本實(shí)用新型屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電池極片面密度的控制系統(tǒng)及涂布機(jī)。

背景技術(shù)：

目前，鋰電池的正負(fù)極片大多采用擠壓的方式進(jìn)行涂布，涂布模頭是涂布機(jī)的重要部件，涂布液在一定壓力下沿著涂布模頭的縫隙擠壓噴出而涂布到基材上。

在鋰離子電池極片的涂布過程中，因漿料中存在顆粒，需要對漿料進(jìn)行過濾，漿料流量會因過濾壓力的升高而逐漸減小，由此導(dǎo)致縱向(平行于基材前進(jìn)方向)面密度逐漸降低。同時(shí)，涂布漿料為非牛頓流體，其粘度受諸多因素影響，波動范圍大，也會帶來橫向(垂直于基材前進(jìn)方向)面密度的波動。而現(xiàn)有的技術(shù)中，并無有效措施去改善漿料性質(zhì)變化而帶來的模頭中壓力波動，因而容易導(dǎo)致涂布過程極片的面密度不均勻，進(jìn)而影響鋰電池性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)中極片在涂布過程中面密度不均勻的問題，提供一種電池極片面密度的控制系統(tǒng)及涂布機(jī)。

為解決上述技術(shù)問題，一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種電池極片面密度的控制系統(tǒng)，包括涂布模頭、閥門、多個(gè)壓力傳感器及用于控制所述閥門開度的控制器；

所述涂布模頭包括上模、下模和形成在所述上模和所述下模之間的模腔，所述閥門通過進(jìn)料管道與所述模腔連通，多個(gè)所述壓力傳感器沿著所述模腔的延伸方向間隔排布在所述模腔內(nèi)，所述壓力傳感器、所述閥門分別與所述控制器電連接。

可選地，所述涂布模頭的前側(cè)設(shè)有位于所述上模和所述下模之間的狹縫通道，所述狹縫通道與所述模腔連通，所述壓力傳感器和所述狹縫通道的入口的連線與所述模腔的水平中線之間的夾角為0-45°。

可選地，所述上模的下部設(shè)置有上模腔，所述上模腔開口朝下，所述下模的上部設(shè)置有下模腔，所述下模腔開口朝上，所述上模和所述下模合模時(shí)，所述上模腔和所述下模腔相配合形成所述模腔，所述壓力傳感器設(shè)置在所述下模腔。

可選地，多個(gè)所述壓力傳感器位于同一水平線上。

可選地，多個(gè)所述壓力傳感器沿所述模腔的延伸方向等間距設(shè)置。

可選地，所述控制系統(tǒng)還包括與所述控制器電連接的進(jìn)料泵，所述控制器還用于控制所述進(jìn)料泵的輸出功率。

可選地，所述進(jìn)料泵連接在所述進(jìn)料管道上，所述閥門位于所述進(jìn)料泵與所述涂布模頭之間。

可選地，所述控制系統(tǒng)還包括與所述控制器電連接的卷輥電機(jī)，所述控制器還用于控制所述卷輥電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

可選地，所述控制系統(tǒng)還包括放料輥、卷料輥和用于涂布漿料的基材，所述基材卷繞在所述放料輥和所述卷料輥之間，所述卷輥電機(jī)帶動所述卷料輥及所述放料輥轉(zhuǎn)動，以控制所述基材的行進(jìn)速度。

