一种张力辊和极片辊压设备的制作方法

1.本实用新型涉及电池制造技术领域，尤其涉及一种张力辊和极片辊压设备。


背景技术：

2.锂离子电池是一种新型的绿色化学电源，与传统的镍镉电池、镍氢电池相比具有电压高、寿命长和能量密度大的优点，且随着锂电池技术的不断更新和发展，其质轻、高容、长寿命的优点逐渐得到消费者的青睐。
3.在锂离子电池的制备工艺中，辊压是指在一定的辊缝和压力下将涂布后的极片辊压至设计要求的厚度的过程，是电芯制造过程中很关键的一道工序。
4.目前，由于极片两侧待切割成极耳的空箔区20没有涂覆活性物质，如图1所示，这导致在辊压过程中，空箔区20与涂覆区10的延展率会不相同，从而容易发生断带情况。为了解决这一问题，如图2所示，业界一般在上、下辊压辊60的基础上，再使用多个张力辊30将空箔区20拉伸，以使空箔区20和涂覆区10的延展率相同，从而避免断带。除此之外，还会设置张力隔断辊40和张力探测器50，其中，张力隔断辊40是用于避免拉力分散，使得极片只在张力辊30处拉伸，在张力隔断辊40前/后还是正常的小张力，而张力探测器50则是用于探测张力。
5.然而，随着人们对锂离子电池能量密度需求的不断增加，极片的涂布厚度与宽度都在增加，这对辊压工序提出了新的挑战。为了保证极耳与转接片的过流面积，需要将极耳的宽度增大，但是宽度增大会使得张力辊30对空箔区20的拉伸不均匀，往往是空箔区20对应极耳根部的位置受张力较大，而空箔区20对应极耳边缘的位置则张力较小，很难得到拉伸。相对于涂覆区而言，空箔区的厚度要小得多，辊面与空箔区得不到贴合，从而空箔区20在张力作用下呈收缩状态，箔材出现滞后行进方向的斜纹，如图3所示。
6.因此，需要对现有技术进行改进。
7.以上信息作为背景信息给出只是为了辅助理解本公开，并没有确定或者承认任意上述内容是否可用作相对于本公开的现有技术。


技术实现要素：

8.本实用新型提供一种张力辊和极片辊压设备，以减少辊压过程中极片空箔区斜纹问题的发生。
9.为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：
10.第一方面，本实用新型提供一种张力辊，用于对极片进行拉伸展平，所述极片包括涂覆区，所述涂覆区的两侧中的至少一侧邻接设置有空箔区，所述张力辊包括辊体；
11.所述辊体的中部与所述涂覆区接触；
12.所述辊体的两个端部中的至少一个端部设置有拉伸部，所述拉伸部与所述空箔区接触，以给所述空箔区提供向外的拉伸力。
13.进一步地，所述张力辊中，所述涂覆区的两侧均邻接设置有所述空箔区；
14.所述辊体的两个端部均设置有所述拉伸部；
15.两个所述拉伸部之间的间隔距离等于两个所述空箔区之间的间隔距离。
16.进一步地，所述张力辊中，在垂直于所述极片传送方向的方向上，所述拉伸部的宽度大于所述空箔区的宽度。
17.进一步地，所述张力辊中，所述拉伸部与所述辊体一体成型或分体式连接。
18.进一步地，所述张力辊中，所述拉伸部为螺纹状凸起；
19.所述螺纹状凸起的螺纹在与对应的所述空箔区接触时，在沿所述极片传送的方向上朝外倾斜。
20.进一步地，所述张力辊中，所述拉伸部为螺纹状粘贴层；
21.两个所述螺纹状粘贴层的螺纹在与对应的所述空箔区接触时，在沿所述极片传送的方向上朝外倾斜。
22.进一步地，所述张力辊中，所述螺纹的螺纹牙型为三角形、矩形、梯形和锯齿形中的任意一种。
23.进一步地，所述张力辊中，所述螺纹为单线螺纹或多线螺纹。
24.进一步地，所述张力辊中，所述螺纹的小径与所述辊体的直径相同，所述螺纹的大径比小径大50μm-300μm。
25.第二方面，本实用新型提供一种极片辊压设备，包括如上述第一方面所述的张力辊。
26.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
