一种基于液态金属的复合金属带生产设备

文档序号:932427 发布日期:2021-03-05 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 一种基于液态金属的复合金属带生产设备 (Composite metal belt production equipment based on liquid metal ) 是由 辛民昌 李长明 吴超 辛程勋 于 2019-08-29 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种基于液态金属的复合金属带生产设备,包括:放卷机构,用于放卷带材;涂料工段,用于在带材的至少一侧侧面上涂上一层金属材料的液态金属层;定型工段,所述定型工段内设有冷却装置,使液态金属层冷却定型并在带材上形成金属材料层,得到复合金属带;收卷机构,用于收卷得到的所述复合金属带。本发明基于液态金属的复合金属带生产设备,金属材料层的厚度可以更薄,且结合力也更好。(The invention discloses a liquid metal-based composite metal strip production device, which comprises: the unwinding mechanism is used for unwinding the strip; a coating station for applying a layer of liquid metal of a metallic material to at least one side of the strip; a shaping working section, wherein a cooling device is arranged in the shaping working section, so that the liquid metal layer is cooled and shaped, and a metal material layer is formed on the strip to obtain a composite metal strip; and the winding mechanism is used for winding the obtained composite metal belt. According to the liquid metal-based composite metal belt production equipment, the thickness of the metal material layer can be thinner, and the bonding force is better.)

一种基于液态金属的复合金属带生产设备

技术领域

本发明涉及金属带生产设备,具体的为一种基于液态金属的复合金属带生产设备。

背景技术

锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧,经干燥、滚压而成。锂离子电池能否成功地制成,关键在于能否制备出可逆地脱/嵌锂离子的负极材料。一般来说,选择一种好的负极材料应遵循以下原则:比能量高;相对锂电极的电极电位低;充放电反应可逆性好;与电解液和粘结剂的兼容性好;比表面积小(<10m2/g),真密度高(>2.0g/cm3);嵌锂过程中尺寸和机械稳定性好;资源丰富,价格低廉;在空气中稳定、无毒副作用。目前,已实际用于锂离子电池的负极材料一般都是碳素材料,如石墨、软碳(如焦炭等)、硬碳等。传统的碳素材料虽然在一定程度上能够满足锂离子电池负极的使用要求,但存在能量密度低和重量重等缺陷。

金属锂具有高的容量(理论3860mAh/g),低的密度(0.59g/cm3),低的电化学势(-3.04Vvs.标准氢电极),因此以金属锂作为负极的金属锂二次电池与石墨负极的锂离子电池相比具有电压高能量密度高的优异性能。为了满足锂电池高倍率放电的需求,需采用适用于高倍率放电的超薄正极,因此,与正极容量匹配的金属锂负极也需超薄化。但市售电池级金属锂普遍较厚,仅少量厂家可提供50-100μm、宽度仅为10-50mm的金属锂,且金属锂表面状态较差,与导电基材覆合难度大,覆合强度较低。

现有的锂带生产工艺一般采用挤压成型,如公开号为CN204564801U、CN101497088B的中国专利公开的锂带生产工艺中,最薄可以做到几十微米的厚度。当较厚的金属锂带应用于金属锂电池中,负极容量远远过量于正极容量,这样就造成了负极金属锂的浪费,同时也增加了电池的体积和重量,降低了电池的体积和质量能量密度,不利于金属锂电池极限能量密度的提升。另外,公开号为CN105489845A的中国专利提出了基于PVD的方法制备薄层金属锂基负极,该方法可以制备出较薄厚度的金属锂,但是该方法无法大面积大批量连续生产。

现有的负极金属复合材料一般采用金属锂箔材和金属铜箔材进行复合得到,如公开号为CN108435791A的中国专利公开了一种制备层状铜/锂复合箔材的深冷异步轧制方法,包括如下步骤:第一步:以纯锂和纯铜金属箔材为原料,铜箔的厚度为锂箔的二分之一;第二步:将铜箔和锂箔剪切成长方形;第三步:将铜箔对折,完全包覆好锂箔;第四步:将材料放入深冷箱中进行冷却,冷却10分钟,实现材料温度被均匀冷却;第五步:将材料取出,以压下率在50%左右进行深冷轧制,轧制结束后,轧件温度<-50℃;第六步:将轧制后的带材进行对折并叠合,放入深冷箱中重新冷却,冷却时间3-5分钟;第七步:将冷却的材料再进行深冷轧制,压下率维持在50%左右;重复第六步和第七步5-10次,生产出高性能的层状铜/锂双金属复合箔材;第八步:将层状铜/锂双金属复合箔材放入深冷箱中重新冷却,冷却时间3-5分钟;第九步:采用深冷异步轧制,异速比为1.0~1.6,轧制压下量为5~20%;重复第八步和第九步,直到将轧件厚度轧至10~50μm。

该制备层状铜/锂复合箔材的深冷异步轧制方法制备得到的负极金属复合材料具有以下缺点:

1)很难在铜箔表面制备厚度为2~20um的锂带,即金属锂的厚度较厚,浪费材料;