另一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種涂布機(jī)，包括如前所述的電池極片面密度的控制系統(tǒng)。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，多個(gè)所述壓力傳感器沿著所述模腔的延伸方向設(shè)置在所述模腔內(nèi)，用于監(jiān)測所述模腔內(nèi)的壓力變化，當(dāng)漿料性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，整個(gè)涂布系統(tǒng)中的流場分布會發(fā)生對應(yīng)變化，涂布模頭中的壓力分布情況也會發(fā)生相應(yīng)變化，所述控制器接收到變化的壓力信號后，判斷任何相鄰的兩個(gè)所述壓力傳感器的壓差波動是否在合理的范圍內(nèi)，如果壓差已超出預(yù)設(shè)的壓差閾值，根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的程序指令，所述控制器自動調(diào)節(jié)所述閥門的開度來改變漿料進(jìn)口流速，這一過程以一定頻率不斷進(jìn)行，反饋調(diào)節(jié)使得在新的漿料流動狀態(tài)下匹配適合的漿料流速以使其滿足涂布模頭中的壓力分布條件，以此達(dá)到全自動調(diào)節(jié)漿料流場分布均勻性的目的，從而保證涂布橫向面密度的一致性。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的電池極片面密度的控制系統(tǒng)的示意圖；

圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的涂布模頭的截面示意圖；

圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的涂布模頭內(nèi)壓力傳感器的分布示意圖；

圖4是本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的電池極片面密度的控制系統(tǒng)的信號反饋示意圖。

說明書中的附圖標(biāo)記如下：

1、涂布模頭；2、控制器；3、閥門；4、壓力傳感器；5、上模；6、下模；7、模腔；8、進(jìn)料管道；9、狹縫通道；10、上模腔；11、下模腔；12、進(jìn)料泵；13、卷輥電機(jī)；14、放料輥；15、卷料輥；16、基材。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

如圖1至圖4所示，一方面，本實(shí)用新型一實(shí)施例提供一種電池極片面密度的控制系統(tǒng)，包括涂布模頭1、閥門3、多個(gè)壓力傳感器4及用于控制所述閥門3開度的控制器2。

所述涂布模頭1包括上模5、下模6和形成在所述上模5和所述下模6之間的模腔7，所述模腔7用于盛裝涂布的漿料。所述閥門3通過進(jìn)料管道8與所述模腔7連通，多個(gè)所述壓力傳感器4沿著所述模腔7的延伸方向設(shè)置在所述模腔7內(nèi)，所述壓力傳感器4、所述閥門3分別與所述控制器2電連接，所述控制器2用于根據(jù)相鄰的壓力傳感器4的壓差是否超出預(yù)設(shè)的壓差閾值控制所述閥門3的開度，通過控制所述閥門3的開度控制從所述進(jìn)料管道8進(jìn)入所述模腔7中的漿料的流速。

多個(gè)所述壓力傳感器4沿著所述模腔7的延伸方向設(shè)置在所述模腔7內(nèi)，用于監(jiān)測所述模腔7內(nèi)的壓力變化，當(dāng)由于漿料顆粒團(tuán)聚或不同批次漿料性質(zhì)不穩(wěn)定等其他原因?qū)е聺{料的粘度、剪切應(yīng)力等物理性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，整個(gè)涂布系統(tǒng)中的流場分布會發(fā)生對應(yīng)變化，涂布模頭1中的壓力分布情況也會發(fā)生相應(yīng)變化，所述控制器2接收到變化的壓力信號后，判斷任何相鄰的兩個(gè)所述壓力傳感器4的壓差波動是否在合理的范圍內(nèi)，如果壓差已超出預(yù)設(shè)的壓差閾值，根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的程序指令，所述控制器2自動調(diào)節(jié)所述閥門3的開度來改變漿料進(jìn)口流速，這一過程以一定頻率不斷進(jìn)行，反饋調(diào)節(jié)使得在新的漿料流動狀態(tài)下匹配適合的漿料流速以使其滿足涂布模頭1中的壓力分布條件，以此達(dá)到全自動調(diào)節(jié)漿料流場分布均勻性的目的，從而使得涂布橫向面密度的一致性得以提高。如當(dāng)兩相鄰壓力傳感器4測得的局部壓差大于設(shè)定值時(shí)，表明此時(shí)漿料粘度增大。由于漿料為剪切變稀的非牛頓流體，此時(shí)應(yīng)通過控制器2調(diào)節(jié)所述閥門3來適度增加漿料流速達(dá)到減小漿料的粘度的目的，最終保證模腔7中壓力分布的均勻和穩(wěn)定。

