一种超薄锂带辊轧收卷装置及方法与流程

本发明涉及金属锂压延加工，具体为一种超薄锂带辊轧收卷装置及方法。

背景技术：

1、随着电池技术的发展，锂电池因其高能量密度、长循环寿命和广适用温度范围等优点被广泛应用于航空航天、计算机、移动通讯设备和电动汽车等领域。为了进一步提高锂电池的能量密度，采用金属锂作为负极材料来替换传统的碳材料负极成为一种重要的发展方向。金属锂的理论容量为3860mah/g，而传统石墨负极的理论容量仅为372mah/g，金属锂具有十倍于石墨的理论容量和最负的电势，为高能量密度电池的最终解决方案之一。

2、目前，制备超薄锂带（50um以下）时，为防止锂带粘连，保障锂带运输和使用环节的需求，通常会给锂带附上衬膜辅助辊轧及隔离膜辅助收卷。其中主流的方式采用张力传感器检测锂带和隔膜的张力，通过控制锂带和膜的恒定张力来控制收卷机构的输出转矩。其中存在一个问题，调控膜或者锂带的张力时，因其共同被同一收卷机构收卷，保护膜受力变化会通过收卷机构传导至锂带，锂带受力变化也会通过收卷机构传导至保护膜。整个系统运行至稳定状态需要金属锂带和保护膜达到博弈平衡。特别是在20um以下的金属锂带的压延生产过程中极易在博弈期间造成金属锂带断裂、拉伤。这并不符合保护膜保护金属锂带的初衷。因此，亟需一种超薄锂带辊轧收卷装置及方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种超薄锂带辊轧收卷装置及方法，通过精确控制锂带速度和保护膜速度，控制金属锂带的速度微小于保护膜的速度，同时控制保护膜与收卷装置线速度一致。使金属锂带在收卷过程中张力大幅下降（10g以内），整体受力情况从失控的博弈方式改为定向保护金属锂带。从根本上避免了锂带在收卷过程中的断裂、拉伤情况。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种超薄锂带辊轧收卷装置，包括：背板，所述背板从上至下依次安装有上衬膜收放装置、锂带收放装置和下衬膜收放装置，所述下衬膜收放装置的右侧还设置有隔离膜放卷装置，所述上衬膜收放装置和下衬膜收放装置上均设置有pet离型膜，所述锂带收放装置上设置有加工锂带，所述隔离膜放卷装置上设置有bopp保护膜，所述加工锂带从锂带收放装置上经过上衬膜收放装置和下衬膜收放装置与bopp保护膜相互贴合。

4、进一步地，所述上衬膜收放装置包括上衬膜放卷装置、上轧辊、第一张力感应辊、测速辊和上衬膜收卷装置，所述pet离型膜从衬膜放卷装置依次经过上轧辊、第一张力感应辊、测速辊收入至上衬膜收卷装置。

5、进一步地，所述下衬膜收放装置包括下衬膜放卷装置、下轧辊和下衬膜收卷装置，所述pet离型膜从下衬膜放卷装置经过下轧辊收入至下衬膜收卷装置。

6、进一步地，所述锂带收放装置包括锂带放卷装置、第四张力感应辊、第一夹紧控速装置、激光测厚装置、ccd检测装置、第三张力感应辊和锂带收卷装置，所述加工锂带从锂带放卷装置依次经过第四张力感应辊、上衬膜收放装置、下衬膜收放装置、第一夹紧控速装置、激光测厚装置、ccd检测装置，并通过第三张力感应辊与bopp保护膜贴合收入至锂带收卷装置。

7、进一步地，所述隔离膜放卷装置包括保护膜放卷装置、第二张力感应辊和第二夹紧控速装置，所述bopp保护膜从保护膜放卷装置经过第二张力感应辊和第二夹紧控速装置收入至锂带收放装置。

8、一种超薄锂带辊轧收卷装置的安装方法，

9、步骤1：准备pet离型膜、加工锂带和bopp保护膜；

10、步骤2：将一卷pet离型膜安装在上衬膜放卷装置上，牵引pet离型膜经过上轧辊中间，再通过导轮经过第一张力感应辊和测速辊连接到上衬膜收卷装置上；

11、步骤3：将另一卷pet离型膜安装在下衬膜放卷装置上，牵引pet离型膜经过下轧辊中间连接到下衬膜收卷装置上；

12、步骤4：将bopp保护膜安装在保护膜放卷装置上，牵引bopp保护膜依次经过第二张力感应辊、第二夹紧控速装置和第三张力感应辊连接至锂带收卷装置上；

13、步骤5：将加工锂带安装在锂带放卷装置上，经过第四张力感应辊后牵引加工锂带通过pet离型膜穿过上轧辊和下轧辊，再依次经过第一夹紧控速装置、激光测厚装置、ccd检测装置，并通过第三张力感应辊贴合在bopp保护膜表面，最后收入到锂带收卷装置中；