2)制备的负极金属复合材料中,金属锂和金属铜的结合力往往不够牢固,容易脱落。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种基于液态金属的复合金属带生产设备,金属材料层的厚度可以更薄,且结合力也更好。

为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:

一种基于液态金属的复合金属带生产设备,包括:

放卷机构,用于放卷带材;

涂料工段,用于在带材的至少一侧侧面上涂上一层金属材料的液态金属层;

定型工段,所述定型工段内设有冷却装置,使液态金属层冷却定型并在带材上形成金属材料层,得到复合金属带;

收卷机构,用于收卷得到的所述复合金属带。

进一步,所述涂料工段内设有漫反射面和喷射装置,所述喷射装置用于向所述漫反射面喷射液态金属,所述漫反射面用于漫反射液态金属并使经漫反射后的液态金属被喷涂在带材的侧面上,形成所述液态金属层;或,

所述涂料工段内设有刷辊组,所述刷辊组用于在带材侧面上均匀涂刷液态金属,形成所述液态金属层;或,

所述涂料工段内设有喷涂装置,所述喷涂装置将液态金属喷涂在带材侧面上,形成所述液态金属层;或,

所述涂料工段内设有带料辊组,所述带料辊组包括带料辊,所述带料辊将液态金属涂布在带材侧面上,形成所述液态金属层。

进一步,所述冷却装置按照设定的温度-时间控制线冷却经所述涂料工段制备得到的液态金属层。

进一步,还包括用于控制所述液态金属层厚度的厚度控制装置。

进一步,所述厚度控制装置包括厚度控制辊组,所述厚度控制辊组包括分别位于带材两侧的厚度控制辊。

进一步,所述厚度控制辊组的进料侧设为用于使液态金属保持液态和流动性的涂料高温区;所述冷却装置设置在所述厚度控制辊组的出料侧。

进一步,所述冷却装置包括与带材涂有所述液态金属层的侧面对应设置的冷却单元,所述冷却单元包括第一导风隔板,所述第一导风隔板背向带材的外侧设有正对所述厚度控制辊组的出料侧吹冷却介质的第一冷风通道,所述第一导风隔板与带材之间形成用于冷却介质回流的第一回流通道。

进一步,所述漫反射面漫反射液态金属并使液态金属成雾化水滴状后被涂在带材上。

进一步,所述喷涂装置采用线性直喷喷头或采用将液态金属雾化后再喷出的雾化喷头。

进一步,所述带材采用但不限于铜带、铝带、钢带、镍带、银带、金带或金属材料与非金属材料复合的带材。

进一步,所述带材采用网状箔材或所述带材上阵列设有通孔。

进一步,所述金属材料采用但不限于金属锂、金属钠、金属钾、金属镁、金属钙、金属锌、金属铝或金属银;或所述金属材料采用但不限于金属锂、金属钠、金属钾、金属镁、金属钙、金属锌、金属铝和金属银中的至少两种配比而成的合金。

进一步,所述涂料工段内设有用于压在带材的两侧边缘并防止液态金属覆盖的第一压边装置,所述第一压边装置用于防止液态金属覆盖带材的两侧边缘并在带材两侧边缘形成留白区。

进一步,还包括精整工段,所述精整工段内设有至少一组用于依次轧制所述复合金属带的精整辊组,使所述金属材料层的厚度和表面精度均达到设定范围。

进一步,所述精整工段内还设有用于使金属材料层保持在便于精整成型的温度范围的精整温度控制装置。

进一步,还包括用于增厚所述金属材料层并得到加厚金属材料层的加厚工段。

进一步,所述加厚工段内设有用于向所述金属材料层均匀喷撒与其材质相同的金属颗粒或金属粉末的喷粉装置和用于将金属颗粒或金属粉末与金属材料层轧制为一体得到所述加厚金属材料层的轧辊组;所述轧辊组的进料侧设有喷粉高温区,所述喷粉高温区用于使所述金属材料层能够粘附所述金属颗粒或金属粉末、并使所述金属材料层以及金属颗粒或金属粉保持在便于轧制成型的温度范围内;所述轧辊组的出料侧设有用于使所述加厚金属材料层冷却定型的喷粉冷却装置。

进一步,所述喷粉冷却装置包括与带材设有所述加厚金属材料层的侧面对应设置的喷粉冷却单元,所述喷粉冷却单元包括第二导风隔板,所述第二导风隔板背向带材的外侧设有正对所述轧辊组的出料侧吹冷却介质的第二冷风通道,所述第二导风隔板与带材之间形成用于冷却介质回流的第二回流通道。

进一步,所述加厚工段内设有用于在所述金属材料层上涂布与其材质相同的金属熔液并得到所述加厚金属材料层的涂布辊组和用于向涂布辊组的进料侧进料的金属熔液进料装置,所述涂布辊组的进料侧设为使所述金属熔液保持熔融态的涂布高温区,所述涂布辊组的出料侧设有用于使所述加厚金属材料层冷却定型的涂布冷却装置。

