鋰電池涂布機(jī)錯位收卷技術(shù)探討

朱海鑫

（北電愛思特（江蘇）科技有限公司，江蘇常州 213200）

0.引言

開展鋰電池涂布活動時，因為剛涂出料的濕度較大，會朝著邊緣方向流動，另外由于機(jī)頭刮刀力度缺乏均勻性以及機(jī)頭擋料板缺乏規(guī)則性等因素，造成涂敷之后基材出現(xiàn)中間薄以及兩邊厚的問題，基材完成生產(chǎn)之后，直接通過收卷設(shè)備開展邊緣對其卷繞工作，導(dǎo)致邊緣厚度不斷累積，進(jìn)而造成邊緣漿料出現(xiàn)斷帶、崩裂等問題，對收卷質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，還會減小生產(chǎn)效率。

1.涂布機(jī)主要工藝流程

涂布機(jī)主要作用就是保證6um～30um基材上的鋰電池漿料能夠得到均勻涂覆，同時展開烘干處理，其工藝流程見圖1。

圖1 涂布機(jī)工藝流程

放卷設(shè)備中的極片基材通過自動糾偏之后，向浮輥張力平臺中傳輸，對放卷張力進(jìn)行調(diào)整之后，向涂布頭進(jìn)入，根據(jù)涂布系統(tǒng)程序?qū)O片漿料展開涂布。向烘箱中傳輸濕極片，并通過熱風(fēng)開展干燥處理，借助張力系統(tǒng)對干燥極片張力進(jìn)行調(diào)整，另外對收卷速度展開控制，保證其和涂布速度一致。借助糾偏系統(tǒng)對極片進(jìn)行糾偏處理，進(jìn)而始終保證極片處于中心位置，借助收卷設(shè)備實現(xiàn)收卷工作[1]。

2.涂布機(jī)收卷技術(shù)優(yōu)化

2.1 錯位收卷設(shè)備構(gòu)成分析

本文研究的錯位收卷設(shè)備涵蓋幾點(diǎn)內(nèi)容：（1）糾偏控制器，相應(yīng)卷繞機(jī)構(gòu)；（2）糾偏傳感器（主要是對邊緣位置進(jìn)行檢測），橫向往復(fù)運(yùn)動系統(tǒng)（主要是對傳感器移動位置進(jìn)行控制）。

2.2 錯位收卷設(shè)備運(yùn)行原理

在該裝置中，卷繞控制模塊為核心部分，其電路原理如圖2所示。

圖2 卷繞控制模塊原理圖

在圖2中，KM4代表電機(jī)的反向繼電器。KM3代表右限位繼電器。KM2代表左限位繼電器。KM1代表指示燈的繼電器。D代表指示燈。X2代表右限位開關(guān)。X1代表左限位開關(guān)。KT2代表工作時間繼電器。KT1代表間隔時間的繼電器?？刂颇K主要涵蓋指示燈電路（由KM1和指示燈D構(gòu)成）、電機(jī)工作控制支路（主要是對電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制模塊進(jìn)行切換）、啟停主電路。在啟停主電路中，與S1（常閉開關(guān)）、S2（常開開關(guān)）串接，KT1線圈之路與KT2線圈之路進(jìn)行關(guān)聯(lián)，同時和啟停主電路進(jìn)行串接，將1個限位開關(guān)（X1與X2）、1個限位繼電器（KM2與KM3）線圈與兩限位之路進(jìn)行串接。對于KT1，能夠針對電機(jī)旋轉(zhuǎn)設(shè)置間隔時間，KT2主要是進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時間設(shè)置，所以能夠按照生產(chǎn)需求，對電機(jī)工作距離進(jìn)行任意調(diào)節(jié)。正反轉(zhuǎn)控制模塊與電機(jī)工作控制支路串接，可以實現(xiàn)橫移電機(jī)主電路控制，進(jìn)而達(dá)到電機(jī)正反轉(zhuǎn)目的。

