(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111146399 A(43)申请公布日 2020.05.12
(21)申请号 201911273553.3(22)申请日 2019.12.12
(71)申请人 东莞维科电池有限公司
地址 523000 广东省东莞市横沥镇田坑村
新城工业区兴华路19号
申请人 宁波维科电池有限公司
(72)发明人 易万超 李万亮 刘碧辉 聂灿
袁成龙 朱坤庆 张涛 楚英 (74)专利代理机构 天津市北洋有限责任专利代
理事务所 12201
代理人 潘俊达 郭宝煊(51)Int.Cl.
H01M 4/04(2006.01)H01M 4/139(2010.01)G01N 9/00(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图2页
(54)发明名称
一种涂布面密度的闭环调节方法(57)摘要
本发明提供一种涂布面密度的闭环调节方法，包括以下步骤：S1，预先将浆料的固含量值和密度值代入涂布面密度与湿膜厚度的计算公式F中，并确定涂布面密度的公差区域Y1，再由计算公式F确定湿膜厚度的公差区域Y2；S2，测量实际的湿膜厚度，然后与公差区域Y2内的湿膜厚度值进行比较，如果实际的湿膜厚度值超出了公差区域Y2的范围，则对湿膜厚度进行调节以使得实际的湿膜厚度值落在公差区域Y2的范围内；反之，如果实际的湿膜厚度值在公差区域Y2的范围内，则不用进行调节。相比于现有技术，本发明通过计算公式F确定涂布面密度与湿膜厚度的具体关系式，为面密度的调节提供了精准的调节参考范围，解决了目前面密度调节不精确的问题。
CN 111146399 ACN 111146399 A
权 利 要 求 书
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1.一种涂布面密度的闭环调节方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，预先将浆料固含量值和密度值代入涂布面密度与湿膜厚度的计算公式F中，并确定涂布面密度的公差区域Y1，再由计算公式F确定湿膜厚度的公差区域Y2；计算公式F为：ρm＝h(ρWt％)+C；ρ单位为mg/cm2；ρ为浆料密度，单位为g/cm3；Wt％为浆料固含m为涂布面密度，量；h为湿膜厚度，单位为μm；C为补偿值；
S2，测量实际的湿膜厚度，然后与公差区域Y2内的湿膜厚度值进行比较，如果实际的湿膜厚度值超出了公差区域Y2的范围，则对湿膜厚度进行调节以使得实际的湿膜厚度值落在公差区域Y2的范围内；反之，如果实际的湿膜厚度值在公差区域Y2的范围内，则不用进行调节。
2.根据权利要求1所述的涂布面密度的闭环调节方法，其特征在于，开始涂布面密度调节时，预先调试极片，先测量所述极片的实际涂布面密度值和湿膜厚度值，然后将湿膜厚度值带入计算公式F中得到计算的涂布面密度值，计算公式F中的补偿值C为实际的涂布面密度值减去计算的涂布面密度值的差值。
3.根据权利要求2所述的涂布面密度的闭环调节方法，其特征在于，所述的调试极片为N片极片，所述补偿值C为N个差值的平均值，N为正整数。
4.根据权利要求1所述的涂布面密度的闭环调节方法，其特征在于，S1步骤中，由计算公式F得到在所述浆料的固含量值和密度值下的涂布面密度与湿膜厚度的对应关系图R，并在对应关系图R中选出公差区域Y2。
5.根据权利要求1所述的涂布面密度的闭环调节方法，其特征在于，S1步骤中，还包括将所述计算公式F储存到PLC控制台中。
6.根据权利要求1所述的涂布面密度的闭环调节方法，其特征在于，S2步骤中，还包括将测量的实际湿膜厚度值储存到PLC控制台中。
7.根据权利要求1所述的涂布面密度的闭环调节方法，其特征在于，所述的涂布面密度的闭环调节方法用于正极片涂布面密度的调节或负极片涂布面密度的调节。
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说 明 书
一种涂布面密度的闭环调节方法
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技术领域
[0001]本发明涉及涂布领域，具体涉及一种涂布面密度的闭环调节方法。
背景技术