較之手動調(diào)節(jié)的缺乏邏輯性，本實(shí)施例中的控制系統(tǒng)組合靈活，控制邏輯簡單，成本較低。且所述控制器2本身也具有參數(shù)較易整定、且在實(shí)踐過程中可不斷升級程序進(jìn)行改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)。

如圖3所示，在一實(shí)施例中，為形成可靠的壓差分布，在所述模腔7中至少設(shè)置三個(gè)所述壓力傳感器4，為了衡量所述模腔7內(nèi)的壓力分布情況，根據(jù)實(shí)際控制精度和所述模腔7的長度將模腔7合理分段，每一個(gè)分段設(shè)置一個(gè)所述壓力傳感器4，采用相鄰區(qū)段的壓差變化值作為調(diào)節(jié)依據(jù)，任意相鄰兩段區(qū)段的壓差變化值超過預(yù)設(shè)的壓差閾值時(shí)，所述控制器2根據(jù)所述壓力傳感器4反饋的信號自動調(diào)節(jié)所述閥門3的開度。

在所述模腔7中布置所述壓力傳感器4不僅可作為所述控制器2的信號輸入，也可以作為生產(chǎn)過程中將漿料狀態(tài)輸出給工作人員。

在一實(shí)施例中，所述控制器2為可編程控制器，所述閥門3為電動閥門，與可編程控制器電連接，所述可編程控制器可控制所述電動閥門打開或關(guān)閉。如圖4所示，所述壓力傳感器4監(jiān)測到的壓力信號經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換器傳輸至所述可編程控制器，所述可編程控制器經(jīng)過d/a轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)輸出信號以調(diào)節(jié)所述閥門3。

如圖2所示，在一實(shí)施例中，所述涂布模頭1的前側(cè)設(shè)有位于所述上模5和所述下模6之間的狹縫通道9，所述狹縫通道9與所述模腔7連通，所述狹縫通道9的入口位于所述模腔7內(nèi)，所述模腔7內(nèi)的漿料通過所述狹縫通道9擠出而涂布在基材16上，所述壓力傳感器4和所述狹縫通道9的入口的連線與所述模腔7的水平中線之間的夾角為0°～45°。優(yōu)選地，在靠近所述狹縫通道9的入口處設(shè)置所述壓力傳感器4。

在一實(shí)施例中，所述上模5的下部設(shè)置有上模腔10，所述上模腔10開口朝下，所述下模6的上部設(shè)置有下模腔11，所述下模腔11開口朝上，所述上模5和所述下模6合模時(shí)，所述上模腔10和所述下模腔11相配合形成所述模腔7，所述壓力傳感器4設(shè)置在所述下模腔11。所述下模腔11設(shè)置有與所述進(jìn)料管道8連通的進(jìn)料口，漿料從所述下模腔11的進(jìn)料口進(jìn)入到所述模腔7中，所述壓力傳感器4設(shè)置在所述下模腔11中能夠更加準(zhǔn)確的感應(yīng)到所述模腔7中壓力的變化。

在一實(shí)施例中，多個(gè)所述壓力傳感器4沿著所述模腔7的延伸方向等間距設(shè)置，使得相鄰的所述壓力傳感器4之間的壓差值不會受間距的影響，且能夠準(zhǔn)確的控制所述模腔7內(nèi)不同區(qū)段的壓力分布。多個(gè)所述壓力傳感器4在所述模腔7的延伸方向上位于同一水平線上，在所述模腔7內(nèi)的高度方向上受漿料流速的影響，不同高度會有不同的壓力，多個(gè)所述壓力傳感器4在同一高度上，能夠避免相鄰的所述壓力傳感器4監(jiān)測到的壓力差不受高度變化的影響。

