极片模切系统和方法与流程

1.本发明涉及锂电池生产设备技术领域，特别涉及一种极片模切系统。同时，本发明还涉及一种应用该极片模切系统的极片模切方法。


背景技术：

2.随着新能源行业的兴起，锂电池作为新能源行业中发展最快的一种产品，其在国内外都已经形成一定的生产规模。预锂是近期锂电池生产的新兴技术，通俗来讲，预锂就是将锂金属带通过辊压的方式压制到极片的两面。预锂技术的优点是，补充锂电池在首次充放电形成sei膜的过程中损失的正极锂离子，对电池容量的回复和提升有较大的益处。
3.众所周知，锂金属的化学性质非常活跃，遇水和温度稍高都会燃烧，这也是预锂极片制备过程中的难点所在，尤其是预锂后的极片，由于正反面都有锂金属带，给加工生产带来一定困难和危险。
4.目前市场上，模切一般采用激光模切或者五金模切。其中，激光模切是通过激光高温熔化极片进行切割，这种方式不能用于预锂后极片模切。五金模切的刀具一般采用金属材质，随着模切的次数的增加，上刀和下刀会摩擦生热，且模切过程也容易产生静电，同时刀锋上也会堆积一些加工碎屑，在这种情况下，极易发生起火事件，危险程度较高。
5.对预锂后的极片进行模切，通常通过以下方式降低危险：降低模切速度，然而，模切速度降低虽可以减缓模切产热，但是也会导致产能下降。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明旨在提出一种极片模切系统，以可在提高安全性能的基础上加快模切速度。
7.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
8.一种极片模切系统，包括：
9.机架，于所述机架上设有具有容纳空间的模切仓，且所述模切仓的两侧分别开设有可使极片被输送至所述容纳空间内的极片进口，以及可使所述极片自所述容纳空间内输出的极片出口；
10.气体供应装置，相对于所述机架定位设置，并被配置为可向所述容纳空间中供应惰性气体；
11.模切装置，包括设于所述容纳空间内的模切组件，所述模切组件包括上模和下模，且因承接于外部驱动部的驱动，所述上模和所述下模可相对运动，以于惰性气体保护下对所述极片进行模切。
12.进一步的，所述上模包括上模本体，以及固设于所述上模本体上的上刀，所述下模包括下模本体，以及固设于所述下模本体上的下刀，且所述上刀和所述下刀均采用陶瓷材质制成。
13.进一步的，于所述上模本体内设有可使外部冷却液流经的上模冷却通道，和/或于
所述下模本体内设有可使外部冷却液流经的下模冷却通道。
14.进一步的，所述上模本体具有上模贴合面，且所述下模本体具有可因所述外部驱动部的驱动而与所述上模贴合面贴合的下模贴合面，于所述上模本体上设有以连通所述上模贴合面和所述容纳空间的上模排气孔，和/或于所述下模本体上设有以连通所述下模贴合面和所述容纳空间的下模排气孔。
15.进一步的，于所述机架上设有去离子风机，且所述去离子风机被配置为对输送进所述容纳空间前的所述极片进行吹离子风处理。
16.进一步的，于所述机架上设有以对进出所述容纳空间的所述极片构成承托的若干承托辊，并于各所述承托辊内分别设有沿自身长度方向贯通布置的冷却液流通通道。
17.进一步的，于各所述承托辊的表面分别包覆有绝缘保护层。
18.进一步的，于所述气体供应装置和所述容纳空间的连通管路上设有调压阀。
19.进一步的，于所述模切仓上设有以检测所述容纳空间和外界大气压之间压差的压差检测单元。
20.相对于现有技术，本发明具有以下优势：
21.本发明所述的极片模切系统，通过设置模切仓，并在模切仓的容纳空间内通入惰性气体，且将模切组件设置于容纳空间，如此可在惰性气体保护下模切极片，在模切过程中，可有效防止因模切刀具温度升高导致发生起火事故，从而可降低设备操作的危险系数，提升设备的安全性能，并可提高模切速度。
22.此外，通过对输送进所述容纳空间前的极片进行吹离子风处理，以去除静电，并对承托极片的承托辊中通冷却液，通过对承托辊降温而对极片进行降温，并且还对上模本体和下模本体中通冷却液，通过冷却模具组件而防止模切过程中温度升高，可较好的防止模切过程中温度升高和产生静电，从而可有效防止发生起火事故，进而可提高模切速度和产能。
23.本发明的另一目的在于提出一种极片模切方法，该方法包括对极片进行吹离子风处理后，将所述极片输送至具有惰性气体的容纳空间内进行模切。
24.本发明的极片模切方法，与前述的极片模切系统相对于现有技术具有相同的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