[0002]在锂离子电池有着能量密度高、使用寿命长、绿色环保等优点，因而得到越来越广泛的使用。在锂离子电池的生产制程中，涂布是至关重要的一环。极片涂布的好坏往往直接决定着电池的优劣。而对于涂布面密度的管控，是涂布最关键的管控点之一。[0003]为了提高涂布面密度的一致性，减少过程波动，使用面密度闭环控制是现常用的方法。在现有的闭环控制方法中，主要有两种调节方法：一是根据机尾的在线测重/测厚来实现闭环调节面密度的；二是根据机头的湿膜厚度进行闭环调节的。但两种调节方法均存在一定的弊端：1)采用机尾的在线测量闭环调节方法，由于测量反馈装置与调节装置相隔太远，常常导致调节存在滞后性，并不能很好的实现在线调节，不仅无法避免不良极片的产生，而且后续的调节也会增加工序的涂布时间；2)而采用机头的湿膜厚度调节，虽避免了调节的滞后性，但目前缺少湿膜厚度与面密度的对应关系，存在调节不精准的情况。[0004]有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。发明内容
[0005]本发明的目的在于：提供一种涂布面密度的闭环调节方法，解决了现有技术对于涂布面密度闭环调节方法存在的滞后性及不精准的问题。本发明通过提供涂布湿膜厚度与面密度的对应关系，使得通过精准调节湿膜厚度即可控制面密度的一致性，提高了涂布面密度湿膜测厚闭环调节方法的可操作性。[0006]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：[0007]一种涂布面密度的闭环调节方法，包括以下步骤：[0008]S1，预先将浆料的固含量值和密度值代入涂布面密度与湿膜厚度的计算公式F中，并确定涂布面密度的公差区域Y1，再由计算公式F确定湿膜厚度的公差区域Y2；计算公式F为：ρρWt％)+C；ρ单位为mg/cm2；ρ为浆料密度，单位为g/cm3；Wt％为浆m＝h(m为涂布面密度，料固含量；h为湿膜厚度，单位为μm；C为补偿值；[0009]S2，测量实际的湿膜厚度，然后与公差区域Y2内的湿膜厚度值进行比较，如果实际的湿膜厚度值超出了公差区域Y2的范围，则对湿膜厚度进行调节以使得实际的湿膜厚度值落在公差区域Y2的范围内；反之，如果实际的湿膜厚度值在公差区域Y2的范围内，则不用进行调节。
[0010]本发明通过确定涂布面密度与湿膜厚度的关系，由于在涂布干燥的过程仅是浆料的溶剂被除去，因此可得到计算关系ρρWt％(s为涂布面积)，化简后即可得到本发m*s＝hs明所述的计算公式F。先根据实际的涂布需求确定涂布面密度值的公差区域Y1，公差区域Y1为实际生产中可确定的工艺条件，然后由计算公式F得到公差区域Y1所对应的湿膜厚度的公差区域Y2，将实际测量得到的湿膜厚度值与公差区域Y2做比较，判断实际的湿膜厚度值是
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说 明 书
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否落入公差区域Y2内，进而决定是否需要对湿膜厚度进行调节。如实际的湿膜厚度值在公差区域Y2内，证明实际的涂布面密度值与其他面密度值相近，极片的涂布面密度一致性高，无需调节；而如果实际的湿膜厚度值不在此区域范围内，则证明该涂布的面密度一致性差，需要调节湿膜厚度以提高涂布面密度的一致性。由此，解决了涂布面密度机头闭环调节方法存在的不精准问题，相比于现有的机尾调节方法，由于不存在测量反馈装置与调节装置相隔远的问题，也就避免了调节存在的滞后性问题，提高了调节的精准度。[0011]优选的，所述浆料为悬浮液体系的浆料，包括锂电池电极浆料、陶瓷涂层浆料或是油漆涂料中的一种。当然也可为其他具体的悬浮性浆料，均可采用本发明所指出的计算公式F对湿膜厚度进行调节，以提高涂布面密度的一致性。[0012]优选的，开始涂布面密度调节时，预先调试极片，先测量所述极片的实际涂布面密度值和湿膜厚度值，然后将湿膜厚度值带入计算公式F中得到计算的涂布面密度值，计算公式F中的补偿值C为实际的涂布面密度值减去计算的涂布面密度值的差值。补偿值C的加入进一步提高了调节的准确性，当首件的实际的涂布面密度与计算的涂布面密度值相同是，则补偿值C为零，即无需补偿。[0013]优选的，所述的调试极片为N片极片，所述补偿值C为N个差值的平均值，N为正整数。可以根据具体的工艺需求确定极片的数量，如在第一次测量所计算得到的补偿值较小，可直接以第一次测量的结果作为补偿值；但如发现补偿值的结果较大，则可根据需要测量多组极片的面密度值，再取所得补偿值C的平均值。[0014]优选的，所述的调试极片为三片极片，所得补偿值C为三个差值的平均值。通过三次的平均值确定补偿值C，可以进一步确定补偿值的准确性，保证调节的准确性。[0015]优选的，S1步骤中，由计算公式F得到在所述浆料的固含量值和密度值下的涂布面密度与湿膜厚度的对应关系图R，并在对应关系图R中选出公差区域Y2。