鋰電池涂布機錯位收卷技術探討

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，另外由于機頭刮刀力度缺乏均勻性以及機頭擋料板缺乏規則性等因素，造成涂敷之后基材出現中間薄以及兩邊厚的問題，基材完成生產之后，直接通過收卷設備開展邊緣對其卷繞工作，導致邊緣厚度不斷累積，進而造成邊緣漿料出現斷帶、崩裂等問題，對收卷質量產生直接影響，還會減小生產效率。

1.涂布機主要工藝流程

涂布機主要作用就是保證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 涂布機工藝流程

放卷設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，對放卷張力進行調整之后，向涂布頭進入，根據涂布系統程序對極片漿料展開涂布。向烘箱中傳輸濕極片，并通過熱風開展干燥處理，借助張力系統對干燥極片張力進行調整，另外對收卷速度展開控制，保證其和涂布速度一致。借助糾偏系統對極片進行糾偏處理，進而始終保證極片處于中心位置，借助收卷設備實現收卷工作[1]。

2.涂布機收卷技術優化

2.1 錯位收卷設備構成分析

本文研究的錯位收卷設備涵蓋幾點內容：（1）糾偏控制器，相應卷繞機構；（2）糾偏傳感器（主要是對邊緣位置進行檢測），橫向往復運動系統（主要是對傳感器移動位置進行控制）。

2.2 錯位收卷設備運行原理

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。X1代表左限位開關。KT2代表工作時間繼電器。KT1代表間隔時間的繼電器。控制模塊主要涵蓋指示燈電路（由KM1和指示燈D構成）、電機工作控制支路（主要是對電機的正反轉控制模塊進行切換）、啟停主電路。在啟停主電路中，與S1（常閉開關）、S2（常開開關）串接，KT1線圈之路與KT2線圈之路進行關聯，同時和啟停主電路進行串接，將1個限位開關（X1與X2）、1個限位繼電器（KM2與KM3）線圈與兩限位之路進行串接。對于KT1，能夠針對電機旋轉設置間隔時間，KT2主要是進行運轉時間設置，所以能夠按照生產需求，對電機工作距離進行任意調節。正反轉控制模塊與電機工作控制支路串接，可以實現橫移電機主電路控制，進而達到電機正反轉目的。

錯位收卷設備收卷控制流程為：卷繞控制模塊對橫移電機正反轉進行有規律地控制，橫移電機旋轉，同時促使伸縮設備按照涂布走帶垂直方向進行規律性往返作業，進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，控制器對卷繞機構進行實時控制，根據控制器情況開展往返運動，進而達到極卷從邊緣的對齊卷繞轉變為錯位卷繞，此種方式可以對邊緣厚度進行有效分散，促使極卷邊緣能夠達到懸空狀態，進而充分降低邊緣拉力[2]。

2.3 張力實時控制以及糾偏技術

開展涂布活動時，一般是在基材上進行漿料涂覆，基材主要是鋁箔卷料以及銅箔卷料，厚度在6um～30um范圍內，要想充分提高涂布均勻性，同時快速干燥，應該借助收放卷機構、張力與糾偏技術對卷料基材實際運動速度進行有效控制，充分提高涂布質量。以總體角度分析，張力與糾偏平臺主要涵蓋三個內容。首先，放卷環節張力以及糾偏控制，在該設備中選擇閉環方式對恒張力進行自動控制，在0kg～15kg范圍內具有良好可調性，其誤差不超出3%。其次，烘干環節中出烘箱段張力，該裝置選擇閉環方式對恒張力進行自動控制，在0kg～25kg范圍內具有良好可調性。最后，收卷環節張力，選擇閉環控制方式，借助對浮輥位置進行控制，繼而保證張力穩定性，通過電氣比例閥實現張力給定，借助張力傳感器實現張力檢測，張力范圍在50N～200N范圍內，進行邊張力收卷，其錐度系數在0%～50%范圍內。能夠充分提高張力穩定性，進而提高涂抹均勻性，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，開展涂布作業時，如果不進行糾偏處理，那么會導致基材起皺，進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，借助電氣驅動超聲波進行檢測，能夠對透明箔材進行檢測，移動范圍在±50%范圍內，而糾偏控制器的精度保持在±0.2mm范圍內，促使涂膜邊緣的對齊度控制在±0.5mm范圍內。

3.結語

本文主要研究了鋰電池涂布機錯位收卷技術，該設備能夠充分保證極片漿料涂抹均勻性。通過錯位收卷設備構成分析、錯位收卷設備運行原理、張力實時控制以及糾偏技術、錯位收卷設備收卷狀態等研究應用，充分提高放卷、錯位糾偏、張力控制等方面效果，可以有效保證生產效率以及連續收卷質量。