1.本发明涉及一种电池制造设备，特别涉及一种
锂电池正极片及边缘绝缘层一体式涂布模头。
背景技术：
2.锂电池正极极片模切后边缘易出现金属毛刺，当毛刺刺穿隔膜时，将会与负极片直接导通，从而可能导致锂电池起火、爆炸等风险。在正极极片的边缘涂布一层3~15mm宽陶瓷绝缘层，正极在模切后会残留3~5mm宽绝缘层，使得正极片宽度超过负极片宽度，卷绕或叠片后负极边缘正对正极的残留绝缘层，从而避免了正、负极通过模切毛刺导通的安全风险。现行工艺中，正极极片和正极片边缘绝缘层通过涂布模头在流集体上同步形成，涂布模头的上、下模形成正极浆料的浆料腔，在上、下膜中间的垫片上开槽作为绝缘层浆料腔，正极浆料、绝缘浆料分别经各自的浆料腔输送，最终涂布到流集体上。但现行工艺常会因涂布模头、垫片安装精度或长期使用垫片变形等原因导致涂布垫片中间部分导流槽中的绝缘浆料泄露至涂布模头中，污染模头腔体内的正极浆料，这一问题长期存在，无法从根本上解决。随着涂布超宽幅、多条、双面、高速方向发展，浆料污染发生的概率急剧增加，发生后造成的损失也大幅增加。公开号为cn203620875u的实用新型专利公开了一种双极片挤压涂布装置，包括一个挤压涂布机头和一个供热系统，与所述挤压涂布机头相连的正极浆料上浆系统和负极浆料上浆系统；与所述供热系统相连的正极片烘干系统和负极片烘干系统；所述挤压涂布机头包括两个浆料腔，每个浆料腔上都设有一个涂布头，一个浆料腔与正极浆料上浆系统相连，另一个浆料腔与负极浆料上料系统相连；正极片烘干系统和负极片烘干系统分别位于挤压涂布机头的下游。本实用新型的双极片挤压涂布装置，通过两套上料系统和两套烘干系统，并共用一个挤压涂布机头和一个供热系统，可以同时完成锂电池正、负极片的涂布工艺，提高了工作效率，降低了系统成本。但该实用新型的技术方案不能用于解决绝缘浆料污染正极浆料的问题。
技术实现要素：
3.现有技术中，使用涂布模头同步形成正极极片和正极片边缘绝缘层的过程中存在绝缘浆料泄露，污染正极浆料的问题，为克服这一缺陷，本发明提供了一种可加强正极浆料、绝缘浆料的隔离，避免绝缘浆料泄露污染正极浆料的锂电池正极片及边缘绝缘层一体式涂布模头。
4.本发明的目的技术方案如下：一种锂电池正极片及边缘绝缘层一体式涂布模头，包括上模、下模、正极浆料供给装置和绝缘浆料供给装置，还包括中模，中模位于上模和下模之间，上模与中模间、中模与下模间均设有浆料腔，浆料腔包括正极浆料腔和绝缘浆料腔，正极浆料腔和绝缘浆料腔相交于上模、下模的输出端边缘模唇处，正极浆料供给装置与正极浆料腔连接，绝缘浆料供给装置与绝缘浆料腔连接。本发明采用上、中、下三片模的涂布模头，可形成正极浆料腔和绝缘浆料腔两个独立的浆料腔体，分别用于正极浆料涂布和
绝缘浆料涂布，由于两个浆料腔体间完全被中模隔离，存在安全的空间距离，从而完全避免了绝缘浆料泄露并侵入正极浆料腔的可能性，从根本上解决了正极涂布时绝缘浆料泄露污染正极浆料的问题。