进一步,所述涂布冷却装置包括与带材设有所述加厚金属材料层的侧面对应设置的涂布冷却单元,所述涂布冷却单元包括第三导风隔板,所述第三导风隔板背向带材的外侧设有正对所述轧辊组的出料侧吹冷却介质的第三冷风通道,所述第三导风隔板与带材之间形成用于冷却介质回流的第三回流通道。

进一步,所述金属熔液进料装置采用用于向涂布辊组进料的喷枪或螺杆挤出进料装置。

进一步,所述加厚工段内设有用于压在带材的两侧边缘上第二压边装置,所述第二压边装置用于在带材两侧边缘形成留白区。

进一步,还包括设置在涂料工段上游侧的复合工段,所述复合工段内设有用于在带材的两侧边缘复合不粘所述金属材料的包边薄膜的复合辊组;或,还包括设置在涂料工段上游侧的喷胶工段,所述喷胶工段包括在带材的两侧边缘喷涂不粘所述金属材料的胶体的喷胶机构。

进一步,在收卷机构的上游侧,设置用于揭开复合在带材两侧边缘的包边薄膜的揭开机构或刮掉喷涂在带材两侧边缘的胶体的刮刀机构。

本发明的有益效果在于:

本发明基于液态金属的复合金属带生产设备,通过设置涂料工段在带材的侧面上涂上一层金属材料的液态金属层,由于液态金属的温度较高,在定型工段由液态金属层冷却定型得到的金属材料层可与带材的表面紧密结合在一起,类似将液态金属镀在带材表面,提高结合力;另外,由于高温的液态金属的粘度较低、流动性较高,液态金属在带材表面流淌后在带材表面形成金属材料层,金属材料层的厚度可以很薄,类似将液态金属镀在带材表面,因此厚度可以控制在1um以下;即本发明基于液态金属的复合金属带生产方法,能够精确控制金属材料层的厚度,即厚度可以更薄以满足储能电极的使用要求,且结合力也更好。

通过设置加厚工段,可通过喷粉轧制或溶液涂布等方式增加金属材料层的厚度,得到加厚金属层,由于在涂料工序中,保证了金属材料层与带材之间的结合力强度,因此,再将金属材料层加厚后,能够维持加厚金属材料层与带材之间的结合力强度。将金属材料层加厚后,能够满足储能电极等使用场景的使用要求。

通过设置精整工段,不仅可以精整金属材料层的厚度以及控制金属材料层的表面精度,而且在精整工段中,通过对温度的控制,能够有效消除金属材料层内的内应力,提高金属材料层的塑性,防止金属材料层内出现裂纹等缺陷,提高产品质量。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本发明提供如下附图进行说明:

图1为本发明基于液态金属的复合金属带生产设备实施例1第一种方案的原理示意图;

图2为本发明基于液态金属的复合金属带生产设备实施例1第二种方案的原理示意图;

图3为本发明基于液态金属的复合金属带生产设备实施例1第三种方案的原理示意图;

图4为第一压边装置的结构示意图;

图5为图4的A详图;

图6为本发明基于液态金属的复合金属带生产设备实施例2第一种方案的原理示意图;

图7为本发明基于液态金属的复合金属带生产设备实施例2第二种方案的原理示意图;

图8为本发明基于液态金属的复合金属带生产设备实施例2第三种方案的原理示意图;

图9为本发明基于液态金属的复合金属带生产设备实施例3第一种方案的原理示意图;

图10为本发明基于液态金属的复合金属带生产设备实施例3第二种方案的原理示意图;

图11为本发明基于液态金属的复合金属带生产设备实施例3第三种方案的原理示意图;

图12为本发明基于液态金属的复合金属带生产设备实施例4的原理示意图。

附图标记说明:

1-带材;2-复合金属带;3-金属材料层;4-留白区;

10-放卷机构;20-高温区;21-漫反射面;22-喷射装置;23-厚度控制辊组;24-第一压边装置;25-刷辊组;25a-储料槽;25b-进料辊;26-喷涂装置;27-带料辊组;28-螺杆进料装置;

30-冷却区;31-第一导风隔板;32-第一冷风通道;33-第一回流通道;

40-喷粉高温区;41-喷粉装置;42-轧辊组;43-第二导风隔板;43a-第二冷风通道;43b-第二回流通道;46-涂布辊组;47-金属熔液进料装置;48-涂布高温区;49-第三导风隔板;49a-第三冷风通道;49b-第三回流通道;

50-精整工段;51-精整辊组;52-轧制辊组;

60-收卷机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1-3所示,为本发明基于液态金属的复合金属带生产设备实施例1的原理示意图。本实施例基于液态金属的复合金属带生产设备,包括:

放卷机构10,用于放卷带材1;

涂料工段,用于在带材1的至少一侧侧面上涂上一层金属材料的液态金属层3。本实施例的涂料工段内设有漫反射面21和喷射装置22,喷射装置22用于向漫反射面喷射液态金属,漫反射面22用于漫反射液态金属并使经漫反射后的液态金属被喷涂在带材1的侧面上,形成液态金属层。本实施例在带材1的两个侧面上均喷涂液态金属层,当然,也可以仅在带材1的一侧侧面喷涂液态金属层,不再累述。

