制测厚仪、扫描仪、切割装置开关的调节部件，显示装置与控制装置分别与涂布组件、加热装置、加热辊、上料辊、传动辊、测厚仪、扫描仪，切割装置相连接。
进一步的，本实用新型的锂电池极片狭缝式涂布试验装置，所述底座底部设置有多个支腿，所述支腿为螺旋结构，通过旋转调节支腿的高度使底座保持水平。
本实用新型所述的一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置，其优点在于，通过臂架固定涂布组件能使在位置和角度上调节涂布模头与箔材间的间距，从而能够分析出单层或多层涂布工艺在不同涂布角度下的涂布效果，采用非接触式加热装置及接触式的加热辊能够对比出不同干燥方式及参数对涂布效果的作用，使用测厚仪及扫描仪能够精确检测出涂布箔材厚度及表面成像，让狭缝式涂布过程可视化精确化；本实用新型依据实际涂布过程中可能产生的不确定因素，通过相关结构组合构成试验装置，具有适用范围广、实验效果明显、自动化及可视化程度高，能够达到控制精确，便于快速调节的效果，在锂电池极片狭缝式涂布实验方面具有领先优势。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1是本实用新型一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置的结构示意图；
图2是本实用新型一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置的运行示意图；
图3是本实用新型一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置的涂布组件侧面示意图；
图4是本实用新型一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置的测厚仪侧面结构示意图；
图5是本实用新型一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置的扫描仪侧面结构示意图；
图6是本实用新型一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置的限位辊侧面结构示意图；
图7是本实用新型一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置中涂布组件的结构示意图；
图8是本实用新型一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置中臂架设置涂布组件的结构示意图；
图9是本实用新型一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置中多个涂布组件的结构示意图；
以上附图中所示标注为：1底座、2支架、3臂架、4涂布组件、5加热装置、6加热辊、7上料辊、8传动辊、9定位装置、10测厚仪、11扫描仪、12限位辊、13切割装置、14涂碳铝箔、15支腿、16显示装置、17控制装置、31固定槽、41涂布模头、42固定头、43转轴、44进料孔、51电热丝。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和实施例中的附图，对本实用新型做进一步清楚完整的说明。在此，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置，包括底座1、支架2、臂架3、涂布组件4、加热装置5、加热辊6、上料辊7、传动辊8、定位装置9、测厚仪10、扫描仪11、限位辊12、切割装置13，如图1所示，其中臂架3、加热装置5、加热辊6、上料辊7、传动辊8、定位装置9、测厚仪10、扫描仪11、限位辊12、切割装置13通过支架2与底座1固定；如图7所示，涂布组件4又包括了涂布模头41、固定头42、转轴43，涂布模头41上设置有进料孔44，涂布模头41通过转轴43与固定头42连接，如图8所示，臂架3上设置有固定槽31，固定头42与臂架3通过固定槽31卡合固定，涂布模头41可绕转轴43旋转。
本实用新型的一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置主要针对采用狭缝式挤压涂布方式，通过试验研究涂布组件的安装位置、安装角度、涂布浆料流变特性、涂布转速等因素对涂布效果的影响，从而获得均匀的极片涂层最优组合参数。必须使挤压嘴的设计及操作参数在一个合适的范围内，也就是进入在涂布技术中称为“涂布窗口”的临界条件范围内，才能进行正常涂布。由于锂离子电池极片是分段涂布，生产不同型号锂离子电池，所需要的每段极片长度也是不同的，如果采用连续涂布，再进行定长分切生产极片，在组装电池时需要在每段极片一端刮除浆料涂层，露出金属箔片，连续涂布定长分切的工艺路线效率低，不能满足最终进行规模生产的需要，因此改为采用定长分段涂布方法，在涂布时按电池规格需要的涂布及空白长度进行分段涂布，通过对涂布试验装置采用计算机控制技术，将极片涂布过程设计成光、机、电一体化智能化控制的涂布试验装置。涂布时将设计好的操作参数输入控制设备，通过观察每个阶段的效果判断分析极片涂布最终是否均匀并自动进行定长分段和双面叠合涂布。因此涂布试验装置可以任意设定涂布和空白长度进行分段涂布，能满足各种型号锂离子电池极片涂布的需要。