5.作为优选，中模上设有空腔，空腔内设有模间隙调节装置，模间隙调节装置包括调节电机、传动架、一对上连杆、一对下连杆、上调节块安装杆、下调节块安装杆、上调节块和下调节块，调节电机输出端连接有螺杆，螺杆与传动架上的螺母座通过螺纹连接，上连杆一端及下连杆一端共同铰接在传动架上，上调节块安装杆铰接在两上连杆的另一端，下调节块安装杆铰接在两下连杆的另一端，上调节块固定在上调节块安装杆上，下调节块固定在下调节块安装杆上，空腔腔壁上设有分别与正极浆料腔和绝缘浆料腔相通的调节块滑槽，上调节块和下调节块滑动连接在调节块滑槽内，调节块滑槽槽口设有弹性调节膜片。上模、下模间存在缝隙，涂布模头工作时，一定流量的浆料进入模头内部浆料腔，并形成稳定的压力，浆料经过缝隙最后在模头输出口流出涂覆在正极片流集体上。涂布的关键指标是涂布面密度，模间隙控制是影响涂布面密度的最大影响因素，实现模间隙精准控制是提高面密度一致性的关键措施。鉴于本发明采用了三片模结构，因此模间隙控制结构也必须根据三片模结构特点进行适应性设置。调节电机运行，通过螺杆带动传动架移动，进而迫使上连杆、下连杆扩张或收拢，上连杆、下连杆又分别带动上调节块和下调节块在调节块滑槽内滑动，以适应传动架与调节块滑槽的距离变化。上调节块、下调节块从调节块滑槽内伸出时，带动弹性调节膜片变形凸起，可改变上、中模间以及中、下模间的有效浆料通道的尺寸，即实现了模间隙调节。
6.作为优选，中模内设有温控管道，温控管道内通有循环介质，温控管道与一设于中模外部的温控装置连接。通过温度的调节可改变浆料的流动性，更好地匹配涂布速度及模间隙调节。
7.作为优选，所述正极浆料供给装置包括正极浆料储罐、正极浆料螺杆泵和正极浆料过滤筛，正极浆料储罐和正极浆料螺杆泵间通过管道连通，正极浆料螺杆泵和正极浆料过滤筛间通过管道连通，正极浆料过滤筛和正极浆料腔间通过管道连通。通过此种正极浆料供给装置可以连续、精确地向涂布模头输入正极浆料。
8.作为优选，所述绝缘浆料供给装置包括绝缘浆料储罐、绝缘浆料螺杆泵和绝缘浆料过滤筛，绝缘浆料储罐和绝缘浆料螺杆泵间通过管道连通，绝缘浆料螺杆泵和绝缘浆料过滤筛间通过管道连通，绝缘浆料过滤筛和绝缘浆料腔间通过管道连通。通过此种绝缘浆料供给装置可以连续、精确地向涂布模头输入绝缘浆料。
9.作为优选，上模与中模间、中模与下模间均设有浆料腔垫片，浆料腔垫片上设有构成浆料腔的浆料导流槽。浆料腔垫片可以较方便地形成浆料腔，进而决定涂布区域。相较于直接在上模、中模、下模表面通过机加工形成浆料腔的方式，通过浆料腔垫片形成浆料腔，结构简单，成本低廉。
10.作为优选，中模呈三棱柱状，上模、下模的相对面均为斜面，中模适配嵌置于上模、下模斜面构成的v形口内。这样上、中、下模可以形成紧凑配合，且使模头内部浆料通道平直，确保正极浆料和绝缘浆料均从模头输出口输出且浆料顺利流通。
11.作为另选，中模的横断面呈剑头形，上模、下模输出端的相对面均为斜面，中模适配嵌置于上模、下模之间。此种结构也能使上、中、下模形成紧凑配合，且正极浆料和绝缘浆
料均从模头输出口输出。
12.本发明的有益效果是：可加强正极浆料、绝缘浆料的隔离，避免绝缘浆料泄露污染正极浆料。本发明采用三片模结构从根本上解决了绝缘浆料污染正极浆料的问题，保涂布生产连续性，大大减少绝缘浆料污染正极浆料所造成的物料、能耗、人工方面的成本浪费。
附图说明
13.图1为本发明的一种结构示意图；图2为本发明中模间隙调节装置的结构示意图；图3为本发明中模间隙调节装置的俯视图；图4为本发明的另一种结构示意图；图5为使用本发明涂布而成的正极片结构示意图。