27.本实用新型提供的一种张力辊和极片辊压设备，包括辊体和设置在辊体端部的拉伸部，拉伸部与极片的空箔区接触，以给空箔区提供向外的拉伸力，使得极片的空箔区与涂覆区的延展趋于一致，可减少空箔区的打皱、斜纹问题，提高极片的生产品质。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
29.图1是极片的结构示意图；
30.图2是现有的解决空箔区与涂覆区延展率不同问题的技术方案的结构示意图；
31.图3是极片宽度增加后现有技术存在的缺陷的示意图；
32.图4是本实用新型实施例一提供的张力辊的结构示意图；
33.图5是本实用新型实施例一提供的张力辊的截面示意图；
34.图6是本实用新型实施例一提供的张力辊和极片的截面示意图。
35.图7是本实用新型实施例一提及的拉伸部切线的方向与极片的前进方向一致的示意图；
36.图8是本实用新型实施例一提及的三角形的螺纹牙型的示意图；
37.图9是本实用新型实施例一提及的矩形的螺纹牙型的示意图；
38.图10是本实用新型实施例一提及的梯形的螺纹牙型的示意图；
39.图11是本实用新型实施例一提及的锯齿形的螺纹牙型的示意图；
40.图12是本实用新型实施例一提及的在向外拉伸力作用下拉伸展平的空箔区的示意图。
41.附图标记：
42.辊体1，拉伸部2；
43.涂覆区10，空箔区20，张力辊30，张力隔断辊40，张力探测器50，辊压辊60。
具体实施方式
44.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。此外，本领域普通技术人员可知，随着技术发展和新场景的出现，本技术实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
45.在本技术的描述中，需要理解的是，除非另有定义，本技术所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。此外，使用的任何术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
46.另外，为了更好的说明本技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本技术同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本技术的主旨。
47.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
48.实施例一
49.有鉴于上述现有的极片辊压技术存在的缺陷，本技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以希望创设能够解决现有技术中缺陷的技术，使得极片辊压技术更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。
50.本实用新型实施例提供一种张力辊，用于对极片进行拉伸展平，请再次参考图1，极片包括集流体箔片，集流体箔片沿宽度方向划分为涂覆有活性物质的涂覆区10和未涂覆活性物质的空箔区20；具体地，涂覆区10的两侧中的至少一侧邻接设置有空箔区20，即，一方面可以是涂覆区10的一侧邻接设置有空箔区20，另一方面也可以是涂覆区10的两侧均邻接设置有空箔区20，图1以后者为例进行示出。
51.可以理解的是，当极片为正极极片时，集流体箔片优选采用铝箔制成，涂覆区10上涂覆的活性物质为正极活性物质。当极片为负极极片时，集流体箔片优选采用铜箔制成，涂覆区10上涂覆的活性物质为负极活性物质。
