[发明专利]一种高效多极耳卷绕式电池制片设备有效
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【说明书】：
技术领域本发明涉及锂电池制备领域，特别涉及一种高效多极耳卷绕式电池制片设备。背景技术锂离子电池自其原形诞生以来，随着技术的不断进步，其性能较以前有了明显提高。就目前的化学二次电源来看，它具有无可替代的作用，特别是能源危机的到来和环境压力的日益增大，锂离子电池应用市场需求日益扩大，现已作为动力源应用于电动车领域。而作为电动车的动力源，锂离子电池面临高容量、高功率密度等方面的性能压力。研究结果表明多极耳结构的极片设计可以有效地降低内阻，提高放电倍率等，能极大地提高锂离子电池的多种性能，因此对于多极耳电池的制备技术成了一个可大幅提高锂离子动力电池性能的研究方向。多极耳电池目前常用的工艺为叠片式，但由于其制备工艺复杂、加工难度较高、设备精度要求高而很难高效率生产来满足电动车等领域的需求。常规的卷绕式单极耳电池有着一整套较成熟生产工艺和设备，随着激光切边技术等的发展，多极耳卷绕式电池成了一种可高效率生产的多极耳电池方向。现有多极耳卷绕式电池的极片加工一般由以下工序完成:两边留白式涂布，在集流体边缘预留极耳为通过激光切边得到多极耳极片。涂布完成进行辊压,辊压后分切,最后进行激光切边得到多极耳极片。这种生产效率较低，而且极片经辊压后有一定程度的延展变形，在进行切边时变形的极片在不同位置可能不一致，造成激光焦点位置不能刚好落在切片位置而导致切片不流畅有切不掉等问题出现。为了提高制片效率,多极耳制片设备进行了一定程度的发展，为提高涂布效率，可一次涂覆多条,对于动力电池来说极片的宽度比较宽，一般选择一次性涂四条极片的方式，这种涂布方式中间要预留两个宽度的留白区为后续分切后切边准备，较大的中间留白宽度增加了极片的加工难度，中间容易产生褶皱而影响后续激光切边质量。激光切边设备技术的发展也出现了先切边后分切的设备可一次加工两条极片，这种设备增加了加工效率的同时也对辊压后极片的质量有了更多的要求，极片的变形等问题将导致切边位置极片不齐整，边缘出现小弧度不齐整的现象。发明内容本发明的目的在于针对现有多极耳制片设备的不足，提供一种高效多极耳卷绕式电池制片设备，制片效率高、质量好。本发明是通过以下技术方案实现的，一种高效多极耳卷绕式电池制片设备，包括纠偏模块、激光切边模块、辊压模块和分切收卷模块，所述激光切边模块位于纠偏模块与辊压模块之间；所述激光切边模块包括激光器，所述激光器包括第一激光器、第二激光器、第三激光器以及第四激光器，常态时，所述第一激光器和第二激光器的激光点分别位于极片上敷料区的上边缘和下边缘，所述第三激光器和第四激光器的激光点分别位于极片下敷料区的上边缘和下边缘；所述分切收卷模块包括分切机构与收卷机构。优选的，所述第一激光器与第四激光器在极片走向垂直方向上有一定的距离D0，所述D0=极耳长度+2mm。优选的，所述激光切边模块还包括编码轮、导向轮、除尘器、下料口。优选的，其特征在于，所述分切结构使用的分切刀包括两片同轴且相互平行设置的圆形刀片，两片圆形刀片间通过连接杆连接，所述连接杆的长度可以调节。优选的，多极耳极片的制片流程为：按四条极片涂布方式涂覆后的极片在纠偏模块的作用下定位以固定位置进入激光切边模块；通过编码轮识别极片走动长度，确定激光器内激光移动时刻，在极片敷料区两侧留白区切出一定间隔的极耳；将激光切边后的极片在辊压模块中进行辊压处理；最后进入分切收卷模块，经分切刀分切后得4条多极耳极片,由收卷机构进行分开收卷，由此得到四卷多级耳卷绕式电池的极片。优选的，所述收卷机构包括两只收卷轮，收卷轮收卷方向相反，两只收卷轮上分别设置两只卷筒，分别对极耳方向相同的极片进行收卷。