如圖1所示，在一實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還包括與所述控制器2電連接的進(jìn)料泵12，所述進(jìn)料泵12用于控制流向所述模腔7的漿料的流量，優(yōu)選地，所述進(jìn)料泵12為螺桿泵，所述控制器2用于根據(jù)相鄰的壓力傳感器4的壓差是否超出預(yù)設(shè)的壓差閾值控制所述進(jìn)料泵12的輸出功率，所述進(jìn)料泵12的輸出功率偏大時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從所述進(jìn)料泵12輸送出去的漿料的流量偏大，所述進(jìn)料泵12的輸出功率偏小時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從所述進(jìn)料泵12輸送出去的漿料的流量偏小。

在一實(shí)施例中，所述進(jìn)料泵12連接在所述進(jìn)料管道8上，所述閥門3位于所述進(jìn)料泵12與所述涂布模頭1之間。在所述進(jìn)料管道8上，所述進(jìn)料泵12控制進(jìn)入所述模腔7中的漿料的流量，進(jìn)而影響平行于基材16前進(jìn)方向上極片的面密度，所述閥門3控制進(jìn)入所述模腔7中的漿料的流速，進(jìn)而影響垂直于基材16前進(jìn)方向極片的面密度。

在一實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還包括與所述控制器2電連接的卷輥電機(jī)13，所述控制器2用于根據(jù)相鄰的壓力傳感器4的壓差是否超出預(yù)設(shè)的壓差閾值控制所述卷輥電機(jī)13的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而影響基材16的行進(jìn)速度。

如圖1所示，在一實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還包括放料輥14、卷料輥15和用于涂布漿料的基材16，所述模腔7中的漿料通過狹縫通道9而涂布在所述基材16上，所述基材16卷繞在所述放料輥14和所述卷料輥15之間，未涂布的基材16卷繞在所述放料輥14上，涂布后的基材16卷繞在所述卷料輥15上，所述卷輥電機(jī)13帶動所述卷料輥15、所述放料輥14轉(zhuǎn)動以控制所述基材16的行進(jìn)速度，所述基材16的行進(jìn)速度偏快時(shí)，所述基材16上涂布的漿料厚度偏薄，所述基材16的行進(jìn)速度偏慢時(shí)，所述基材16上涂布的漿料的厚度偏厚。

如圖1、圖4所示，在一實(shí)施例中，所述控制器2具有一個(gè)輸入接口和三個(gè)輸出接口，涂布過程中，所述模腔7內(nèi)的所述壓力傳感器4所監(jiān)測到變化的壓力信號時(shí)，所述壓力傳感器4監(jiān)測信號經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換器和輸入接口傳輸?shù)剿隹刂破?。根據(jù)所述壓力傳感器4反饋的信號，所述控制器2通過不同的輸出接口調(diào)節(jié)進(jìn)料泵12的輸出功率、閥門3的開度及卷輥電機(jī)13的轉(zhuǎn)速，通過調(diào)節(jié)閥門3的開度使得橫向面密度一致，同時(shí)可以控制進(jìn)料泵12的輸出功率和卷輥電機(jī)13的轉(zhuǎn)速以獲得與漿料流量相匹配的基材16行進(jìn)速度，來保證涂布厚度的固定，從而保證縱向面密度的一致，從而得到面密度均勻的極片。

另一方面，本實(shí)用新型一實(shí)施例提供一種涂布機(jī)，包括如前所述的電池極片面密度的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)為具有負(fù)反饋的自動控制系統(tǒng)，程序控制下的反饋調(diào)節(jié)進(jìn)料泵12、閥門3和卷輥電機(jī)13，所述壓力傳感器4的壓力信號以一定的采樣頻率不斷反饋，這一調(diào)節(jié)過程重復(fù)進(jìn)行直至所述模腔7內(nèi)流場達(dá)到期望的均勻狀態(tài)。相比傳統(tǒng)的人工手動調(diào)節(jié)千分尺從而改變涂布出口間隙來控制流場的準(zhǔn)確度和可靠性更高，響應(yīng)和執(zhí)行速度更快。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種電池極片面密度的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括涂布模頭、閥門、多個(gè)壓力傳感器及用于控制所述閥門開度的控制器；