定型工段,定型工段内设有冷却装置,使液态金属层冷却定型并在带材1上形成金属材料层,得到复合金属带;具体的,冷却装置按照设定的温度-时间控制线冷却经涂料工段制备得到的液态金属层。

收卷机构60,用于收卷得到的复合金属带2。

本实施例基于液态金属的复合金属带生产设备,通过设置涂料工段在带材的侧面上涂上一层金属材料的液态金属层,由于液态金属的温度较高,在定型工段由液态金属层冷却定型得到的金属材料层可与带材的表面紧密结合在一起,类似将液态金属镀在带材表面,提高结合力;另外,由于高温的液态金属的粘度较低、流动性较高,液态金属在带材表面流淌后在带材表面形成金属材料层,金属材料层的厚度可以很薄,类似将液态金属镀在带材表面,因此厚度可以控制在1um以下;即本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法,能够精确控制金属材料层的厚度,即厚度可以更薄以满足储能电极的使用要求,且结合力也更好。

进一步,本实施例基于液态金属的复合金属带生产设备还包括用于控制液态金属层厚度的厚度控制装置。本实施例的厚度控制装置包括厚度控制辊组23,厚度控制辊组23包括分别位于带材两侧的厚度控制辊。本实施例的厚度控制辊组23的进料侧设为用于使液态金属保持液态和流动性的涂料高温区20;冷却装置设置在厚度控制辊组23的出料侧,也即厚度控制辊组23的出料侧设有用于使液态金属冷却定型的冷却区30。

进一步,本实施例的冷却装置包括与带材1涂有液态金属层的侧面对应设置的冷却单元,冷却单元包括第一导风隔板31,第一导风隔板31背向带材的外侧设有正对厚度控制辊组23的出料侧吹冷却介质的第一冷风通道32,第一导风隔板31与带材1之间形成用于冷却介质回流的第一回流通道33。直接向厚度控制辊组23的出料侧吹冷却介质,可使液态金属经厚度控制辊组23后立即被冷却定型,防止因液态金属较好的流动性而导致金属材料层的厚度不均匀,也即可得到厚度可控且均匀的金属材料层。

进一步,漫反射面21漫反射液态金属并使液态金属成雾化水滴状后被涂在带材1上,也即漫反射面21上凹凸不平实现对液态金属漫反射,且漫反射的液态金属之间相互碰撞雾化后,再喷涂在带材1上,防止因液态金属温度较高且接近带材1熔点时,直接喷射的液态金属会熔化击穿带材。

进一步,带材1采用但不限于铜带、铝带、钢带、镍带、银带、金带或金属材料与非金属材料复合的带材,即本实施例的带材1均可用作储能电极的集流体。具体的,带材可以采用网状箔材,可以在带材上阵列设置通孔。当仅在带材1的一个侧面设置金属材料层时,使金属材料层嵌入到带材1的网孔内或通孔内,增加结合力,当在带材1的两侧侧面均设置金属材料层时,使带材1两侧的金属材料层通过网孔或通孔连接在一起,进一步增加结合力。具体的,金属材料采用但不限于金属锂、金属钠、金属钾、金属镁、金属钙、金属锌、金属铝或金属银;或金属材料采用但不限于金属锂、金属钠、金属钾、金属镁、金属钙、金属锌、金属铝和金属银中的至少两种配比而成的合金。即本实施例选用的金属材料可用作储能电极的活性材料,也即本实施例的复合金属带可用作储能电极,具体的,本实施例的带材采用铜带,金属材料采用金属锂。具体的,本实施例金属锂材料的液态金属的温度与金属铜的熔点相当,如液态金属锂的温度范围可以在800-1400℃,如此,液态金属锂喷涂到铜带后,能够有效增强金属锂与铜带的结合力。

优选的,涂料工段内设有用于压在带材的两侧边缘并防止液态金属覆盖的第一压边装置24,第一压边装置24用于防止液态金属覆盖带材的两侧边缘并在带材1两侧边缘形成留白区4,如图4-5所示。

进一步,本实施例基于液态金属的复合金属带生产设备还包括精整工段50,精整工段内设有至少一组用于依次轧制复合金属带的精整辊组51,使金属材料层3的厚度和表面精度均达到设定范围。具体的,精整工段内还设有用于使金属材料层保持在便于精整成型的温度范围的精整温度控制装置。通过设置精整工段,不仅可以精整金属材料层的厚度以及控制金属材料层的表面精度,而且在精整工段中,通过对温度的控制,能够有效消除金属材料层内的内应力,提高金属材料层的塑性,防止金属材料层内出现裂纹等缺陷,提高产品质量。本实施例在利用精整辊组51精整复合金属带2之前,采用轧制辊组52轧制复合金属带2。