本发明的有益效果在于，一改传统的制片工序步骤，将激光切边工序提到辊压前，未经过辊压的极片平整度极好，能有效避免辊压后极片变形引起极片质量问题而造成的切边不畅的现象；激光器设置在辊压前可使极片切边后，两个极片之间产生了一定的间隙，使得辊压时不会因为极片的延展而相互影响造成极片不良，保证了辊压的顺畅进行，第一激光器与第四激光器的错位设置可使第四激光器有限利用第一激光切边后的废料进行另一极片的激光切边，减少了涂布时中间留白的预留宽度；分切敷料区设计在辊压后可避免切口位置辊压时出现的掉料现象；在辊压模块后设置分切收卷模块，可以有效利用前面的纠偏模块使分切位置更好的定位，采用两个分切刀的同轴独立设计能够确保辊压后的两条极片都能进行中分。本发明设备对现有的激光切边、辊压、分切等设备进行一体化整合，进行合理的工序安排，实现了高效、高质、低物耗的多极耳极片制备。附图说明图1为本发明的整体结构示意图；图2为图1中激光切边模块2的局部放大示意图；图3为本发明激光切边模块中激光器在常态时激光点的投影图；图4为本发明中未加工极片的俯视图；图5为本发明分切收卷模块中分切刀结构示意图；图6为本发明多极耳极片的制片流程图。具体实施方式下面，结合附图通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。同时参阅图1-4，一种高效多极耳卷绕式电池制片设备，包括纠偏模块1、激光切边模块2、辊压模块3和分切收卷模块4，其特征在于，所述激光切边模块2位于纠偏模块1与辊压模块之间；所述激光切边模块包括激光器25，所述激光器25包括编码轮21、导向轮22、除尘器23、下料口24、第一激光器251、第二激光器252、第三激光器253以及第四激光器254；如图3，箭头方向为极片走向方向，常态时，所述第一激光器251和第二激光器252的激光点分别位于极片上敷料区51的上边缘和下边缘，所述第三激光器253和第四激光器254的激光点分别位于极片下敷料区52的上边缘和下边缘；所述分切收卷模块4包括分切机构41与收卷机构42。工作状态时，所述第一激光器251和第二激光器252成对工作，具体为当识别到极耳裁切位时，第一激光器251激光点和第二激光器252激光点分别同时反向向极片外侧留白区走动切极耳长度和宽度后回到原点；第三激光器253与第四激光器254与上述工作状态相同。编码轮21实现极片极耳间隙尺寸的控制，导向轮22可以使极片保持水平以便激光焦点在极片上，除尘器23可以对激光切边室内产生的粉尘进行清理，减少粉尘对激光的漫反射造成的切片不良现象，下料口24排出切边后废料。本发明的激光切边模块2位于纠偏模块1和辊压模块3之间，有效利用传统辊压机现有的结构，在传统辊压机的纠偏模块1和辊压压轮之间增设激光切边平台，利用前置纠偏台将极片进行定向导向，有利于激光切边位置准确定位。具体的，第一激光器251与第四激光器254在极片走向垂直方向上有一定的距离D0，所述D0=极耳长度+2mm。激光切边模块2设置有4台激光器，按如图3所示的激光点的位置排布方式，其中第一和第四激光器错位安放，这种设计可以使两条极片的外凸极耳有效的共用中间留白区域，减少留白预留宽度，同时该工序下能将涂布的两条敷料区进行分开，避免后序辊压时极片的延展造成极片褶皱。具体实施时，如图5所示，分切收卷模块4的分切结构41所使用的分切刀包括两片同轴且相互平行的圆形刀片，两片圆形刀片间通过连接杆连接，且连接杆的长度可以调节。该设计可实现分切位置的可调性，保证对切边辊压后的极片进行中分得到宽度一致的多极耳极片。所述收卷机构42包括两只收卷轮，收卷轮收卷方向相反，两只收卷轮分别设置两个卷筒，分别对相同极耳方向的极片进行收卷。