14.图中，1-上模，2-下模，3-中模，4-正极浆料腔，5-绝缘浆料腔，6-空腔，7-调节电机，8-传动架，9-上连杆，10-上调节块安装杆，11-上调节块，12-螺杆，13-调节块滑槽，14-下连杆，15-弹性调节膜片，16-下调节块，17-温控管道，18-正极浆料储罐，19-正极浆料螺杆泵，20-正极浆料过滤筛，21-绝缘浆料储罐，22-绝缘浆料螺杆泵，23-绝缘浆料过滤筛，24-正极片流集体，25-涂布背辊，26-烘箱，27-正极片，28-绝缘层。
具体实施方式
15.下面通过具体实施方式并结合附图对本发明作进一步描述。
16.实施例1：如图1、图5所示，一种锂电池正极片及边缘绝缘层一体式涂布模头，包括上模1、下模2、正极浆料供给装置和绝缘浆料供给装置，还包括中模3，中模3位于上模1和下模2之间，上模1与中模3间、中模3与下模2间均设有浆料腔，浆料腔包括正极浆料腔4和绝缘浆料腔5，绝缘浆料腔5位于上模1与中模3间，正极浆料腔4位于中模3与下模2间，正极浆料腔4和绝缘浆料腔5相交于上模1、下模2的输出端边缘模唇处，正极浆料供给装置与正极浆料腔4连接，绝缘浆料供给装置与绝缘浆料腔5连接。所述正极浆料供给装置包括正极浆料储罐18、正极浆料螺杆泵19和正极浆料过滤筛20，正极浆料储罐18和正极浆料螺杆泵19间通过管道连通，正极浆料螺杆泵19和正极浆料过滤筛20间通过管道连通，正极浆料过滤筛20和正极浆料腔4间通过管道连通。所述绝缘浆料供给装置包括绝缘浆料储罐21、绝缘浆料螺杆泵22和绝缘浆料过滤筛23，绝缘浆料储罐21和绝缘浆料螺杆泵22间通过管道连通，绝缘浆料螺杆泵22和绝缘浆料过滤筛23间通过管道连通，绝缘浆料过滤筛23和绝缘浆料腔5间通过管道连通。上模1与中模3间、中模3与下模2间均设有浆料腔垫片，浆料腔垫片上设有构成浆料腔的浆料导流槽。中模3与下模2间浆料腔垫片上的浆料导流槽形成两个独立等大的矩形的正极浆料腔4，上模1与中模3间浆料腔垫片上的浆料导流槽则形成四道平行的细长的绝缘浆料腔5，且绝缘浆料腔5与正极浆料腔4的四道边界一一对应，每个绝缘浆料腔5位于对应正极浆料腔4边界的外侧。中模3呈三棱柱状，上模1、下模2的相对面均为斜面，中模3适配嵌置于上模1、下模2斜面构成的v形口内，中模3的尖端位于上模1、下模2的输出端边缘模唇处。
17.本锂电池正极片及边缘绝缘层一体式涂布模头工作时，所述绝缘浆料供给装置和
正极浆料供给装置分别向绝缘浆料腔5和正极浆料腔4输入绝缘浆料、正极浆料，并在浆料腔内形成稳定的压力，最后在模头输出端流出，涂覆在绕在涂布背辊25的正极片流集体24上，正极浆料形成两段独立不相连的正极浆料涂覆区域，绝缘浆料则在正极浆料涂覆区域两侧形成绝缘浆料涂覆区域，绝缘浆料涂覆区域与对应的正极浆料涂覆区域边界相连，正极片流集体24被拉展输送，经烘箱26后浆料干固，正极浆料涂覆区域最终成为正极片27，绝缘浆料涂覆区域则最终成为正极片外侧的绝缘层28。