进一步,本实施例基于液态金属的复合金属带生产设备还包括用于增厚金属材料层并得到加厚金属材料层的加厚工段。本实施例的加厚工段设置在定型工段与精整工段之间,也即可直接利用精整工段精整加厚金属材料层。加厚工段内设有用于压在带材的两侧边缘上第二压边装置,第二压边装置用于在带材两侧边缘形成留白区4。本实施例的第二压边装置的结构与实施例1相同,详见附图4-5。

具体的,加厚工段内设有用于向金属材料层均匀喷撒与其材质相同的金属颗粒或金属粉末的喷粉装置41和用于将金属颗粒或金属粉末与金属材料层轧制为一体得到加厚金属材料层的轧辊组42;轧辊组42的进料侧设有喷粉高温区40,喷粉高温区用于使金属材料层能够粘附金属颗粒或金属粉末、并使金属材料层以及金属颗粒或金属粉保持在便于轧制成型的温度范围内;轧辊组的出料侧设有用于使加厚金属材料层冷却定型的喷粉冷却装置。本实施例的喷粉冷却装置包括与带材1设有加厚金属材料层的侧面对应设置的喷粉冷却单元,喷粉冷却单元包括第二导风隔板43,第二导风隔板43背向带材1的外侧设有正对轧辊组42的出料侧吹冷却介质的第二冷风通道43a,第二导风隔板43与带材1之间形成用于冷却介质回流的第二回流通道43b,如图1所示。

当然,还可以在加厚工段内设有用于在金属材料层上涂布与其材质相同的金属熔液并得到加厚金属材料层的涂布辊组46和用于向涂布辊组46的进料侧进料的金属熔液进料装置47,涂布辊组46的进料侧设为使金属熔液保持熔融态的涂布高温区48,涂布辊组46的出料侧设有用于使加厚金属材料层冷却定型的涂布冷却装置。本实施例的涂布冷却装置包括与带材1设有加厚金属材料层的侧面对应设置的涂布冷却单元,涂布冷却单元包括第三导风隔板49,第三导风隔板49背向带材的外侧设有正对涂布辊组46的出料侧吹冷却介质的第三冷风通道49a,第三导风隔板49与带材1之间形成用于冷却介质回流的第三回流通道49b,如图2所示。具体的,金属熔液进料装置采用用于向涂布辊组46进料的喷枪或螺杆挤出进料装置。

当然,在一些实施例中,也可以不设置加厚工段,如图3所示,不再累述。

通过设置加厚工段,可通过喷粉轧制或溶液涂布等方式增加金属材料层的厚度,得到加厚金属层,由于在涂料工序中,保证了金属材料层与带材之间的结合力强度,因此,再将金属材料层加厚后,能够维持加厚金属材料层与带材之间的结合力强度。将金属材料层加厚后,能够满足储能电极等使用场景的使用要求。

当然,为了在带材1的两侧边缘形成留白区4,还可以在本实施例基于液态金属的复合金属带生产设备内设置位于涂料工段上游侧的复合工段,复合工段内设有用于在带材的两侧边缘复合不粘金属材料的包边薄膜的复合辊组;或,还包括设置在涂料工段上游侧的喷胶工段,喷胶工段包括在带材的两侧边缘喷涂不粘金属材料的胶体的喷胶机构。此时,在收卷机构的上游侧,设置用于揭开复合在带材两侧边缘的包边薄膜的揭开机构或刮掉喷涂在带材两侧边缘的胶体的刮刀机构,不再累述。

下面结合上述设备对本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法的具体实施方式进行详细说明。

本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法,包括:

涂料工序,用于在带材1的至少一侧侧面上涂上一层液态金属层。

定型工序,用于使液态金属层冷却定型并在带材1上形成金属材料层3,本实施例利用冷却装置按照设定的温度-时间控制线冷却经涂料工序制备得到的液态金属层,得到复合金属带2。

本实施例的涂料工序中,利用喷射装置22向漫反射面21喷射液态金属,使液态金属经漫反射面21漫反弹后被喷涂在带材1的侧面上,得到液态金属层。具体的,喷射装置22喷射的液态金属经漫反射面21漫反射后,形成雾化水滴状后喷涂在带材1侧面上,也即漫反射面21上凹凸不平实现对液态金属漫反射,且漫反射的液态金属之间相互碰撞雾化后,再喷涂在带材1上,防止因液态金属温度较高且接近带材1熔点时,直接喷射的液态金属会熔化击穿带材。本实施例在带材1的两个侧面上均喷涂液态金属层,当然,也可以仅在带材1的一侧侧面喷涂液态金属层,不再累述。

进一步,采用厚度控制装置控制液态金属层的厚度。本实施例的厚度控制装置包括厚度控制辊组23,厚度控制辊组23包括分别位于带材1两侧的厚度控制辊。本实施例在厚度控制辊组23的进料侧设置用于使液态金属保持液态和流动性的涂料高温区20;在厚度控制辊组23的出料侧设置冷却装置,也即厚度控制辊组23的出料侧设有用于使液态金属冷却定型的冷却区30。

