[发明专利]陶瓷轧辊水平平行锂电池极片轧膜机

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造锂离子电池极片的轧膜机，特别是陶瓷轧辊水平平行锂电池极片轧膜机。

背景技术

锂离子电池制造工艺中，极片轧膜是一道十分关键的工序，通常正、负材料涂层的厚度未经轧制前200um，轧制后100um左右，轧制后的极片要求厚度一致性、密度一致性，厚度一致性差，即形成多层累积的张力不一致，密度一致性差，即形成电解液的分布差异，直接关系到锂离子电池的性能，参照图11，现有的制造锂离子电池极片轧膜机由两只巨大轧辊上下排列安装，形成上轧辊y3a、下轧辊y3b，轧膜过程是，在上面的轧辊y3a压紧极片Qm，在下面的轧辊y3b为承载辊，托住极片Qm，在轧辊转动过程，极片Qm通过上下分布轧辊的间隙，间隙的尺寸，是依据设计极片的面密度来确定，但是，这种上下分布轧辊的间隙，存在轧辊两端轴承的径向游隙的不确定性，通常轴径100mm至120mm的轴承游隙18um～48um，也就说轧辊轴承游隙18um～48um范围内浮动，由于轧辊重力作用，轧辊轴心线下沉，其下沉的范围就是轴承游隙的范围，当在下面的轧辊y3b承载的极片Qm厚度或密度不同时，在上面的轧辊y3a的重力因素被抵消或部分抵消，这种抵消重力的作用，导致在上面的轧辊y3a向上浮动，其浮动范围是轴承游隙和极片Qm的厚度和密度综合因素，当涂布的极片Qm厚薄不匀时，轧辊的间隙总是在轴承游隙范围内跳动变化，跳动幅度是上位轧辊的轴承游隙18um～48um以及极片Qm的密度承载力和厚度的变化，是随机的，轧辊两端轴承的轴承游隙并不能保持两支轧辊是完全平行，这种轧辊两端轴承游隙并不能保持一致时，造成轧膜在宽度方向分布厚度不一致或密度不一致，现有的轧辊上下分布结构的突出缺陷是，两轧辊间隙并没有被约束在精确范围内，一般而言，锂离子电池的正极极片厚度设计范围是100um～150um之间，负极在80um～120um之间，如果要求误差小于10％，也就是正极10um～15um，负极8um～12um，显然，由于轴承游隙和轧辊重力因素所决定现有的轧辊上下排列结构的轧膜机不能达到这一要求。

现有的轧膜机还存在上下轧辊真实间隙无法检测的问题，现有的轧膜机轧辊上下排列结构，由于轧辊重力因素，轧辊在轴承游隙范围内轴心下沉，由于轧辊轴心下沉，停机状态测得两轧辊间隙与工作状态实际间隙并不一致，非工作状态时，上轧辊悬挂状态，测得的间隙是，轴心下沉的数据，工作状态时，极片Qm填充在上下轧辊的间隙中，使上轧辊向上浮动，上轧辊向上浮动的距离与极片Qm厚度和密度有关，所于，现有的轧膜机还存在上下轧辊真实间隙无法检测，但是，要达到真正控制锂离子电池极片Qm质量的目的，需要控制的是工作状态的真实间隙，现有的轧膜机尚不具有工作状态的真实间隙的检测和控制功能。

现有的轧膜机还存在轴承失效的危险，现有的轧膜机轧辊上下排列结构，轧膜机由于轧辊重力因素，轧辊在轴承游隙范围内轴心下沉，造成轴承内部负荷分布不均，承载滚子数目减少，轴承下部中央滚子上的负荷最大，轴承承受径向负荷后，表现为半圈滚动体承轴承工作，径向游隙与负荷分布有很大的影响，以常用的轧膜机轧辊直径800mm，辊长700mm为例，这种单辊重量在3.5吨以上，轴承承受径向重力负荷后，表现为半圈滚动体承重，因此，引起润滑不良引起的发热，最终导致轴承内部游隙非圆效应，从而发生内部加载而造成轴承失效。

现有的扎膜机还存在轧辊磨损，维修难的问题，现有扎膜机采用Cr2系列高合金冷轧辊钢材质制造，由于锂离子极片Qm涂层是微米或是纳米粒子金属氧化物或其它氧化物颗粒与胶体组成，轧辊表面粗糙度对轧膜影响十分突出，粗糙度越大粘料现象越严重，因此，轧辊表面粗糙度要求十分严格，通常轧辊辊面粗糙度需要精磨加工达到Ra≤0.4，为了提高轧辊耐用性需要将轧辊表面进行淬火，Cr2系列高合金冷轧辊钢材质淬火后轧辊表面硬度最大达到HRC≥65，由于轧辊表面与锂离子极片Qm涂层是微米或是纳米粒子的硬对硬的研压，这些微米或是纳米粒子产生的磨损效应十分明显，越是小尺寸的粒子，造成的磨损越是显著，辊面粗糙度Ra≤0.4很块被极片Qm粒子磨损所破坏，因此，经常需要重上磨床精磨加工，以常用的轧膜机轧辊直径800mm，辊长700mm为例，这种单辊重量在3.5吨以上的轧辊重复加工时，无论是装卸、搬运、机床装夹都十分困难，每上一次磨床精加工，每次耗费数万元费用。

发明内容