18.实施例2：如图2、图3所示，中模3上设有空腔6，空腔6内设有模间隙调节装置，模间隙调节装置包括调节电机7、传动架8、一对上连杆9、一对下连杆14、上调节块安装杆10、下调节块安装杆、上调节块11和下调节块16。调节电机7通过固定板安装在空腔6内，调节电机7输出端通过联轴器连接有螺杆12，空腔6两侧腔壁上设有滑轨，传动架8两侧通过滑块连接在滑轨上，传动架8中部固定有螺母座，螺杆12与螺母座通过螺纹连接，上连杆9一端及下连杆14一端共同铰接在传动架8上，上调节块安装杆10铰接在两上连杆9的另一端，下调节块安装杆铰接在两下连杆14的另一端，上调节块11为四个且固定在上调节块安装杆10上，上调节块11宽度与绝缘浆料腔5宽度相等。下调节块16固定在下调节块安装杆上，下调节块16为两组共十四个，每组七个，每组下调节块16总长度与单个正极浆料腔4长度相等。空腔6腔壁上设有分别与正极浆料腔4和绝缘浆料腔5相通的调节块滑槽13，上调节块11和下调节块16滑动连接在调节块滑槽13内，调节块滑槽13槽口设有弹性调节膜片15，弹性调节膜片15密封贴合在中模3外表面上。中模3内设有温控管道17，温控管道17呈蛇形盘管形式贴在空腔6内壁上，温控管道17内通有循环介质，温控管道与一设于中模3外部的温控装置连接。调节电机7接入一plc控制系统中，该plc控制系统还接有面密度监测装置。其余同实施例1。
19.调节电机7运行，通过螺杆12带动传动架移动，进而迫使上连杆9、下连杆14扩张或收拢，上连杆9、下连杆14又分别带动上调节块11和下调节块16在调节块滑槽13内滑动，以适应传动架8与调节块滑槽13的距离变化。上调节块11、下调节块16从调节块滑槽13内伸出时，带动弹性调节膜片15变形凸起，可改变上、中模间以及中、下模间的有效浆料通道的尺寸，即实现了模间隙调节。调节电机7为伺服电机，调节电机7和螺杆12构成的驱动机构采用闭环控制方式工作，实时感知调整量，控制本涂布模头工作的控制系统依据面密度监测反馈信号实时调整电机工作状态，实现涂布过程的快速调节，精确控制间隙，降低对操作人员的经验依赖。
20.实施例3：如图4所示，中模3的横断面呈剑头形，上模1、下模2输出端的相对面均为斜面，中模3适配嵌置于上模1、下模2之间。其余同实施例1。技术特征：
1.一种锂电池正极片及边缘绝缘层一体式涂布模头，包括上模（1）、下模（2）、正极浆料供给装置和绝缘浆料供给装置，其特征是还包括中模（3），中模（3）位于上模（1）和下模（2）之间，上模（1）与中模（3）间、中模（3）与下模（2）间均设有浆料腔，浆料腔包括正极浆料腔（4）和绝缘浆料腔（5），正极浆料腔（4）和绝缘浆料腔（5）相交于上模（1）、下模（2）的输出端边缘模唇处，正极浆料供给装置与正极浆料腔（4）连接，绝缘浆料供给装置与绝缘浆料腔（5）连接。2.根据权利要求1所述的锂电池正极片及边缘绝缘层一体式涂布模头，其特征是中模（3）上设有空腔（6），空腔（6）内设有缝隙间距调节装置，缝隙间距调节装置包括调节电机（7）、传动架（8）、一对上连杆（9）、一对下连杆（14）、上调节块安装杆、下调节块安装杆（15）、上调节块（11）和下调节块（16），调节电机（7）输出端连接有螺杆（12），螺杆（12）与传动架（8）通过螺纹连接，上连杆（9）一端及下连杆（14）一端共同铰接在传动架（8）上，上调节块安装杆铰接在两上连杆（9）的另一端，下调节块安装杆（15）铰接在两下连杆（14）的另一端，上调节块（11）固定在上调节块安装杆上，下调节块（16）固定在下调节块安装杆（15）上，空腔（6）腔壁上设有分别与正极浆料腔（4）和绝缘浆料腔（5）相通的调节块滑槽（13），上调节块（11）和下调节块（16）滑动连接在调节块滑槽（13）内，调节块滑槽（13）槽口设有调节片。