进一步,本实施例的冷却装置包括与带材1涂有液态金属层的侧面对应设置的冷却单元,冷却单元包括第一导风隔板31,第一导风隔板31背向带材的外侧设有正对厚度控制辊组23的出料侧吹冷却介质的第一冷风通道32,第一导风隔板31与带材1之间形成用于冷却介质回流的第一回流通道33。直接向厚度控制辊组23的出料侧吹冷却介质,可使液态金属经厚度控制辊组23后立即被冷却定型,防止因液态金属较好的流动性而导致金属材料层的厚度不均匀,也即可得到厚度可控且均匀的金属材料层。

进一步,涂料工序内设有用于压在带材的两侧边缘并防止液态金属覆盖的第一压边装置24,第一压边装置24用于防止液态金属覆盖带材1的两侧边缘并在带材两侧边缘形成留白区4,如图4-5所示。第一压边装置24包括压在带材1上的压条,压条采用软质耐高温的材质制成,且在一些实施例中,压条还具有不粘连金属材料的特性。

进一步,本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法还包括精整工序,利用至少一组精整辊组51依次精整复合金属带2,使金属材料层的厚度和表面精度均达到设定范围。控制精整工序内的环境温度,使金属材料层保持在便于精整成型的温度范围内。通过设置精整工序,不仅可以精整金属材料层的厚度以及控制金属材料层的表面精度,而且在精整工序中,通过对温度的控制,能够有效消除金属材料层内的内应力,提高金属材料层的塑性,防止金属材料层内出现裂纹等缺陷,提高产品质量。本实施例在利用精整辊组51精整复合金属带2之前,采用轧制辊组52轧制复合金属带2。

进一步,本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法还设有用于增厚金属材料层并得到加厚金属材料层的加厚工序。本实施例的加厚工序设置在定型工序与精整工序之间,也即可直接利用精整工序精整加厚金属材料层。加厚工序内设有用于压在带材的两侧边缘上第二压边装置,第二压边装置用于在带材两侧边缘形成留白区4。本实施例的第二压边装置的结构与实施例1相同,详见附图4-5。

具体的,加厚工序中,利用喷粉装41置向金属材料层均匀喷撒与其材质相同的金属颗粒或金属粉末,并利用轧辊组42将金属颗粒或金属粉末与金属材料层轧制为一体,得到加厚金属材料层;在轧辊组42的进料侧设置喷粉高温区40,喷粉高温区40用于使金属材料层能够粘附金属颗粒或金属粉末、并使金属材料层以及金属颗粒或金属粉保持在便于轧制成型的温度范围内;在轧辊组42的出料侧设置喷粉冷却装置,喷粉冷却装置用于使加厚金属材料层冷却定型。本实施例的喷粉冷却装置包括与带材1设有加厚金属材料层的侧面对应设置的喷粉冷却单元,喷粉冷却单元包括第二导风隔板43,第二导风隔板43背向带材1的外侧设有正对轧辊组42的出料侧吹冷却介质的第二冷风通道43a,第二导风隔板43与带材1之间形成用于冷却介质回流的第二回流通道43b,如图1所示。

当然,加厚工序中,还可以利用涂料辊组46在金属材料层上涂上与其材质相同的金属熔液,得到加厚金属材料层;在涂料辊组46的进料侧设置使金属熔液保持熔融态的涂料高温区48,在涂料辊组的出料侧设置用于使加厚金属材料层冷却定型的涂料冷却装置。本实施例的涂布冷却装置包括与带材1设有加厚金属材料层的侧面对应设置的涂布冷却单元,涂布冷却单元包括第三导风隔板49,第三导风隔板49背向带材的外侧设有正对涂布辊组46的出料侧吹冷却介质的第三冷风通道49a,第三导风隔板49与带材1之间形成用于冷却介质回流的第三回流通道49b,如图2所示。具体的,金属熔液进料装置采用用于向涂布辊组46进料的喷枪或螺杆挤出进料装置。具体的,在涂料辊组46的进料侧设置金属熔液进料装置,金属熔液进料装置采用用于向涂料辊组进料的喷枪或螺杆挤出进料装置。

当然,在一些实施例中,也可以不设置加厚工序,如图3所示,不再累述。

通过设置加厚工序,可通过喷粉轧制或溶液涂布等方式增加金属材料层的厚度,得到加厚金属层,由于在涂料工序中,保证了金属材料层与带材之间的结合力强度,因此,再将金属材料层加厚后,能够维持加厚金属材料层与带材之间的结合力强度。将金属材料层加厚后,能够满足储能电极等使用场景的使用要求。

当然,为了在带材1的两侧边缘形成留白区4,还可以在进入到涂料工序之前,在带材1的两侧边缘复合不粘金属材料的包边薄膜或在带材的两侧边缘喷涂不粘金属材料的胶体。此时,在收卷机构的上游侧,设置用于揭开复合在带材两侧边缘的包边薄膜的揭开机构或刮掉喷涂在带材两侧边缘的胶体的刮刀机构,不再累述。

实施例2

如图6所示,为本发明基于液态金属的复合金属带生产设备实施例2第一种方案的原理示意图。本实施例基于液态金属的复合金属带生产设备,包括:

