一种用于锂电池复合隔膜加工的涂布装置及方法

本发明涉及锂电池复合隔膜生产，具体是一种用于锂电池复合隔膜加工的涂布装置及方法。

背景技术：

1、随着动力锂电池能量密度与安全性能要求的持续提升，复合隔膜作为锂电池的核心绝缘构件，其表面陶瓷涂层的涂布均匀性、结合强度及边缘形貌直接决定电池的安全防护能力与循环使用寿命。狭缝挤出涂布是当前隔膜陶瓷涂层的主流制备工艺，涂布模头的模唇结构是调控浆料出料分布、决定涂层成型质量的核心部件。

2、现有常规锂电池隔膜涂布设备普遍采用单一平直结构的模唇，模唇沿幅宽方向出料间隙均匀一致，浆料整体呈等流量均质出料。该结构在低速、薄涂工况下可满足基本成型需求，但在高速量产、大宽幅涂布场景下，逐渐暴露出难以克服的技术局限，已无法适配高端锂电池复合隔膜的高品质量产要求。

3、现有技术产生的问题如下：

4、隔膜在高速传输过程中受张力牵引与浆料表面张力双重作用，涂层边缘易发生收缩；而平直模唇流量沿幅宽均匀分布，无法针对性提升边缘出料量以补偿收缩效应，高速生产中易出现边缘薄边、断边、露基材等缺陷，产品良率偏低；

5、受狭缝涂布流体力学固有特性影响，模腔端部流体侧向阻力小于中部，天然存在边缘流量放大效应；平直模唇无法从出料端对流量分布进行反向调控抵消，导致涂层边缘形成断崖式凸起厚边，不仅全幅厚度均匀性差、后续分切裁边损耗大，还会造成厚边位置固化应力高度集中，分切后易出现陶瓷颗粒掉粉、边缘毛刺、涂层翘边等问题，严重影响隔膜使用性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决现有采用单一平直模唇的锂电池隔膜涂布设备，既无法补偿隔膜高速传输时因张力与浆料表面张力作用产生的边缘收缩，易出现薄边、断边、露基材缺陷，也不能抵消狭缝涂布固有的边缘流量放大效应，易形成断崖式厚边并引发裁边损耗高、应力集中导致掉粉翘边等问题，严重制约产品良率与隔膜使用性能的问题，提供一种用于锂电池复合隔膜加工的涂布装置及方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于锂电池复合隔膜加工的涂布装置，包括：

3、隔膜涂布加工装置以及安装在所述隔膜涂布加工装置涂料部位的第一涂布模头；

4、阶梯辅助器，位于所述第一涂布模头的内侧，用于将一次涂布分割成三次涂布成型，所述阶梯辅助器包括设置在所述第一涂布模头内侧的第二涂布模头与第三涂布模头，且所述第一涂布模头、第二涂布模头与所述第三涂布模头呈阶梯式式分布，所述第三涂布模头的模唇靠近所述隔膜涂布加工装置内侧隔膜最近，所述第一涂布模头的模唇靠近所述隔膜涂布加工装置内侧隔膜最远。

5、作为本发明再进一步的方案：所述第三涂布模头的模唇部位呈拱形，使得物料流量呈两边多、中间少的分布状态，从而补偿隔膜在传输过程中因张力作用产生的边缘收缩效应。

6、作为本发明再进一步的方案：所述第二涂布模头的模唇呈凹陷形状，使得物料流量呈两边少、中间多的分布状态，抚平第一道涂层表面的细微竖纹、针孔等缺陷。

7、作为本发明再进一步的方案：所述第二涂布模头与所述第三涂布模头的模唇部位均设置成波浪形状的波浪模唇，配合所述第三涂布模头模唇部位呈拱形，使其将边缘“断崖式大流量出料”拆解为多级渐变出料，把单侧集中的厚边流量分散到多个齿峰-齿谷的渐变区间内，避免边缘浆料一次性大量堆积形成凸起流挂，配合所述第二涂布模头模唇部位呈凹陷形，将边缘“断崖式节流收窄”转化为多级渐变收料，避免间隙突然归零导致的边缘出料断续、缩边缺陷；通过齿峰的微量出料持续补充边缘浆料，在压低厚边的同时维持边缘液面稳定。

8、作为本发明再进一步的方案：所述第二涂布模头与所述第三涂布模头模唇部位均波浪形状的波浪模唇呈上下错位设置，配合所述第一涂布模头模唇部位部位呈平整状态，通过流量正负抵消形成平滑缓坡式边缘厚度分布，配合第三道平直模唇的表层均化兜底，可大幅降低裁边损耗，同时保障边缘出料连续性并减少裁边掉粉风险。

9、作为本发明再进一步的方案：所述第二涂布模头与所述第三涂布模头的内侧均设置有流量适配器，所述流量适配器包括分别开设在所述第二涂布模头与所述第三涂布模头内侧的直槽，所述第二涂布模头与所述第三涂布模头模唇部位均波浪形状的波浪模唇最低峰谷部位开设有与所述直槽相通的通孔。