52.另外，作为正极的集流体箔片或作为负极的集流体箔片还可以采用其它能够为正、负极放电的材料制成，且由于集流体箔片的设置、活性物质的设置等均在现有技术中已多有实现，也不是本方案设计的重点，在此不做深入的阐述。
53.请参考图4-6，张力辊包括圆柱形的辊体1，辊体1沿长度方向依次划分为端部、中部和另一端部；其中，辊体1的中部对应于涂覆区10设置，且与涂覆区10接触；辊体1的两个
端部中的至少一个端部设置有拉伸部2，拉伸部2对应于空箔区20设置，且与空箔区20接触，以给空箔区20提供向外的拉伸力。
54.可以理解的是，至于是辊体1的一个端部设置有拉伸部2，还是辊体1的两个端部均设置有拉伸部2，这需要对应极片上空箔区20的设置情况，即，当涂覆区10的一侧邻接设置有空箔区20时，对应地，只有辊体1的一个端部设置有拉伸部2；当涂覆区10的两侧都邻接设置有空箔区20时，对应地，辊体1的两个端部均设置有拉伸部2，图4-6以后者为例进行示出。
55.需要说明的是，针对现有技术中宽度增大的极片的空箔区20出现打皱和斜纹的问题，本实施例对张力辊进行了改进，具体是在张力辊的辊体1对应于空箔区20的端部上设置拉伸部2，由拉伸部2填补空箔区20与涂覆区10的厚度差距，以让拉伸部2代替辊体1端部的辊面与空箔区20贴合，以及由拉伸部2给与之接触的空箔区20一个向外的拉伸力，这个拉伸力的方向与空箔区20在张力作用下呈现的收缩方向相反，从而可使得空箔区20由原本的收缩状态变为展平状态，进而使得极片的空箔区20与涂覆区10的延展趋于一致，空箔区20对应极耳根部的位置与空箔区20对应极耳边缘的位置的张力也趋于一致，最终达到减少空箔区20的打皱、斜纹问题的目的，如图12所示，可以看到空箔区20的拉伸效果得到明显改善。
56.请再次参考图4，在本实施例中，当涂覆区10的两侧均邻接设置有空箔区20，辊体1的两个端部均设置有拉伸部2时，两个拉伸部2之间的间隔距离等于两个空箔区20之间的间隔距离。
57.需要说明的是，为了确保拉伸部2只对存在打皱、斜纹问题的空箔区20产生作用，从而确保在拉伸部2对空箔区20作用后，空箔区20与涂覆区10的延展趋于一致，空箔区20对应极耳根部的位置与空箔区20对应极耳边缘的位置的张力也趋于一致，本实施例要求两个拉伸部2之间的间隔距离为涂覆区10的宽度距离，也即等于两个空箔区20之间的间隔距离。
58.请再次参考图6，在本实施例中，在垂直于极片传送方向的方向上，拉伸部2的宽度大于空箔区20的宽度。
59.需要说明的是，在垂直于极片传送方向的方向上，拉伸部2的宽度即图6中的宽度l，空箔区20的宽度即图6中的宽度n，本实施例要求宽度l要大于宽度n，这是出于空箔区20的全部区域都能受到拉伸部2提供的拉伸力作用的考虑，可确保对空箔区20的拉伸展平效果。
60.示例性地，宽度l比宽度n大约100mm-500mm。
61.在本实施例中，拉伸部2与辊体1之间的连接结构，一方面可以是一体成型，另一方面可以分体式连接。对于一体成型和分体式连接的具体实施方式可以有很多种，本实施例分别以其中的一种对一体成型和分体式连接的具体实施方式进行介绍。
62.当拉伸部2与辊体1为一体成型时，拉伸部2可以为螺纹状凸起；
63.螺纹状凸起的螺纹在与对应的空箔区20接触时，在沿极片传送的方向上朝外倾斜。
64.需要说明的是，螺纹状凸起是由辊体1的端部向外凸设形成。
65.螺纹状凸起在转动时会与空箔区20相切，其切线的方向与空箔区20的前进方向(也即极片的前进方向)一致，如图7所示，此时只要再配合螺纹状凸起朝外倾斜的螺纹，就能使得当螺纹状凸起与空箔区20接触时，能够提供给空箔区20向外拉伸展平的拉伸力。
66.当拉伸部2与辊体1为分体式连接时，拉伸部2为螺纹状粘贴层；
67.螺纹状粘贴层的螺纹在与对应的空箔区20接触时，在沿极片传送的方向上朝外倾斜。