所述涂布模頭包括上模、下模和形成在所述上模和所述下模之間的模腔，所述閥門通過進(jìn)料管道與所述模腔連通，多個(gè)所述壓力傳感器沿著所述模腔的延伸方向間隔排布在所述模腔內(nèi)，所述壓力傳感器、所述閥門分別與所述控制器電連接。

2.如權(quán)利要求1所述的電池極片面密度的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述涂布模頭的前側(cè)設(shè)有位于所述上模和所述下模之間的狹縫通道，所述狹縫通道與所述模腔連通，所述壓力傳感器和所述狹縫通道的入口的連線與所述模腔的水平中線之間的夾角為0-45°。

3.如權(quán)利要求2所述的電池極片面密度的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上模的下部設(shè)置有上模腔，所述上模腔開口朝下，所述下模的上部設(shè)置有下模腔，所述下模腔開口朝上，所述上模和所述下模合模時(shí)，所述上模腔和所述下模腔相配合形成所述模腔，所述壓力傳感器設(shè)置在所述下模腔。

4.如權(quán)利要求1所述的電池極片面密度的控制系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)所述壓力傳感器位于同一水平線上。

5.如權(quán)利要求1所述的電池極片面密度的控制系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)所述壓力傳感器沿所述模腔的延伸方向等間距設(shè)置。

6.如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的電池極片面密度的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括與所述控制器電連接的進(jìn)料泵，所述控制器還用于控制所述進(jìn)料泵的輸出功率。

7.如權(quán)利要求6所述的電池極片面密度的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)料泵連接在所述進(jìn)料管道上，所述閥門位于所述進(jìn)料泵與所述涂布模頭之間。

8.如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的電池極片面密度的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括與所述控制器電連接的卷輥電機(jī)，所述控制器還用于控制所述卷輥電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

9.如權(quán)利要求8所述的電池極片面密度的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括放料輥、卷料輥和用于涂布漿料的基材，所述基材卷繞在所述放料輥和所述卷料輥之間，所述卷輥電機(jī)帶動所述卷料輥及所述放料輥轉(zhuǎn)動，以控制所述基材的行進(jìn)速度。

10.一種涂布機(jī)，其特征在于，包括權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的電池極片面密度的控制系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)

本實(shí)用新型屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電池極片面密度的控制系統(tǒng)及涂布機(jī)，其中電池極片面密度的控制系統(tǒng)包括涂布模頭、控制器、閥門和多個(gè)壓力傳感器。所述涂布模頭包括上模、下模和模腔，閥門通過進(jìn)料管道與模腔連通，多個(gè)壓力傳感器沿著模腔的延伸方向設(shè)置在模腔內(nèi)，壓力傳感器、閥門分別與控制器電連接，控制器用于根據(jù)相鄰的壓力傳感器的壓差是否超出預(yù)設(shè)的壓差閾值控制閥門的開度。本實(shí)用新型實(shí)施例中，控制器接收到變化的壓力信號后，判斷任何相鄰的兩個(gè)壓力傳感器的壓差波動是否在范圍內(nèi)，如果壓差已超出預(yù)設(shè)的壓差閾值，控制器自動調(diào)節(jié)所述閥門的開度來改變漿料進(jìn)口流速，以此達(dá)到全自動調(diào)節(jié)漿料流場分布均勻性的目的，從而保證涂布橫向面密度的一致性。

技術(shù)研發(fā)人員：黃淺;李華標(biāo);雷松;張劍

受保護(hù)的技術(shù)使用者：比亞迪股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.09.25

技術(shù)公布日：2021.07.20