10、作为本发明再进一步的方案：所述第一涂布模头的内侧固定连接有第一悬挂座，所述第一悬挂座的内侧转动连接有第一调节丝杆，且所述第一调节丝杆的一端贯穿至所述第一悬挂座的外部固定连接有第一旋钮，所述第二涂布模头螺纹连接在所述第一调节丝杆的外壁并还得连接在所述第一涂布模头的内侧，且所述第二涂布模头的两侧固定连接有第一限位块，所述第一涂布模头的内侧开设有与所述第一限位块相匹配的第一限位滑槽。

11、作为本发明再进一步的方案：所述第一涂布模头的内侧固定连接有第二悬挂座，所述第二悬挂座的内侧转动连接有第二调节丝杆，且所述第二调节丝杆的一端贯穿至所述第二悬挂座的外部固定连接有第二旋钮，所述第三涂布模头螺纹连接在所述第二调节丝杆的外壁，所述第三涂布模头的两侧固定连接有第二限位块，所述第一涂布模头的内侧开设有与所述第二限位块相匹配的第二限位滑槽。

12、本发明还公开了一种用于锂电池复合隔膜加工的涂布方法，采用上述一种用于锂电池复合隔膜加工的涂布装置，包括以下步骤：

13、s1、隔膜涂布加工装置上安装有用于对所述第一涂布模头、所述第二涂布模头与所述第三涂布模头内侧供料的供料器，所述第一涂布模头、第二涂布模头与所述第三涂布模头呈阶梯式式分布，将单次厚涂拆分为阶梯式三道薄层涂布，可通过分层实现浸润锚固、消边均化、表层精整的功能分工，既降低涂层溶剂残留与固化内应力，又能从源头抑制厚边缺陷、提升层间结合力，显著提升隔膜涂层的厚度均匀性与循环使用可靠性；

14、s2、所述第三涂布模头的模唇部位呈拱形，所述第二涂布模头的模唇呈凹陷形状，出料流量实现厚度互补抵消与边缘渐变消边，配合标号第一涂布模头的平直模唇完成表层均化精整，可同步提升涂层基材附着力、全幅厚度均匀性并降低裁边损耗，同时配合所述第二涂布模头与所述第三涂布模头模唇部位均波浪形状的波浪模唇呈上下错位设置，通过齿峰与齿谷的出料流量正负互补抵消，将传统断崖式厚边转化为平滑缓坡边缘，可降低裁边损耗并减少边缘应力集中导致的掉粉缺陷；

15、s3、在进行涂布的过程中所述第二涂布模头与所述第三涂布模头模唇部位均波浪形状的波浪模唇峰谷内侧的原料过多时会通过所述通孔进入到所述直槽内侧，流量过少时，会通过所述直槽从所述通孔内部流出，可抹平相邻齿间的微观流量波动，稳定边缘出料状态，同时减少齿谷死角积料结皮；

16、s4、根据不同涂布原料的厚度，工作人员可以分别旋转所述所述第一旋钮和第二旋钮，使得所述第一调节丝杆与所述第二调节丝杆转动，进而分别驱动所述第二涂布模头与所述第三涂布模头进行位置调节，以此调节所述第一涂布模头、所述第二涂布模头、所述第三涂布模头之间的间距，以此使得涂布能够适配不同厚度隔膜加工。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、1、本发明通过采用拱形、凹陷形与平直形相配合的差异化模唇结构替代传统单一平直模唇，可补偿隔膜高速传输的张力收缩、抚平涂布微观缺陷并从源头消解边缘厚边堆积，同步提升涂层基材附着力、全幅厚度均匀性与生产良率；

19、2、本发明通过呈拱形的第三涂布模头、呈凹陷形的第二涂布模头与呈平整状的第一涂布模头差异化协同配合，实现涂布流量正负互补、边缘收缩补偿与表层均化精整，可从源头消解厚边缺陷、抚平微观涂布瑕疵，同步提升涂层附着力、全幅厚度均匀性与生产良率；

20、3、本发明通过在第二涂布模头与第三涂布模头端部设置错位布置的波浪模唇，结合二者的异形廓形特性并搭配第一涂布模头的平直模唇完成表层精整，构建梯度边缘调控体系，可将突变式出料转化为多级渐变出料，通过流量正负抵消形成平滑缓坡式边缘，在保障边缘出料连续性的同时释放固化应力，有效降低裁边损耗与边缘掉粉缺陷；

21、4、本发明通过由直槽与通孔构成的流量适配器实现齿间浆料动态自平衡，配合第二悬挂座、第二调节丝杆与限位滑槽组成的微调机构精准调节第三涂布模头的位置，既稳定边缘出料状态、避免齿谷积料结皮，又可适配不同厚度隔膜的涂布需求，提升设备连续生产能力与工艺适配范围；

22、5、本发明通过由第一悬挂座、第一调节丝杆与对应限位滑槽组成的双组独立微调机构，分别驱动第二涂布模头与第三涂布模头平稳精准滑移，可灵活调节三组模头的阶梯排布间距，适配不同涂层厚度与浆料特性的涂布工况，有效拓宽工艺适配窗口，提升产品换型效率与涂布成型稳定性。