从对应关系图R中可以更加直观地判断是否需要对湿膜厚度进行调节。[0016]优选的，S1步骤中，还包括将所述计算公式F储存到PLC控制台中。[0017]优选的，S2步骤中，还包括将测量的实际湿膜厚度值储存到PLC控制台中。利用控制台PLC进行控制各项数据，提高了计算的准确性以及调节的效率。本方法采用的控制台为常规的PLC控制台，可由市场购得，这里不再赘述。[0018]优选的，所述的涂布面密度的闭环调节方法用于正极片涂布面密度的调节或负极片涂布面密度的调节。本调节方法可适用于正极片或负极片的调节，由正极片或负极片的浆料密度和固含量的不同，确定最终的计算公式F，而公差区域Y1的范围也由具体的极片进而确定适合的调节范围，即确定公差区域Y2的范围。而对于其他悬浮系的浆料，调节方法同样参考正、负极片涂布面密度的调节方法。[0019]本发明的有益效果在于：
[0020]1)本发明提供一种涂布面密度的闭环调节方法，包括以下步骤：S1，预先将浆料的固含量值和密度值代入涂布面密度与湿膜厚度的计算公式F中，并确定涂布面密度的公差区域Y1，再由计算公式F确定湿膜厚度的公差区域Y2；S2，测量实际的湿膜厚度，然后与公差区域Y2内的湿膜厚度值进行比较，如果实际的湿膜厚度值超出了公差区域Y2的范围，则对湿膜厚度进行调节以使得实际的湿膜厚度值落在公差区域Y2的范围内；反之，如果实际的湿膜厚度值在公差区域Y2的范围内，则不用进行调节。相比于现有技术，本发明通过计算公式
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F确定涂布面密度与湿膜厚度的具体对应关系式，接着由生产的实际需求确定公差区域Y1的范围，再利用对应关系式得到湿膜厚度的公差区域Y2的范围，为后续的涂布面密度调节提供调节参考范围，由此，解决了目前涂布面密度调节不精确的问题，不仅提高了面密度的一致性，同时提高了涂布面密度湿膜测厚闭环调节方法的可操作性。[0021]2)本发明还提供了补偿值的计算方式，进一步提高了涂布面密度的一致性。本发明的可操作性强，调节方法与现有工艺的结合性强，无需克服外在的影响因素即可实现本发明，适用于工业化的实际生产。附图说明
[0022]图1为实施例1中的对应关系图R。[0023]图2为实施例2中的对应关系图R。
具体实施方式
[0024]为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。[0025]需要预先说明的是，本发明所述的闭环调节方法所采用的调节装置的调节部分为常规的涂布调节部分，区别点在于本发明所采用的调节装置还包括PLC控制台和与PLC控制台电连接的测厚装置，测厚装置设置在机头部分，测厚装置中包括厚度感应器。当极片经过厚度感应器附近时，厚度感应器由此可以检测到极片中浆料的涂布厚度，接着将测量数据传送并储存在PLC控制台，同时显示在交互界面中，PLC控制台中通过数据运算判断该测量数据是否落入公差区域Y2内，并将判断结果传送至调节部分，如落入公差区域Y2内，则无需调节；反之，则进行调节直至最后的湿膜厚度值落入公差区域Y2内，完成涂布面密度的闭环调节。
[0026]实施例1
[0027]一种涂布面密度的闭环调节方法，包括以下步骤：[0028]S1，预先将负极浆料的固含量值为47％和密度值为1.33g/cm3代入涂布面密度与湿膜厚度的计算公式F中，并根据实际生产确定涂布面密度的公差区域Y1，该负极浆料的公差区域Y1的范围为9.76±0.0976mg/cm2，再由计算公式F确定湿膜厚度的公差区域Y2，公差区域Y2的范围为156.1±1.56μm；可将由计算公式F得到的在所述浆料的固含量值和密度值下的涂布面密度与湿膜厚度的初步对应关系式制作对应关系图R，并将初步对应关系图R储存到PLC控制台中；计算公式F为：ρρWt％)+C；ρ单位为mg/cm2；ρ为浆料m＝h(m为涂布面密度，密度，单位为g/cm3；Wt％为浆料固含量；h为湿膜厚度，单位为μm；C为补偿值；得到的初步对应关系式为ρm＝0.0625h+C。[0029]S2，开始涂布面密度调节时，预先调试极片，计算得到补偿值C的实际值。先测量所述极片的实际涂布面密度值和湿膜厚度值，然后将湿膜厚度值带入计算公式F中得到计算的涂布面密度值，计算公式F中的补偿值C为实际的涂布面密度值减去计算的涂布面密度值的差值。调试极片可以根据实际的生产需要确定所需调试的极片数量，进而最终确定补偿值C的实际数值。本实施例预选的调试极片为1个极片，计算得到的补偿值C为0。同样地，将所得到的补偿值C储存到PLC控制台中，并得到最终的计算公式F为ρ以确定最m＝0.0625h，