实施例1：
如图1所示，一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置，包括底座1、支架2、臂架3、涂布组件4、加热装置5、加热辊6、上料辊7、传动辊8、定位装置9、测厚仪10、扫描仪11、限位辊12、切割装置13，其中臂架3、加热装置5、加热辊6、上料辊7、传动辊8、定位装置9、测厚仪10、扫描仪11、限位辊12、切割装置13通过支架2与底座1固定；加热装置5为2组，这2组加热装置5通过支架2固定呈上下排列并可活动调节这2组加热装置之间的间距，这2组加热装置5在靠近接触面的位置分别设置有电热丝5，电热丝5为单根螺旋排列或多根交叉排列并保持在一个平面上，加热辊6中间设置有电热丝，加热辊为陶瓷材质；如图4所示，测距仪10下方设有定位装置9，测距仪10与定位装置9通过支架2固定连接并保持间距，测距仪10可设置有多个（图中为5个），测距仪10的位置高度要求保持一致，测距仪10可设置在直线滑杆上，测距仪10之间的间距可活动调节；如图5所示，扫描仪11下方设有定位装置9，所述扫描仪11与定位装置9通过支架2固定连接并保持间距；如图6所示，限位辊12与传动辊8通过支架2连接,限位辊12与传动辊8之间留有间距，限位辊12设置在传动辊8的两端位置；如图7所示，涂布组件4又包括了涂布模头41、固定头42、转轴43，如图3所示，涂布模头41上设置有进料孔44，涂布模头41通过转轴43与固定头42连接；如图8所示，臂架3呈“c”或侧卧的“u”字形，臂架3上设置有1个涂布组件4，臂架3上设置有固定槽31，臂架3的固定槽为“十”、“米”、“工”、“大”字形孔槽中的一种（图中为十字），固定头42与臂架3通过固定槽31卡合固定，所述涂布模头41可绕转轴43旋转；底座1上设置有显示装置16和控制装置17，显示装置16与控制装置17分别与涂布组件4、加热装置5、加热辊6、上料辊7、传动辊8、测厚仪10、扫描仪11，切割装置13相连接，底座1底部还设置有多个支腿15，所述支腿15为螺旋结构，通过旋转调节支腿15的高度使底座1保持水平。
如图2所示，极片涂布试验的操作步骤是：首先将涂布基片完成放卷→接片→拉片→张力控制，然后调整涂布组件的位置和角度，再进行涂布工艺流程如下涂布→干燥→测厚→扫描图像→收卷或切割。涂布基片(金属箔)由传动辊供入涂布组件进行涂布，极片浆料在涂布组件按预定位置、角度、涂布量和空白长度分段进行涂布，涂布后的湿极片送入干燥装置进行干燥，干燥温度根据涂布速度和涂布厚度设定，干燥辊可以进一步进行底面接触式干燥，干燥后的极片由测厚仪检测，在一个切线位置分别取多个点位进行测量，同时对涂布极片进行高精度扫描观察涂布平整度，通过控制装置和显示装置记录分析并显示出图像结果，整个涂布过程实现可视化试验观测。
实施例2：
如图1所示，一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置，包括底座1、支架2、臂架3、涂布组件4、加热装置5、加热辊6、上料辊7、传动辊8、定位装置9、测厚仪10、扫描仪11、限位辊12、切割装置13，其中臂架3、加热装置5、加热辊6、上料辊7、传动辊8、定位装置9、测厚仪10、扫描仪11、限位辊12、切割装置13通过支架2与底座1固定；加热装置5为2组，这2组加热装置5通过支架2固定呈上下排列并可活动调节这2组加热装置之间的间距，这2组加热装置5在靠近接触面的位置分别设置有电热丝5，电热丝5为单根螺旋排列或多根交叉排列并保持在一个平面上，加热辊6中间设置有电热丝，加热辊为陶瓷材质；如图4所示，测距仪10下方设有定位装置9，测距仪10与定位装置9通过支架2固定连接并保持间距，测距仪10可设置有多个（图中为5个），测距仪10的位置高度要求保持一致，测距仪10可设置在直线滑杆上，测距仪10之间的间距可活动调节；如图5所示，扫描仪11下方设有定位装置9，所述扫描仪11与定位装置9通过支架2固定连接并保持间距；如图6所示，限位辊12与传动辊8通过支架2连接,限位辊12与传动辊8之间留有间距，限位辊12设置在传动辊8的两端位置；如图7所示，涂布组件4又包括了涂布模头41、固定头42、转轴43，涂布模头41上设置有进料孔44，涂布模头41通过转轴43与固定头42连接；如图8所示，臂架3呈“c”或侧卧的“u”字形，臂架3上设置有2个涂布组件4，所述涂布组件4的涂布模头41之间设置呈夹角60°，臂架3上设置有固定槽31，臂架3的固定槽为“十”、“米”、“工”、“大”字形孔槽中的一种（图中为十字），固定头42与臂架3通过固定槽31卡合固定，所述涂布模头41可绕转轴43旋转；底座1上设置有显示装置16和控制装置17，显示装置16与控制装置17分别与涂布组件4、加热装置5、加热辊6、上料辊7、传动辊8、测厚仪10、扫描仪11，切割装置13相连接，底座1底部还设置有多个支腿15，所述支腿15为螺旋结构，通过旋转调节支腿15的高度使底座1保持水平。