25.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
26.图1为本发明实施例所述的极片模切系统的结构示意图；
27.图2为图1的主视图；
28.图3为本发明实施例所述的模切组件的结构示意图；
29.图4为本发明实施例所述的上模的结构示意图；
30.图5为本发明实施例所述的下模的结构示意图。
31.附图标记说明：
32.1、极片；2、模切仓；3、模切组件；4、承托辊；5、去离子风机；6、安装板；
33.201、容纳空间；202、极片进口；203、极片出口；
34.301、上模本体；302、下模本体；303、上刀；304、下刀；
35.3011、上模进口；3012、上模出口；3013、上模贴合面；3014、上模排气孔；3015、导柱套筒；3016、定位柱；
36.3021、下模进口；3022、下模出口；3023、下模贴合面；3024、下模排气孔；3025、导柱；3026、定位孔；
37.401、冷却液流通通道；402、绝缘保护层。
具体实施方式
38.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
40.此外，在本发明的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
42.本实施例涉及一种极片模切系统，主要用于更有效、更安全的防止预锂后的极片在模切过程中出现燃烧的问题。整体结构上，该极片模切系统主要包括机架，设于机架上的模切仓，相对于机架定位设置的气体供应装置，以及模切装置。其中。气体供应装置用于向模切仓的容纳空间内供应惰性气体，而模切组件设于容纳空间内，以于惰性气体保护下模切极片。
43.基于如上的整体结构描述，本实施例的极片模切系统的一种示例性结构如图1和图2所示，其主要包括图中未示出的机架，设于机架上的承托辊4和模切仓2。极片1为预锂后的极片1，其在承托辊4的承托下先被输送至模切仓2 的容纳空间201内，在容纳空间201内模切后，随后自容纳空间201内被输出。
44.为了便于较好的理解本实施例，以下先对机架的结构进行简要说明，机架为其余零部件的安装载体，其可采用现有的型钢、板材加工而成，以便于其余零部件安装即可。
45.模切仓2固设于机架上，其由固设于机架上的安装板6做底壁，由亚克力板材制成侧壁和顶壁，并由顶壁、底壁和侧壁围构形成便于模切极片1的容纳空间201。在此需要说明的是，容纳腔的侧壁和顶壁优选采用非金属透明材质制成，其除了可选用前述的亚克力板材，当然还可采用其他的材料，如其可选用普通透明玻璃或透明塑料，以便于观察容纳空间201内状况。
46.为了便于极片1进出，于模切仓2的两侧分别开设有极片进口202和极片出口203，且极片进口202和极片出口203分别与容纳空间201连通，以可使极片1自极片进口202被输送至容纳空间201内，并可使极片1经极片出口203 自容纳空间201内输出。
47.作为一种优选的可行的实施方案，相对于机架定位设置有图中未示出的气体供应装置，本实施例中，气体供应装置优选现有的氮气罐，其氮气出口经由连通管路与容纳空间201连通，以便于向容纳空间201内供应氮气，而可降低模切过程中极片燃烧的风险。并且为了便于控制容纳空间201内的气压，于氮气罐和容纳空间201的连通管路上设有调压阀，本实施例中，调压阀优选为现有的电控调压阀，以便于由外部控制装置自动调整容纳空间201内压力。
48.在此需要说明的是，如上结构中，除了可使气体供应装置向容纳空间201 中供应氮气，当然还可向容纳空间201供应其他惰性气体，以防止因模切温度升高发生起火事故。
49.为了提高系统安全性能，于模切仓2上设有压差检测单元，本实施例中，压差检测单元优选为现有的微压差计，其安装于模压仓的底部，以用于检测容纳空间201和外界大气压之间的压差。在此需要说明的是，压差检测单元还可以替换为压力传感器，以用于检测容纳空间201内气压。
50.本实施例中，需要控制模切仓2中的压力比大气压的压力高5pa
‑
10pa。前述的微压差计与外部控制装置连接，并在模切过程中，于模切仓2中的压力比大气压的压力高5pa以下时，加快气体供应速度，并可在模切仓2中的压力比大气压的压力高10pa以上时，减缓或暂停气体供应。
51.作为一种优选的可行的方案，于机架上还设有去离子风机5，其用于对输送进容纳空间201前的极片1进行吹离子风处理，以去除模切前的极片1上携带的静电，进一步提高系统安全性能。
52.此外，于机架上还设有若干承托辊4，以对进出容纳空间201的极片1构成承托，并且还可对极片1进行导向作用。在此需要说明的是，极片1的输送方式和极片输送装置的结构可参照现有技术，在此不再详述。