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终的对应关系图R，同时在对应关系图R中选出湿膜厚度的公差区域Y2，可如图1所示，方框内的区域即为公差区域Y2。[0030]S3，测量实际的湿膜厚度，然后与公差区域Y2内的湿膜厚度值进行比较，如果实际的湿膜厚度值超出了公差区域Y2的范围，则对湿膜厚度进行调节以使得实际的湿膜厚度值落在公差区域Y2的范围内；反之，如果实际的湿膜厚度值在公差区域Y2的范围内，则不用进行调节。即当测量到湿膜厚度超过157.66μm时，表示涂布面密度超出公差区域Y1的上限，需要通过调整降低湿膜厚度，使其保持在公差区域Y1范围内；同样当测量到湿膜厚度低于154.54μm时，表示面密度超出公差区域Y1的下限，需要通过调整增加湿膜厚度，使其保持在公差区域Y1范围内；如果湿膜厚度一致保持在156.1附近，则表示涂布面密度一致在目标规格内，负极的涂布面密度一致性高。[0031]实施例2
[0032]一种涂布面密度的闭环调节方法，包括以下步骤：[0033]S1，预先将正极浆料的固含量值为76％和密度值为2.5g/cm3代入涂布面密度与湿膜厚度的计算公式F中，并根据实际生产确定涂布面密度的公差区域Y1，该负极浆料的公差区域Y1的范围为19.7±0.197mg/cm2，再由计算公式F确定湿膜厚度的公差区域Y2，公差区域Y2的范围为102.37±1.02μm；可将由计算公式F得到的在所述浆料的固含量值和密度值下的涂布面密度与湿膜厚度的初步对应关系式制作对应关系图R，并将初步对应关系图R储存到PLC控制台中，同时在对应关系图R中选择涂布面密度值的公差区域Y；计算公式F为：ρm＝h(ρWt％)+C；ρ单位为mg/cm2；ρ为浆料密度，单位为g/cm3；Wt％为浆料固含m为涂布面密度，量；h为湿膜厚度，单位为μm；C为补偿值；得到的初步对应关系式为ρm＝0.19h+C。[0034]S2，开始涂布面密度调节时，预先调试极片，计算得到补偿值C的实际值。先测量所述极片的实际涂布面密度值和湿膜厚度值，然后将湿膜厚度值带入计算公式F中得到计算的涂布面密度值，计算公式F中的补偿值C为实际的涂布面密度值减去计算的涂布面密度值的差值。调试极片可以根据实际的生产需要确定所需调试的极片数量，进而最终确定补偿值C的实际数值。本实施例预选的调试极片为3个极片，计算得到的补偿值C为0.25。同样地，将所得到的补偿值C储存到PLC控制台中，并得到最终的计算公式F为ρ以确m＝0.19h+0.25，定最终的对应关系图R，同时在对应关系图R中选出湿膜厚度的公差区域Y2。可如图2所示，方框内的区域即为公差区域Y2。[0035]S3，测量实际的湿膜厚度，然后与公差区域Y2内的湿膜厚度值进行比较，如果实际的湿膜厚度值超出了公差区域Y2的范围，则对湿膜厚度进行调节以使得实际的湿膜厚度值落在公差区域Y2的范围内；反之，如果实际的湿膜厚度值在公差区域Y2的范围内，则不用进行调节。即当测量到湿膜厚度超过103.39μm时，表示涂布面密度超出公差区域Y1的上限，需要通过调整降低湿膜厚度，使其保持在公差区域Y1范围内；同样当测量到湿膜厚度低于101.35μm时，表示面密度超出公差区域Y1的下限，需要通过调整增加湿膜厚度，使其保持在公差区域Y1范围内；如果湿膜厚度一致保持在102.37附近，则表示涂布面密度一致在目标规格内，负极的涂布面密度一致性高。
[0036]最后通过对已得到的极片的涂布面密度进行检测验算，发现通过本发明调节得到的涂布面密度一致性均高达98.8％，且经过重复多次的测试证明本发明提供的计算公式F适用于多种浆料的涂布面密度的调节，一致性高，完全符合实际生产的要求。相比于现有技
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术，本发明通过确定涂布面密度和湿膜厚度的关系，进而可以对湿膜厚度进行准确调节，以保证涂布面密度的一致性，保证了电池的能量密度；解决了现有技术中对于涂布面密度闭环调节方法存在的滞后性及不精准的问题。[0037]根据上述说明书的揭示和教导，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为所涉及的权利要求。[0038]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。[0039]另外，本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
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