如图6，本发明多极耳极片的制片流程为：按四条极片涂布方式涂覆后的极片S1在纠偏模块1的作用下定位以固定位置进入激光切边模块2；确定激光器25内激光移动时刻，在极片敷料区两侧留白区切出一定间隔的极耳得极片S2，其中的间隔按卷绕时极耳对齐要求进行激光偏移编程设计；将激光切边后的极片S2在辊压模块3的压辊按进行辊压处理；最后进入分切收卷模块的分切刀后得4条多极耳极片S3,由收卷机构42进行分开收卷，由此得到四卷多级耳卷绕式电池的极片S4。该设备采用的这种结构设计有效的避免了极片辊压变形带来的激光切边制片过程中出现的问题，同时可以将多极耳制片过程中的辊压、分切、激光切边等设备一体化设计，一次性产出四条多极耳极片大幅度提高了卷绕式多极耳极片的制片效率。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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高智&让创新无法想象2000万件&专利数据电池生产行业的职业病危害因素与防控措施
电池生产行业的职业病危害因素与防控措施
职业病危害因素 电池分蓄电池和干电池两大类。蓄电池有铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池和锂电池等;干电池有锌锰电池、镁锰电池、碱性电池等。较为广泛使用的是铅酸蓄电池、锂电池及锌锰电池。在电池生产过程中，根据其所使用的原辅材料及生产工艺的不同，可产生不同的职业病危害因素。 重金属危害：铅酸蓄电池生产中铅合金制造、铅粉制造、板栅制造、和膏、涂板、分板、刷耳、包板、烧焊、装壳，焊端子等岗位会产生铅尘、铅烟。锌锰干电池生产中锌筒焊接会产生铅尘，运输、混料、打电芯和包纸卷绕等工序可产生锰尘。镍镉电池生产中配料、投料、搅拌、拉浆、涂布、分板、卷绕等岗位会产生镉粉尘、镍粉尘。镍氢电池生产中捞粉、伴浆、制片、切片、压片、卷绕等岗位会产生镍、钴粉尘。 石墨粉尘危害：锂电池生产中配料、涂布、制片中会产生石墨粉尘。 化学毒物危害：铅酸蓄电池生产中配胶、丝印等岗位会接触到苯、甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、乙酸乙酯等有机溶剂。锂电池生产中注液岗位可产生氟化氢，轧模、擦洗岗位会接触酮类。镍氢电池生产中注液工序存在氢氧化钠、氢氧化钾，配胶、丝印等工序会接触甲苯、二甲苯、乙醇等化学毒物。铅酸蓄电池生产中硫酸贮存、配酸、加酸、充电化成等岗位产生酸雾。 噪声危害：铅酸蓄电池生产中端子制造、板栅制造、收板、分板、刷耳、清洗、脱膜等工序，镍镉电池生产中搅拌、分板等工序，镍氢电池制造中切片、车坑、碰顶、组合碰化等工序会产生噪声。 高温危害：溶铅、铸板、铅另件制造、焊端子等作业岗位存在高温作业。 对人体健康的影响 电池生产中会接触多种重金属，如铅、镍、镉、钴等。这些重金属及其化合物可由呼吸道、皮肤、消化道侵入人体，可导致中毒性脑病、中毒性肾病及贫血、支气管炎、化学性肺炎、呼吸道慢性炎、呼吸道癌症、“钴心肌病”、过敏性皮炎等症状。重金属中毒严重者，会导致中毒性脑病、可致鼻中隔穿孔、肾功能不全等。 电池生产制造中，会接触多种粉尘。其中，碳黑粉尘主要通过呼吸道和皮肤对人体造成危害。人体长期吸入碳黑，肺部组纷呈会发生纤维化病变，使肺部组织逐渐硬化，造成炭黑尘肺。碳黑粉尘的粒径为0.5～5μm时，对人体危害最大，严重污染全身时对皮肤有刺激。 电池生产中会接触多种化学毒物。苯及苯系物主要由呼吸道、皮肤侵入人体，可导致急性中毒、慢性苯中毒，甚至再生障碍性贫血或白血病。甲苯及同系物可由呼吸道、皮肤、消化道侵入人体，可导致急性、慢性中毒。 此外，电池生产制造中还可发生高温、噪声等物理因素危害，如高温可造成高温中暑，并对心血管系统造成损害，噪声可造成听力损害，严重者造成噪声聋，同时可损害人体心血管系统、神经系统、生殖系统。 