放卷机构10,用于放卷带材1;

涂料工段,用于在带材1的至少一侧侧面上涂上一层金属材料的液态金属层3。本实施例的涂料工段内设有刷辊组25,刷辊组25用于在带材侧面上均匀涂刷液态金属,形成液态金属层。具体的,本实施例的刷辊组25包括分别位于带材1两侧的刷辊,两个刷辊分别在带材1的两侧侧面涂刷液态金属层,当然,也可以仅在带材1的其中一侧设置刷辊,即仅在带材的一侧侧面涂刷液态金属层。刷辊的进料方式根据实际情况选择,如刷辊位于带材1下方时,可以在刷辊下方设置储料槽25a,刷辊部分浸入到储料槽内的液态金属内。若刷辊位于带材1的上方,可以直接利用喷头对刷辊喷料,也可以设置与刷辊平行的进料辊25b,进料辊25b与对应刷辊之间的间隙小于刷辊的刷毛的径向长度,将液态金属直接加入到进料辊25b与该刷辊之间实现进料。

定型工段,定型工段内设有冷却装置,使液态金属层冷却定型并在带材1上形成金属材料层,得到复合金属带;具体的,冷却装置按照设定的温度-时间控制线冷却经涂料工段制备得到的液态金属层。

收卷机构50,用于收卷得到的复合金属带2。

本实施例基于液态金属的复合金属带生产设备,通过设置涂料工段在带材的侧面上涂上一层金属材料的液态金属层,由于液态金属的温度较高,在定型工段由液态金属层冷却定型得到的金属材料层可与带材的表面紧密结合在一起,类似将液态金属镀在带材表面,提高结合力;另外,由于高温的液态金属的粘度较低、流动性较高,液态金属在带材表面流淌后在带材表面形成金属材料层,金属材料层的厚度可以很薄,类似将液态金属镀在带材表面,因此厚度可以控制在1um以下;即本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法,能够精确控制金属材料层的厚度,即厚度可以更薄以满足储能电极的使用要求,且结合力也更好。

本实施例基于液态金属的复合金属带生产设备的其他实施方式与实施例1相同,不再一一累述。

下面结合上述设备对本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法的具体实施方式进行详细说明。

本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法,包括:

涂料工序,用于在带材1的至少一侧侧面上涂上一层液态金属层。

定型工序,用于使液态金属层冷却定型并在带材1上形成金属材料层3,本实施例利用冷却装置按照设定的温度-时间控制线冷却经涂料工序制备得到的液态金属层,得到复合金属带2。

本实施例的涂料工序中,利用刷辊组在带材的侧面上涂刷液态金属,得到液态金属层。具体的,本实施例的刷辊组25包括分别位于带材1两侧的刷辊,两个刷辊分别在带材1的两侧侧面涂刷液态金属层,当然,也可以仅在带材1的其中一侧设置刷辊,即仅在带材的一侧侧面涂刷液态金属层。刷辊的进料方式根据实际情况选择,如刷辊位于带材1下方时,可以在刷辊下方设置储料槽25a,刷辊部分浸入到储料槽内的液态金属内。若刷辊位于带材1的上方,可以直接利用喷头对刷辊喷料,也可以设置与刷辊平行的进料辊25b,进料辊25b与对应刷辊之间的间隙小于刷辊的刷毛的径向长度,将液态金属直接加入到进料辊25b与该刷辊之间实现进料。

本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法的其他实施方式与实施例1相同,不再一一累述。

实施例3

如图9所示,为本发明基于液态金属的复合金属带生产设备实施例3第一种方案的原理示意图。本实施例基于液态金属的复合金属带生产设备,包括:

放卷机构10,用于放卷带材1;

涂料工段,用于在带材1的至少一侧侧面上涂上一层金属材料的液态金属层3。本实施例的涂料工段内设有喷涂装置26,喷涂装置26将液态金属喷涂在带材1侧面上,形成液态金属层。喷涂装置26采用线性直喷喷头或采用将液态金属雾化后再喷出的雾化喷头。当液态金属的温度大幅度低于带材1的熔点时,可以采用线性直喷喷头直接将液态金属喷射到带材1表面。当液态金属的温度与带材1的熔点较为接近时,则采用雾化喷头将液态金属喷涂到带材1的表面,防止液态金属熔化击穿带材。另外,根据使用要求的不同,可以仅在带材1的一侧喷涂液态金属层,也可以同时在带材1的两侧分别喷涂液态金属层,本实施例分别在带材1的两侧设置喷涂装置26,即可在带材1的两侧均喷涂液态金属层,不再累述。

定型工段,定型工段内设有冷却装置,使液态金属层冷却定型并在带材1上形成金属材料层,得到复合金属带;具体的,冷却装置按照设定的温度-时间控制线冷却经涂料工段制备得到的液态金属层。