68.需要说明的是，螺纹状粘贴层是由铁氟龙、胶带等物质以螺纹状粘贴在辊体1的端部的方式形成。
69.同理，螺纹状粘贴层在转动时也会与空箔区20相切，且其切线的方向与空箔区20的前进方向(也即极片的前进方向)也一致，即如图7所示，此时只要再配合螺纹状粘贴层朝外倾斜的螺纹，就能使得当螺纹状粘贴层与空箔区20接触时，能够提供给空箔区20向外拉伸展平的拉伸力。
70.需要说明的是，不论是以上两种中的那种，其都具有一个特性，即螺纹的牙数越多，螺纹与空箔区20的接触面积就越大，在螺纹与空箔区20接触处的动摩擦因数以及接触时产生的压力均为不变值的情况下，螺纹与极片的接触面积越大，螺纹与空箔区20之间产生的摩擦力就越大，也即拉伸力越大。
71.但是，相比于一体成型的方式，分体式连接的方式的实用性更高。因为分体式连接可提高张力辊对不同类型和尺寸的极片的适应性，即通过将拉伸部2与辊体1设计为分体式的可拆卸连接，从而能够通过更改拉伸部2的宽度或位置来改变两个拉伸部2之间的间隔距离，实现对不同类型的极片的空箔区20进行拉伸展平的目的。
72.另外，可以理解的是，当辊体1的两个端部均设置有拉伸部2时，不论拉伸部2是螺纹状凸起还是螺纹状粘贴层，由于两个拉伸部2的螺纹在与对应的空箔区20接触时，在沿极片传送的方向上都是朝外倾斜的，这使得两个拉伸部2的的螺旋方向必然是相反的。
73.在本实施例中，螺纹的螺纹牙型可以为三角形、矩形、梯形和锯齿形中的任意一种。
74.需要说明的是，三角形的螺纹牙型如图8所示，矩形的螺纹牙型如图9所示，梯形的螺纹牙型如图10所示，锯齿形的螺纹牙型如图11所示。
75.可以理解的是，除了上述提及的形状外，螺纹的螺纹牙型还可以是其它形状，比如圆弧形。但不管是哪种形状，其都要满足能够给接触的空箔区20提供向外拉伸力这一条件。
76.在本实施例中，螺纹为单线螺纹或多线螺纹。
77.需要说明的是，螺纹按照螺旋线的数目不同，可分为单线螺纹和多线螺纹两种类型。其中，单线螺纹是沿一根螺旋线形成的螺纹，多线螺纹是沿两根以上的等距螺旋线形成的螺纹。
78.由于单线螺纹和多线螺纹都可应用于本实施例中的拉伸部2，这极大地提高了本实施例的适用范围。但需要注意的是，无论是单线螺纹还是多线螺纹，在本实施例中，它们的螺纹导程都是相同的。
79.在本实施例中，螺纹的小径与辊体1的直径相同，螺纹的大径比小径大50μm-300μm。
80.需要说明的是，螺纹的小径是指螺纹的最小极限直径，螺纹的大径是指螺纹的最大极限直径。由于拉伸部2是设置在辊体1上的，螺纹的小径固然会与辊体1的直径相同，而螺纹的大径则视极片的厚度而定，一般比小径大50μm-300μm。极片上，涂覆区10的厚度在100μm左右，空箔区20的厚度一般只有10μm。
81.请再次参考图1，在本实施例中，两相邻螺纹之间的距离p为3mm-10mm；
82.螺纹的倾斜角度θ为3
°‑
15
°
。
83.需要说明的是，可以通过对两相邻螺纹之间的距离p进行调节，以使拉伸部2转动时对空箔区20具有合适的拉伸作用力。
84.另外，可以理解的是，当螺纹的倾斜角度越小时，设置在拉伸部2上的螺纹的牙数就越多，反之，当螺纹的倾斜角度越大时，设置在拉伸部2上的螺纹的牙数就越少。
85.尽管本技术中较多的使用了辊体、拉伸部、涂覆区、空箔区、张力辊等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
86.本实用新型提供的一种张力辊，包括辊体和设置在辊体端部的拉伸部，拉伸部与极片的空箔区接触，以给空箔区提供向外的拉伸力，使得极片的空箔区与涂覆区的延展趋于一致，可减少空箔区的打皱、斜纹问题，提高极片的生产品质。
87.实施例二
88.本实用新型实施例提供一种极片辊压设备，包括如上述实施例一所述的张力辊，因此其也具有对应实施一中张力辊所能产生的有益效果，本实施例在此不予以一一赘述。