预防控制措施 预防电池生产中的职业病危害，可从工程控制措施、组织管理措施、个人防护措施等三方面着手。 工程控制措施。首先要合理布局。企业生产区与居住区保持安全卫生距离、有毒与无毒分开，注酸与化成独立设置。车间墙壁及地板应尽量做到光滑、平整，有利于冲洗，防止铅、镉粉尘二次扬尘。地面应设置排水地沟。其次，淘汰国家明令禁止的设备与工艺。根据2012年实施的《铅酸电池行业准入条件》，禁止使用下列设备和工艺：(1)禁止采用开放式熔铅锅和手工铸板工艺;(2)铅粉制造工序禁止使用开口铅粉机和人工输粉工艺;(3)和膏工序(包括加料)禁止使用开口式和膏机;(4)涂板及极板传送工序禁止采用手工涂板工艺，生产管式板禁止采用手工操用干式灌粉工艺;(5)分板刷板(耳)工序禁止采用手工操用工艺;(6)供酸工序禁止采用手工配酸和手工灌酸工艺;(7)化成工序禁示采用手工焊接外化成工艺。最后，采取密闭与通风措施。技术和工艺革新，尽量做到密闭化、自动化生产。铅酸蓄电池中的铅粉制造、铸铅板、分板及焊接尽量密闭，不能密闭的应设置密闭罩或半密闭罩进行抽排。在熔铅、铸板、铅另件制作、包板、装合、焊接、配胶、点胶、丝印等岗位设置局部的通风设施。车间应设置整体通风系统，做到既有送新风，也有抽排风，新风量及通风换气次数应符合《工业企业设计卫生标准》的要求，重点岗位应加大抽排风量，抽排的烟、尘应经净化处理后才能排出室外。铅粉制造，应采用密闭式球磨机并设置布袋除尘系统;铸板制造机应尽量密闭，设置密闭罩或半密闭罩进行抽排;分板、刷耳、包板岗位中产生的铅尘可采用上送风、下排风的方式以及时将铅尘抽走;铅零件、熔铅炉及电焊岗位中的铅烟则应采用顶罩或侧罩进行抽排。为保证上述岗位有足够的抽排风量，应配置规格10000m3/h以上的离心风机，风管材料、管径、走向也应设置合理，以减少抽排风阻力，保证抽风效果。 组织管理措施。其一，成立或指定负责职业病防治工作的专门机构。配置负责职防工作的专职或兼职人员，制定企业职业病防治工作规划及职业卫生相关制度。职业病防治工作应纳入该企业目标责任。车间内应设置独立的饮水间，饮水间应设置盥洗龙头，强调必须洗手后才能饮水。其二，定期检测与评价。应定期对工作场所进行尘、毒有害因素的检测，每三年做一次现状评价，对不符合职业接触限值要求的应及时查找超标原因并尽快落实整改。其三，加强作业场所管理。定期对工作台面、地面进行冲洗以及对个人防护用品使用的监管，在车间出入口设立宣传栏、公告栏，设立有毒有害作业场所的警示标志与告知卡，建立健康监护制度，对从事铅、镉职业病危害作业的工人，应按规范要求进行岗前、在岗及离岗的职业健康检查。其四，落实上岗前培训，应进行岗前及在岗的职业卫生知识培训，让他们懂得如何去预防，教育他们养成良好的生活习惯，包括不抽烟，不在工作场所进食，不留长头发，工作后认真进行冲淋等。其五，对接触铅、镉职业病危害作业的工人，可实行定期轮岗制度，禁止长期超时加班，禁止未成年工人及哺乳期女工从事铅、镉职业病危害工作。 个人防护措施。一方面，强化防护用品使用。为接触尘、毒的作业工人配置有效的防尘、防毒口罩。焊接岗位工人配备护目镜，对配酸、注酸、化成岗位配备防酸手套。另一方面，设立冲淋设施。应设置合理的冲淋设施和洗眼器。严格设置更衣室，进入车间前应统一穿戴工衣工帽，下班后应脱下工衣工帽并经淋浴换上自己干净的衣服后才能离开车间，禁止将工作服带出车间。工衣工帽应统一清洗配发。车间内应设置独立的饮水间，饮水间应设置盥洗龙头，强调必须洗手后才能饮水。还要做好健康教育，让工人应养成良好卫生习惯。上班时不得吃零食，抽烟。喝水在休息室，水杯存放在密闭柜内，放止水杯污染;吃饭喝水前应洗手、漱口。 本篇文章来源于南粤安全文化网
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