涂布基片(金属箔)由传动辊供入两个涂布组件进行双层涂布，两个涂布组件可实现两种不同性质或不同种类的高粘度极片浆料同时进行双层涂布，极片浆料在涂布组件按预定位置、角度、涂布量和空白长度分段进行涂布，涂布后的湿极片送入干燥装置进行干燥，干燥温度根据涂布速度和涂布厚度设定，干燥辊可以进一步进行底面接触式干燥，干燥后的极片由测厚仪检测，在一个切线位置分别取多个点位进行测量，同时对涂布极片进行高精度扫描观察涂布平整度，通过控制装置和显示装置记录分析并显示出图像结果，整个涂布过程实现可视化试验观测。
本实用新型的结构优点在于，通过臂架固定涂布组件能使在位置和角度上调节涂布模头与箔材间的间距，从而能够分析出单层或多层涂布工艺在不同涂布角度下的涂布效果，采用非接触式加热装置及接触式的加热辊能够对比出不同干燥方式及参数对涂布效果的作用，使用测厚仪及扫描仪能够精确检测出涂布箔材厚度及表面成像，让狭缝式涂布过程可视化精确化；本实用新型依据实际涂布过程中可能产生的不确定因素，通过相关结构组合构成试验装置，具有适用范围广、实验效果明显、自动化及可视化程度高，能够达到控制精确，便于快速调节的效果，在锂电池极片狭缝式涂布实验方面具有领先优势。
根据以上所述的具体实施方式的揭示和教导，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换，改进等，均包含在本发明的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
1.一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置，包括底座、支架、臂架、涂布组件、加热装置、加热辊、上料辊、传动辊、定位装置、测厚仪、扫描仪、限位辊、切割装置，其中所述臂架、加热装置、加热辊、上料辊、传动辊、定位装置、测厚仪、扫描仪、限位辊、切割装置通过支架与底座固定，其特征在于所述涂布组件包括涂布模头、固定头、转轴，所述涂布模头上设置有进料孔，所述涂布模头通过转轴与固定头连接，所述臂架上设置有固定槽，所述固定头与臂架通过固定槽卡合固定，所述涂布模头可绕转轴旋转。
2.如权利要求1所述的一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置，其特征在于，所述加热装置为2组，所述2组加热装置通过支架固定呈上下排列并可活动调节加热装置之间的间距，所述2组加热装置在靠近接触面的位置分别设置有电热丝，所述电热丝为单根螺旋排列或多根交叉排列并保持在一个平面上。
3.如权利要求1所述的一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置，其特征在于，所述测距仪下方设有定位装置，所述测距仪与定位装置通过支架固定连接并保持间距，所述测距仪设置有多个，测距仪的位置高度保持一致，测距仪之间的间距可活动调节。
4.如权利要求1所述的一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置，其特征在于，所述扫描仪下方设有定位装置，所述扫描仪与定位装置通过支架固定连接并保持间距。
5.如权利要求1所述的一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置，其特征在于，所述限位辊与传动辊通过支架连接,限位辊与传动辊之间留有间距，限位辊设置在传动辊的两端位置。
6.如权利要求1所述的一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置，其特征在于，所述加热辊中间设置有电热丝，所述加热辊为陶瓷材质。
7.如权利要求1所述的一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置，其特征在于，所述臂架呈“c”或“u”字形，臂架上设置有多个涂布组件，所述涂布组件的涂布模头之间设置呈夹角。
8.如权利要求1所述的一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置，其特征在于，所述臂架的固定槽为“十”、“米”、“工”、“大”字形孔槽中的一种。
9.如权利要求1所述的一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置，其特征在于，所述底座上设置有显示装置和控制装置，显示装置与控制装置分别与涂布组件、加热装置、加热辊、上料辊、传动辊、测厚仪、扫描仪，切割装置相连接。
10.如权利要求1所述的一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置，其特征在于，所述底座底部设置有多个支腿，所述支腿为螺旋结构，通过旋转调节支腿的高度使底座保持水平。
技术总结