3.根据权利要求1所述的锂电池正极片及边缘绝缘层一体式涂布模头，其特征是中模（3）内设有温控管道（17），温控管道（17）内通有循环介质，温控管道（17）与一设于中模（3）外部的温控装置连接。4.根据权利要求1所述的锂电池正极片及边缘绝缘层一体式涂布模头，其特征是所述正极浆料供给装置包括正极浆料储罐（18）、正极浆料螺杆泵（19）和正极浆料过滤筛（20），正极浆料储罐（18）和正极浆料螺杆泵（19）间通过管道连通，正极浆料螺杆泵（19）和正极浆料过滤筛（20）间通过管道连通，正极浆料过滤筛（20）和正极浆料腔（4）间通过管道连通。5.根据权利要求1所述的锂电池正极片及边缘绝缘层一体式涂布模头，其特征是所述绝缘浆料供给装置包括绝缘浆料储罐（21）、绝缘浆料螺杆泵（22）和绝缘浆料过滤筛（23），绝缘浆料储罐（21）和绝缘浆料螺杆泵（22）间通过管道连通，绝缘浆料螺杆泵（22）和绝缘浆料过滤筛（23）间通过管道连通，绝缘浆料过滤筛（23）和绝缘浆料腔（5）间通过管道连通。6.根据权利要求1所述的锂电池正极片及边缘绝缘层一体式涂布模头，其特征是上模（1）与中模（3）间、中模（3）与下模（2）间均设有浆料腔垫片，浆料腔垫片上设有构成浆料腔的浆料导流槽。7.根据权利要求1至6中任一项所述的锂电池正极片及边缘绝缘层一体式涂布模头，其特征是中模（3）呈三棱柱状，上模（1）、下模（2）的相对面均为斜面，中模（3）适配嵌置于上模（1）、下模（2）斜面构成的v形口内。8.根据权利要求1至6中任一项所述的锂电池正极片及边缘绝缘层一体式涂布模头，其特征是中模（3）的横断面呈剑头形，上模（1）、下模（2）输出端的相对面均为斜面，中模（3）适配嵌置于上模（1）、下模（2）之间。
技术总结
本发明公开了一种锂电池正极片及边缘绝缘层一体式涂布模头，包括上模、下模、正极浆料供给装置和绝缘浆料供给装置，还包括中模，中模位于上模和下模之间，上模与中模间、中模与下模间均设有浆料腔，浆料腔包括正极浆料腔和绝缘浆料腔，正极浆料腔和绝缘浆料腔相交于上模、下模的输出端边缘模唇处，正极浆料供给装置与正极浆料腔连接，绝缘浆料供给装置绝缘浆料腔连接。本发明采用上、中、下三片模的涂布模头，可形成正极浆料腔和绝缘浆料腔两个独立的浆料腔体，由于两个浆料腔体间完全被中模隔离，存在安全的空间距离，从而完全避免了绝缘浆料泄露并侵入正极浆料腔的可能性，从根本上解决了正极涂布时绝缘浆料泄露污染正极浆料的问题。的问题。的问题。
技术研发人员：陈浩 黄相博 杜培培
受保护的技术使用者：岳阳耀宁新能源科技有限公司
技术研发日：2022.05.19
技术公布日：2022/8/12
声明：
“锂电池正极片及边缘绝缘层一体式涂布模头的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：岳阳耀宁新能源科技有限公司
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2024年07月12日 ~ 14日 