14、步骤6：分别设定轧辊位置参数、转动和顶出速度的参数；

15、分别设定第一张力感应辊、第二张力感应辊、第三张力感应辊和第四张力感应辊的参数；

16、分别设定上衬膜放卷装置、下衬膜放卷装置、锂带放卷装置和保护膜放卷装置的参数；

17、分别设定上衬膜收卷装置、下衬膜收卷装置和锂带收卷装置的参数；

18、分别设定第一夹紧控速装置的速度比和第二夹紧控速装置的速度比；

19、步骤7：开机运行持续性进行超薄锂带压延收卷作业。

20、本发明的有益效果在于：

21、1、采用双速差控速模式，将超薄锂带收卷张力控制在10g以内，大幅降低20um以下极薄锂带所受拉伸载荷，消除原有张力相互博弈带来的拉伤、断裂缺陷，显著提升超薄金属锂带成品良率，真正实现保护膜隔离防护锂带的设计初衷。

22、2、锂带始终处于微松弛状态，避免收卷过程中锂带内部产生残余拉伸应力，后续分切、辊压、电芯装配工序不易出现锂箔形变、裂纹，稳定超薄锂带产品品质一致性。

23、3、摒弃传统单收卷转矩恒张力控制方案，分开精准调控锂带与保护膜独立线速度，消除保护膜与锂带间受力相互传导、互相干扰的耦合效应，无需等待两种材料张力博弈平衡即可快速进入稳定运行状态，解决系统启停、调速阶段受力紊乱难题。

24、4、保护膜线速度与收卷装置完全匹配，仅通过设定锂带略低于保护膜的固定速度差形成定向受力关系，受力逻辑由双向对抗博弈转变为保护膜单向承力、缓冲保护锂带，受力调控逻辑简单可控。

25、5、设备在启动、变速、停机阶段无张力波动冲击，系统快速达到稳定工况，减少等待张力平衡的空耗时长，提升超薄锂带压延、复合收卷整条产线连续生产效率。

26、6、降低锂带频繁断带造成的停机清理、穿带、废料损耗，减少设备频繁启停损耗，延长辊轴、张力传感器、收卷电机等零部件使用寿命，降低设备运维成本与原料损耗成本。

27、7、适配50um以下全规格超薄锂带，尤其对20um及以下超软极薄金属锂带具备优异适配性，兼容bopp保护膜和pet离型膜两类主流隔离保护膜，通用性强，可直接配套现有锂带压延复合产线改造使用。

28、8、收卷成品锂带卷层间贴合均匀、无拉伸变形、无局部应力集中，卷料平整度更高，便于后续工序放卷加工，减少二次加工缺陷。

1.一种超薄锂带辊轧收卷装置，其特征在于，包括：背板（1），所述背板（1）从上至下依次安装有上衬膜收放装置、锂带收放装置和下衬膜收放装置，所述下衬膜收放装置的右侧还设置有隔离膜放卷装置，所述上衬膜收放装置和下衬膜收放装置上均设置有pet离型膜，所述锂带收放装置上设置有加工锂带，所述隔离膜放卷装置上设置有bopp保护膜，所述加工锂带从锂带收放装置上经过上衬膜收放装置和下衬膜收放装置与bopp保护膜相互贴合。

2.根据权利要求1所述的一种超薄锂带辊轧收卷装置，其特征在于，所述上衬膜收放装置包括上衬膜放卷装置（14）、上轧辊（18）、第一张力感应辊（2）、测速辊（3）和上衬膜收卷装置（4），所述pet离型膜从衬膜放卷装置依次经过上轧辊（18）、第一张力感应辊（2）、测速辊（3）收入至上衬膜收卷装置（4）。

3.根据权利要求1所述的一种超薄锂带辊轧收卷装置，其特征在于，所述下衬膜收放装置包括下衬膜放卷装置（16）、下轧辊（19）和下衬膜收卷装置（13），所述pet离型膜从下衬膜放卷装置（16）经过下轧辊（19）收入至下衬膜收卷装置（13）。

4.根据权利要求1所述的一种超薄锂带辊轧收卷装置，其特征在于，所述锂带收放装置包括锂带放卷装置（15）、第四张力感应辊（17）、第一夹紧控速装置（5）、激光测厚装置（11）、ccd检测装置（12）、第三张力感应辊（6）和锂带收卷装置（7），所述加工锂带从锂带放卷装置（15）依次经过第四张力感应辊（17）、上衬膜收放装置、下衬膜收放装置、第一夹紧控速装置（5）、激光测厚装置（11）、ccd检测装置（12），并通过第三张力感应辊（6）与bopp保护膜贴合收入至锂带收卷装置（7）。

5.根据权利要求1所述的一种超薄锂带辊轧收卷装置，其特征在于，所述隔离膜放卷装置包括保护膜放卷装置（10）、第二张力感应辊（9）和第二夹紧控速装置（8），所述bopp保护膜从保护膜放卷装置（10）经过第二张力感应辊（9）和第二夹紧控速装置（8）收入至锂带收放装置。

6.一种超薄锂带辊轧收卷装置的安装方法，其特征在于，