收卷机构50,用于收卷得到的复合金属带2。

本实施例基于液态金属的复合金属带生产设备,通过设置涂料工段在带材的侧面上涂上一层金属材料的液态金属层,由于液态金属的温度较高,在定型工段由液态金属层冷却定型得到的金属材料层可与带材的表面紧密结合在一起,类似将液态金属镀在带材表面,提高结合力;另外,由于高温的液态金属的粘度较低、流动性较高,液态金属在带材表面流淌后在带材表面形成金属材料层,金属材料层的厚度可以很薄,类似将液态金属镀在带材表面,因此厚度可以控制在1um以下;即本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法,能够精确控制金属材料层的厚度,即厚度可以更薄以满足储能电极的使用要求,且结合力也更好。

本实施例基于液态金属的复合金属带生产设备的其他实施方式与实施例1相同,不再一一累述。

下面结合上述设备对本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法的具体实施方式进行详细说明。

本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法,包括:

涂料工序,用于在带材1的至少一侧侧面上涂上一层液态金属层。

定型工序,用于使液态金属层冷却定型并在带材1上形成金属材料层3,本实施例利用冷却装置按照设定的温度-时间控制线冷却经涂料工序制备得到的液态金属层,得到复合金属带2。

本实施例的涂料工序中,利用喷涂装置在带材侧面上喷涂液态金属,得到液态金属。喷涂装置26采用线性直喷喷头或采用将液态金属雾化后再喷出的雾化喷头。当液态金属的温度大幅度低于带材1的熔点时,可以采用线性直喷喷头直接将液态金属喷射到带材1表面。当液态金属的温度与带材1的熔点较为接近时,则采用雾化喷头将液态金属喷涂到带材1的表面,防止液态金属熔化击穿带材。另外,根据使用要求的不同,可以仅在带材1的一侧喷涂液态金属层,也可以同时在带材1的两侧分别喷涂液态金属层,本实施例分别在带材1的两侧设置喷涂装置26,即可在带材1的两侧均喷涂液态金属层,不再累述。

本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法的其他实施方式与实施例1相同,不再一一累述。

实施例4

如图12所示,为本发明基于液态金属的复合金属带生产设备实施例4的原理示意图。本实施例基于液态金属的复合金属带生产设备,包括:

放卷机构10,用于放卷带材1;

涂料工段,用于在带材1的至少一侧侧面上涂上一层金属材料的液态金属层3。本实施例的涂料工段内设有带料辊组27和用于向带料辊组进料的螺杆进料装置28,带料辊组27包括带料辊,带料辊将液态金属涂布在带材1侧面上,形成液态金属层。带料辊组27可以仅在带材1的一侧侧面上涂布液态金属层,也可以同时在带材1的两侧分别涂布液态金属层,不再累述。

定型工段,定型工段内设有冷却装置,使液态金属层冷却定型并在带材1上形成金属材料层,得到复合金属带;具体的,冷却装置按照设定的温度-时间控制线冷却经涂料工段制备得到的液态金属层。

收卷机构50,用于收卷得到的复合金属带2。

本实施例基于液态金属的复合金属带生产设备,通过设置涂料工段在带材的侧面上涂上一层金属材料的液态金属层,由于液态金属的温度较高,在定型工段由液态金属层冷却定型得到的金属材料层可与带材的表面紧密结合在一起,类似将液态金属镀在带材表面,提高结合力;另外,由于高温的液态金属的粘度较低、流动性较高,液态金属在带材表面流淌后在带材表面形成金属材料层,金属材料层的厚度可以很薄,类似将液态金属镀在带材表面,因此厚度可以控制在1um以下;即本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法,能够精确控制金属材料层的厚度,即厚度可以更薄以满足储能电极的使用要求,且结合力也更好。

本实施例基于液态金属的复合金属带生产设备的其他实施方式与实施例1相同,不再一一累述。

下面结合上述设备对本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法的具体实施方式进行详细说明。

本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法,包括:

涂料工序,用于在带材1的至少一侧侧面上涂上一层液态金属层。

定型工序,用于使液态金属层冷却定型并在带材1上形成金属材料层3,本实施例利用冷却装置按照设定的温度-时间控制线冷却经涂料工序制备得到的液态金属层,得到复合金属带2。

本实施例的涂料工序中,利用带料辊27将液态金属涂料在带材1侧面上,得到液态金属层。本实施例利用螺杆进料装置28向带料辊组进料,带料辊组27包括带料辊,带料辊将液态金属涂布在带材1侧面上,形成液态金属层。带料辊组27可以仅在带材1的一侧侧面上涂布液态金属层,也可以同时在带材1的两侧分别涂布液态金属层,不再累述。

本实施例基于液态金属的复合金属带生产方法的其他实施方式与实施例1相同,不再一一累述。

注:本文所述“液态金属”指流动性达到设定要求的熔融态金属或者温度超过金属材料沸点的金属液,不再累述。

在生产复合金属带的过程中,根据带材以及用于成型金属材料层的金属材料的材质的选择不同,需采用对应的气氛环境以及需在对应的温度以及干燥度环境下,这些环境设置均可根据带材和金属材料的需求进行调整和选择,对本领域技术人员而言,不存在技术障碍,不再累述。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例,本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

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