53.本实施例的主要改进点在于，于各承托辊4内分别设有冷却液流通通道 401，其沿承托辊4的长度方向贯通布置，以和外部供水装置连通。作为对该结构的进一步限定，冷却液流通通道401内优选通入温度较低的冷水，且较佳的实施方式中，进水温度控制在5℃
‑
7℃，出水温度以不超过12℃为宜，以通过降低承托辊4温度，而对承托的极片1起到较好的降温效果。
54.为了进一步防止发生危险，于各承托辊4的表面分别包覆有绝缘保护层 402。本实施例中，绝缘保护层402优选采用特氟龙材质制成，其基本包覆于承托辊4的整个外周面上，以使承托辊4经由绝缘保护层402与极片1接触，从而有效防止产生静电。
55.本实施例中的极片模切系统还包括模切装置，且模切装置主要包括设于容纳空间201内的模切组件3。如图3所示的，模切组件3主要包括上模和下模，上模和下模分置于极片1的上下两侧，且因承接于外部驱动部的驱动，上模和下模可相对运动，而于惰性气体保护下对极片1进行模切。该结构中，上模和下模的安装方式和驱动方式均可参照现有技术，本实施例不再详述。
56.具体结构上，如图4所示的，上模包括上模本体301，以及固设于上模本体301上的上刀303。于上模本体301内设有可使外部冷却液流经的上模冷却通道，本实施例中不对上模冷却通道的形状进行具体限定，其具体可为蛇形或其他形状，并尽量延长于上模本体301上的长度，且增大于上模本体301上的通道体积，还需尽可能的靠近于上刀303的安装部位
布置，以起到较好的冷却效果。
57.该结构中，上模冷却通道具有位于同一侧的上模进口3011和上模出口 3012，外部供水装置的冷却水可自上模进口3011进入上模冷却通道，并可自上模出口3012从上模冷却通道中流出。不过在此需要限定的是，上模进口3011 处的进水温度优选为5
‑
7℃，上模出口3012处的出水温度优选为不超过12℃，以保证对上模本体301的冷却效果。
58.此外，作为一种优选的可行的实施方案，于上模本体301的四角还设有导柱套筒3015，以与下述的导柱3025插接配合，起到导向作用。上模本体301 还具有上模贴合面3013，其可与下述的下模贴合面3023贴合。
59.于上模贴合面3013上设有四个上模排气孔3014，其均可连通上模贴合面 3013和容纳空间201，从而可在上模和下模合模过程中起排气使用，有利于顺利合模。该结构中，上模排气孔3014的数量除了可为四个，当然还可为其他数量，如其可为三个、五个等。此外，于上模贴合面3013上还成型有四个定位柱 3016，以与下述的定位孔3026插接配合。
60.如图5所示的，下模的结构与上模的结构类似，下模包括下模本体302，以及固设于下模本体302上的下刀304。于下模本体302内设有可使外部冷却液流经的下模冷却通道，下模冷却通道具有位于自身同一侧的下模进口3021 和下模出口3022，下模冷却通道于下模本体302内的布置方式类似于上模冷却通道于上模本体301内的布置方式，本实施例不再详述。
61.下模本体302和上模本体301的主要区别在于，对应于上模本体301上的导柱套筒3015，于下模本体302上成型有导柱3025，且导柱3025和导柱套筒 3015一一对应设置。此外，对应于上模本体301上的定位柱3016，于下模本体302上成型有定位孔3026，且定位孔3026和定位柱3016一一对应设置。
62.本实施例中，于下模本体302上成型有下模贴合面3023，在外部驱动部的驱动作用下，上模和下模可相对运动而合模，并且上模贴合面3013可与下模贴合面3023贴合相接。于下模贴合面3013上亦成型有下模排气孔3024，其可连通下模贴合面3023和容纳空间201，从而在上模和下模合模过程中排出两者之间的气体，有利于两者顺利合模。
63.如上结构中，于上模本体301和下模本体302上均设置有冷却通道，具有较好的冷却效果，除此之外，当然还可仅于上模本体301上设置上模冷却通道，或者仅于下模本体302上设置下模冷却通道，只是如此冷却效果相对较差。
64.此外，上述结构中上模本体301和下模本体302上均设置有排气孔，更有利于两者顺利合模，除此之外，当然还可仅于上模本体301上设置上模排气孔 3014，或者仅于下模本体302上设置下模排气孔3024。
65.作为对如上结构的进一步限定，如上结构中，上刀303和下刀304均采用陶瓷材质制成，以可有效防止模切过程中产生静电，至于上刀303和下刀304 的具体形状和结构，仍参照现有技术即可。
