[發明專利]鋰電池極片自動卷繞方法

有效

• 申請號: 201610517072.2
• 申請日: 2016-07-04
• 公開（公告）號: CN106140870B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 韓良;趙懷云
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B21C47/02
• 分類號: B21C47/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 李曉

技術領域

本發明涉及材料自動卷繞成型領域，具體涉及方形卷針卷繞鋰電池正負極片的自動卷繞方法。

背景技術

自動卷繞機在卷繞材料的能力、質量和效率等諸多方面具有顯著優勢，在鋰電池、紡織、電容器和紙品等行業得到越來越廣泛的應用。卷繞機的張力和卷繞速度決定了卷繞成品的質量，卷繞過程中需盡量保持卷繞材料張力恒定，卷繞速度均勻，避免材料上下波動。因此張力控制系統被廣泛地應用到自動卷繞機上。

卷繞材料平穩地被繞進卷繞輥，是保證卷繞質量的關鍵。中心卷針為矩形，在饒軸轉動過程中必然會帶動材料的上下波動。通常避免卷繞材料大幅波動，保證卷繞材料平穩地方法有三種：1)降低卷繞速度。過高的卷繞速度會引起卷繞材料的上下波動，較低的卷繞速度可以保證平穩。但是降低卷繞速度也會降低生產效率，不適用于工業化生產線。這種方法也并沒有從本質上解決因卷針形狀引起的材料波動問題。2)在自動卷繞機系統中添加張力控制系統。其工作原理是張力傳感器實時檢測料卷的張力，并將值反饋給控制中心。控制中心將張力傳感器的檢測值與張力設定值進行對比，根據差值對卷繞機中的張力進行調節，保持材料在上下往復運動過程中，張力恒定，降低波動。3)輸出輥上下運動。這種方法是讓輸出輥根據卷軸卷繞速度，和卷針協同運動，保持卷繞材料水平。卷繞輥的運動雖然一定程度上解決了卷繞材料的波動，但是會引起卷繞材料在卷繞機中部的波動和張力不穩定。

總之，雖然張力控制系統和速度控制系統在自動卷繞機上得到廣泛的應用，但是由卷繞針形狀引起的材料上下波動和卷繞質量下降等問題并沒有得到有效的解決。通過中心軸的運動，使卷繞材料保持水平，卷繞速度恒定的研究還很欠缺。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種鋰電池極片自動卷繞方法，是讓方形卷針中心軸在徑向上按照特定的該軌跡運動，使得方形卷針上的材料沒有波動、水平地卷進卷針，且速度恒定，卷繞平穩，保證卷繞成型的產品質量良好。由于卷繞材料的運動狀態由中心卷軸的運動和方形卷針的運動疊加而來，卷軸的心形運動和卷針的圓周運動可使得卷繞材料始終水平。

所述心形運動軌跡是一種用于卷繞機方形卷針中心卷軸的運動軌跡，本軌跡主要目的是讓卷繞材料水平且勻速地進入方形卷針，避免卷繞材料上下波動。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供的鋰電池極片自動卷繞方法，是讓方形卷針中心軸在徑向上按照心形軌跡運動，與卷針的圓周運動疊加，使卷繞材料水平勻速地卷入方形卷針。

作為優選，所述心形軌跡的求解包括以下步驟：

步驟1，獲取任一角度卷軸中心點O的坐標公式；

步驟2，基于MATLAB軟件繪出中心軌跡圖像。

作為優選，所述步驟1包括建立平面矢量關系、卷軸中心軌跡的具體計算和建立直角坐標系求解。

作為優選，所述步驟1的具體過程如下：

1.1根據卷繞機卷軸部分的機械結構特點，建立平面矢量關系：

設當前卷針中點為O，薄膜切入點為O₃，卷針半徑OO₃是變量，模不變，方向隨時間均勻改變；

O₁為卷繞機上一固定參考點，O₂為薄膜出口點，O₁O₂為常量，模和方向均不變；

O₂O₃為變量，方向不變，模隨時間改變；

O₁O為變量，模和方向均改變；

在任一給定時刻，O₁O₂為常量，已知；

O₂O₃為變量，模可以求出，方向固定，已知；

OO₃是變量，方向可以求出，模固定，已知；

O₁O為變量，根據矢量三角形，模和方向皆可求出，卷軸中心可以確定；

1.2卷軸中心軌跡的具體計算如下：

設方形卷繞頭轉動一圈的時間為T，橫截面半徑為r，

則電機轉動角速度為

每轉動一度所需的時間為T/360°；

卷繞材料始終保持水平運動狀態，方形卷針每旋轉半圈為一個周期

則卷繞材料運動的平均速度為

1.3基于卷繞機的矢量平面模型，建立直角坐標系，從卷繞頭水平位置開始，逆時針方向旋轉，以1度為步長，求解中心點O的坐標值；

卷針轉過0°時，O點的x坐標為0，y坐標為0；