錯位收卷設(shè)備收卷控制流程為：卷繞控制模塊對橫移電機(jī)正反轉(zhuǎn)進(jìn)行有規(guī)律地控制，橫移電機(jī)旋轉(zhuǎn)，同時促使伸縮設(shè)備按照涂布走帶垂直方向進(jìn)行規(guī)律性往返作業(yè)，進(jìn)而促使糾偏傳感器展開周期性往返。傳感器向糾偏控制器反饋涂布基材的位置檢測信號，控制器對卷繞機(jī)構(gòu)進(jìn)行實時控制，根據(jù)控制器情況開展往返運(yùn)動，進(jìn)而達(dá)到極卷從邊緣的對齊卷繞轉(zhuǎn)變?yōu)殄e位卷繞，此種方式可以對邊緣厚度進(jìn)行有效分散，促使極卷邊緣能夠達(dá)到懸空狀態(tài)，進(jìn)而充分降低邊緣拉力[2]。

2.3 張力實時控制以及糾偏技術(shù)

開展涂布活動時，一般是在基材上進(jìn)行漿料涂覆，基材主要是鋁箔卷料以及銅箔卷料，厚度在6um～30um范圍內(nèi)，要想充分提高涂布均勻性，同時快速干燥，應(yīng)該借助收放卷機(jī)構(gòu)、張力與糾偏技術(shù)對卷料基材實際運(yùn)動速度進(jìn)行有效控制，充分提高涂布質(zhì)量。以總體角度分析，張力與糾偏平臺主要涵蓋三個內(nèi)容。首先，放卷環(huán)節(jié)張力以及糾偏控制，在該設(shè)備中選擇閉環(huán)方式對恒張力進(jìn)行自動控制，在0kg～15kg范圍內(nèi)具有良好可調(diào)性，其誤差不超出3%。其次，烘干環(huán)節(jié)中出烘箱段張力，該裝置選擇閉環(huán)方式對恒張力進(jìn)行自動控制，在0kg～25kg范圍內(nèi)具有良好可調(diào)性。最后，收卷環(huán)節(jié)張力，選擇閉環(huán)控制方式，借助對浮輥位置進(jìn)行控制，繼而保證張力穩(wěn)定性，通過電氣比例閥實現(xiàn)張力給定，借助張力傳感器實現(xiàn)張力檢測，張力范圍在50N～200N范圍內(nèi)，進(jìn)行邊張力收卷，其錐度系數(shù)在0%～50%范圍內(nèi)。能夠充分提高張力穩(wěn)定性，進(jìn)而提高涂抹均勻性，另外，可以提高收卷整齊性，防止起皺[3]。

鋰電池基層厚度較小，一般在30um內(nèi)，開展涂布作業(yè)時，如果不進(jìn)行糾偏處理，那么會導(dǎo)致基材起皺，進(jìn)而造成涂布缺乏均勻性，也無法保證收卷整齊性，另外還會由于基材的局部拉力增加導(dǎo)致基材遭受破壞。選擇自動EPC方式提高基材平整度與平行度，借助電氣驅(qū)動超聲波進(jìn)行檢測，能夠?qū)ν该鞑倪M(jìn)行檢測，移動范圍在±50%范圍內(nèi)，而糾偏控制器的精度保持在±0.2mm范圍內(nèi)，促使涂膜邊緣的對齊度控制在±0.5mm范圍內(nèi)。

3.結(jié)語

本文主要研究了鋰電池涂布機(jī)錯位收卷技術(shù)，該設(shè)備能夠充分保證極片漿料涂抹均勻性。通過錯位收卷設(shè)備構(gòu)成分析、錯位收卷設(shè)備運(yùn)行原理、張力實時控制以及糾偏技術(shù)、錯位收卷設(shè)備收卷狀態(tài)等研究應(yīng)用，充分提高放卷、錯位糾偏、張力控制等方面效果，可以有效保證生產(chǎn)效率以及連續(xù)收卷質(zhì)量。