89.可以理解的是，极片辊压设备中除了包括张力辊之外，还包括其它结构设计，诸如辊压辊、张力隔断辊等，该些结构设计的具体作用是保证极片辊压设备的各功能正常工作，鉴于该些结构设计在现有技术中已多有实现，也不是本方案设计的重点，在此不做深入的阐述。
90.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，不同实施例中的特征任意组合也在本技术的保护范围内，也就是说，上述描述的多个实施例还可根据实际需要任意组合。
91.需要说明的是，上述所有附图均为本技术示例性的图示，并不代表产品实际大小。且附图中部件之间的尺寸比例关系也不作为对本技术实际产品的限定。
92.最后，应注意的是，以上所述，仅为本技术的部分实施例和实施方式，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想，本技术的保护范围不局限于此，任何熟知本领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种张力辊，用于对极片进行拉伸展平，所述极片包括涂覆区(10)，所述涂覆区(10)的两侧中的至少一侧邻接设置有空箔区(20)，其特征在于，所述张力辊包括辊体(1)；所述辊体(1)的中部与所述涂覆区(10)接触；所述辊体(1)的两个端部中的至少一个端部设置有拉伸部(2)，所述拉伸部(2)与所述空箔区(20)接触，以给所述空箔区(20)提供向外的拉伸力。2.根据权利要求1所述的张力辊，其特征在于，所述涂覆区(10)的两侧均邻接设置有所述空箔区(20)；所述辊体(1)的两个端部均设置有所述拉伸部(2)；两个所述拉伸部(2)之间的间隔距离等于两个所述空箔区(20)之间的间隔距离。3.根据权利要求1所述的张力辊，其特征在于，在垂直于所述极片传送方向的方向上，所述拉伸部(2)的宽度大于所述空箔区(20)的宽度。4.根据权利要求1所述的张力辊，其特征在于，所述拉伸部(2)与所述辊体(1)一体成型或分体式连接。5.根据权利要求1所述的张力辊，其特征在于，所述拉伸部(2)为螺纹状凸起；所述螺纹状凸起的螺纹在与对应的所述空箔区(20)接触时，在沿所述极片传送的方向上朝外倾斜。6.根据权利要求1所述的张力辊，其特征在于，所述拉伸部(2)为螺纹状粘贴层；所述螺纹状粘贴层的螺纹在与对应的所述空箔区(20)接触时，在沿所述极片传送的方向上朝外倾斜。7.根据权利要求5或6所述的张力辊，其特征在于，所述螺纹的螺纹牙型为三角形、矩形、梯形和锯齿形中的任意一种。8.根据权利要求5或6所述的张力辊，其特征在于，所述螺纹为单线螺纹或多线螺纹。9.根据权利要求5或6所述的张力辊，其特征在于，所述螺纹的小径与所述辊体(1)的直径相同，所述螺纹的大径比小径大50μm-300μm。10.一种极片辊压设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的张力辊。

技术总结
本实用新型涉及电池制造技术领域，公开了一种张力辊和极片辊压设备，用于对极片进行拉伸展平，极片包括涂覆区，所述涂覆区的两侧中的至少一侧邻接设置有空箔区，张力辊包括辊体；辊体的中部与涂覆区接触；辊体的两个端部中的至少一个端部设置有拉伸部，拉伸部与空箔区接触，以给空箔区提供向外的拉伸力。本实用新型提供的一种张力辊和极片辊压设备，可使得极片的空箔区与涂覆区的延展趋于一致，从而减少了空箔区的打皱、斜纹问题，提高了极片的生产品质。产品质。产品质。


技术研发人员：张斐
受保护的技术使用者：江苏正力新能电池技术有限公司
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/8/26