66.同时，本实施例还涉及一种基于如上极片模切系统的极片模切方法，其先对极片1进行吹离子风处理后，再将极片1输送至具有惰性气体的容纳空间201 内进行模切，输送过程中承托极片1的承托辊4均通入冷却液进行冷却处理，上模本体301和下模本体302内也通入冷却液进行冷却处理，且上刀303和下刀304均选用陶瓷刀，通过如上结构的设置，可使预锂后的极片1模切速度≥ 280片/分钟，模切毛刺的纵向尺寸和横向尺寸均≤15μm。
67.本实施例的极片模切系统和极片模切方法，可有效保证预锂后极片1模切及再加工过程中的安全，可以使预锂后的极片1在不降速的情况下安全顺利的模切，既可保证安全模切，又可保证加工效率和质量，而有着较好的实用性。
68.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种极片模切系统，其特征在于包括：机架，于所述机架上设有具有容纳空间(201)的模切仓(2)，且所述模切仓(2)的两侧分别开设有可使极片(1)被输送至所述容纳空间(201)内的极片进口(202)，以及可使所述极片(1)自所述容纳空间(201)内输出的极片出口(203)；气体供应装置，相对于所述机架定位设置，并被配置为可向所述容纳空间(201)中供应惰性气体；模切装置，包括设于所述容纳空间(201)内的模切组件(3)，所述模切组件(3)包括上模和下模，且因承接于外部驱动部的驱动，所述上模和所述下模可相对运动，以于惰性气体保护下对所述极片(1)进行模切。2.根据权利要求1所述的极片模切系统，其特征在于：所述上模包括上模本体(301)，以及固设于所述上模本体(301)上的上刀(303)，所述下模包括下模本体(302)，以及固设于所述下模本体(302)上的下刀(304)，且所述上刀(303)和所述下刀(304)均采用陶瓷材质制成。3.根据权利要求2所述的极片模切系统，其特征在于：于所述上模本体(301)内设有可使外部冷却液流经的上模冷却通道，和/或于所述下模本体(302)内设有可使外部冷却液流经的下模冷却通道。4.根据权利要求2所述的极片模切系统，其特征在于：所述上模本体(301)具有上模贴合面(3013)，且所述下模本体(302)具有可因所述外部驱动部的驱动而与所述上模贴合面(3013)贴合的下模贴合面(3023)，于所述上模本体(301)上设有以连通所述上模贴合面(3013)和所述容纳空间(201)的上模排气孔(3014)，和/或于所述下模本体(302)上设有以连通所述下模贴合面(3023)和所述容纳空间(201)的下模排气孔(3024)。5.根据权利要求1所述的极片模切系统，其特征在于：于所述机架上设有去离子风机(5)，且所述去离子风机(5)被配置为对输送进所述容纳空间(201)前的所述极片(1)进行吹离子风处理。6.根据权利要求1所述的极片模切系统，其特征在于：于所述机架上设有以对进出所述容纳空间(201)的所述极片(1)构成承托的若干承托辊(4)，并于各所述承托辊(4)内分别设有沿自身长度方向贯通布置的冷却液流通通道(401)。7.根据权利要求6所述的极片模切系统，其特征在于：于各所述承托辊(4)的表面分别包覆有绝缘保护层(402)。8.根据权利要求1
‑
7中任一项所述的极片模切系统，其特征在于：于所述气体供应装置和所述容纳空间(201)的连通管路上设有调压阀。9.根据权利要求8所述的极片模切系统，其特征在于：于所述模切仓(2)上设有以检测所述容纳空间(201)和外界大气压之间压差的压差检测单元。10.一种极片模切方法，其特征在于：该方法包括对极片(1)进行吹离子风处理后，将所述极片(1)输送至具有惰性气体的容纳空间(201)内进行模切。
技术总结
本发明提供了一种极片模切系统和方法，本发明的极片模切系统包括机架，和设于机架上的模切仓，模切仓具有容纳空间，且两侧分别开设有极片进口和极片出口；相对于机架定位设置有气体供应装置，其用于向容纳空间中供应惰性气体；于容纳空间内还设有模切组件，其包括上模和下模，且上模和下模可相对运动，以于惰性气体保护下对极片进行模切。本发明所述的极片模切系统，通过设置模切仓，并在模切仓的容纳空间内通入惰性气体，且将模切组件设置于容纳空间，如此可在惰性气体保护下模切极片，在模切过程中，可有效防止因模切刀具温度升高导致发生起火事故，从而可降低设备操作的危险系数，提升设备的安全性能，并可提高模切速度。并可提高模切速度。并可提高模切速度。


技术研发人员：马毅 丁亚男 杨树涛
受保护的技术使用者：蜂巢能源科技有限公司
技术研发日：2021.03.29
技术公布日：2021/6/24