镍氢电池极板涂浆生产包边工艺的研究

1 、 前言
　　长久以来，镍氢电池极板生产过程中的包白边存在着诸多问题：通常镍氢电池生产中的白边处理有2种方法：1）涂浆过程中用水冲镍带侧边：在涂浆的过程中，用高压去离子水在极板两边的边上将所涂的浆料边冲边吸掉，此种去白边的生产工艺来源于日本，但我们发现，此工艺在生产过程中浪费了大量的去离子水，同时由于涂浆过程中镍带的跑偏、吸管的赌塞等因素均导致涂浆极板两侧需处理的浆料不能彻底清除干净，待极板烘干、很多极片裁切后仍然需通过清粉机再进行清粉，清粉过程中使极板在清粉处的强度受到了伤害，易使电池极板在后续的滚焊中报废，同时此种生产方式的生产成本非常高；2）贴胶带工艺：在涂浆过程中在镍带的正、反侧贴胶带，使镍带在涂浆过程中的浆料不能进入镍带两侧的贴胶带处，此种方法在电池生产厂同样存在着很多问题：首先由于胶带是2圈胶带在涂浆过程中分别贴在镍带的上下两面，镍带进入浆槽后，浆液会从胶带的两侧边渗入镍带；同时在涂浆过程中，镍带会因多种原因常常跑偏，而贴胶带的工装是固定的，它不可能随镍带的跑偏而自动调整在镍带上贴胶带的位置，导致了镍带两侧需处理的白边处很多地方都有浆液，仍然需要后序的清粉处理，清粉后的白边会变薄，甚至机体材料损伤，在引流条的滚焊时易造成极片的损伤甚至报废。
　　2、研究思路
　　根据上述2种工艺方法在生产中存在的缺陷，本文论述了对上述第2种工艺方法进行的工艺改进研究，采用包边工装中的包边机构自动跟踪极板的包边方式：极板自动包边的工装中需解决以下两个主要问题：1）在涂浆过程中浆液会从胶带的外侧边渗浆到镍带的问题：2）包边工装需随镍带的左右跑偏而自动跟随镍带的位置移动，使胶带始终贴在镍带的固定位置，并在镍带的两侧包紧。
　　3、多重包边轮自动包边工装的工作原理
　　针对现有生产厂在白边处理过程中的问题，本设计采用了多重包边轮自动包边工装，如图一所示：其结构主要由1、底板组件；2、泡沫镍定位组件；3、包边滑轮组件一4、包边滑轮组件二；5、胶带定位组件组成；6、需包边的镍带（在涂浆过程中自动向右移动）。

　　1、底板组件2、泡沫镍定位组件3、滑轮组件一4、滑轮组件二5、胶带定位组件组成6、需包边的镍带
　　图一：自动包边工装示意图
　　3.1 底板组件作用
　　底板组件通过几个螺钉将底板与纠边装置连接；同时将泡沫镍定位组件、滑轮组件、胶带定位组件固定在上面，使包边工装能与纠边机同步，这样具有补偿因镍带跑偏而导致包边偏移的功效。
　　3.2 泡沫镍定位组件的作用
　　3.2.1泡沫镍定位组件的构成如图二：1、螺母2、手柄轴3、轴支撑板4、挡圈5、轴承 6、轴7、轴套 8、支撑柱9、手柄10、调节轴11、紧固螺钉。组件通过8支撑柱下端的内螺纹孔固定在底板组件上。2手柄轴与8支撑柱采用螺纹连接，2手柄轴与3轴支撑板采用T型槽连接，使2手柄轴与3轴支撑板连接成为一个整体，而轴6通过与3轴支撑板上的孔的紧配合连接为一体，（见图二右图）当旋转手柄9时，由于支撑柱被固定在底板组件上不能移动，2手柄轴便带动3轴支撑板上下移动，也就带动装在3轴支撑板上的轴6一起移动。
　　3.2.2泡沫镍定位组件的作用：将涂浆镍带从泡沫镍定位组件的上下两轴间通过，泡沫镍定位组件上的两个可调节上下位置的轴可将镍带控制在包边滑轮组件的包边轮槽的中间位置，使胶带在包到镍带上时，能使胶带所包镍带的上、下两面等宽，同时泡沫镍定位组件的上下两轴夹紧镍带，使镍带在受到左右包边轮的挤压后不致产生凸凹问题而导致胶带包边不能贴紧镍带的问题，如图所示，旋转手柄9，可通过手柄轴带动轴支撑板并带动轴在上下方向移动，实现了将镍带控制在任意高度位置的目的。

　　1、螺母2、手柄轴3、轴支撑板4、挡圈5、轴承 6、轴7、轴套 8、支撑柱9、手柄10、调节轴11、紧固螺钉
　　图二 泡沫镍定位组件
　　3.3包边滑轮组件的作用

　　3.3.1包边滑轮组件的构成：如下图三所示，它由以下几个组件构成：1、包边轮组件限位块2、螺钉3、包边轮4个（包边轮有4种不同的包边角）4、上固定板5、下固定板6、中间直线导轨7、下直线导轨8、轴承轴9、轴承固定架10、轴承。在结构中采用2套如下图的包边组件构成一套完整的包边体系。
　　3.3.2结构：包边轮孔安装在其轴上可绕轴自由转动，其轴通过螺钉固定在4上固定板上，
　　4上固定板通过4个螺钉与9轴承固定架连接，9轴承固定架套在10轴承外圈上，10轴承内圈装在8轴承轴上，8轴承轴通过螺钉固定在6直线导轨上的上滑块上，因此，板4可带动2个包边轮在X、Y平面转动，5下固定板通过螺钉分别与6中间直线导轨的轨道连接与7下直线导轨的滑块连接，因此，5下固定板可在7下直线导轨上沿Y方向滑动。
　　1、 包边轮组件限位块2、螺钉3、包边轮4个4、上固定板5、下固定板6、中间直线导轨7、下直线导轨8、轴承轴9、轴承固定架10、轴承
　　图三包边滑轮组件
　　3.3.3包边滑轮组件主要解决的问题：
　　1）在涂浆过程中浆液会从胶带的外侧边渗浆到镍带的问题；
　　2）包边工装需随镍带的左右跑偏而自动跟随镍带的位置移动。
3.3.4包边轮结构及原理：在包边轮工装设计上，为了使一个胶带包裹到镍带外侧边的两侧，解决涂浆过程中浆液会从胶带的外侧边渗浆到镍带的问题，采用了4个带不同角度的包边轮（图一、图四），当来自纠边机轴棍上的镍带在通过泡沫镍定位组件的定位轴限位后，正好其厚度的中心位置在下图4个滚轮高度的中心位置，而来自胶带定位组件上的胶带被限位在第一个包边轮a中，再通过b、c、d包边轮逐渐将胶带从一个平面收成包裹在镍带上下的两面，如下图四所示：

　　图四包边轮示意图
　　3.3.5简单工作原理：在涂浆过程中，随着镍带的向前移动，4个轮紧贴着镍带转动，从而将镍带的上下面贴上了胶带，为了使胶带在包镍带的过程中能贴紧镍带，而不致使胶带与镍带间出现间隙，包边轮挤压镍带的力应在一恰当的范围，采用了图三中的1包边轮限位块，将包边轮限位块固定在直线导轨上，其前端带有一弹黄，顶着图三中的9轴承固定架，由于9轴承固定架与4上固定板及包边轮均用螺钉固定成一体，因此在包边过程中包边轮压镍带的力能保持在一定的范围内，从而保证了胶带与镍带间不出现间隙，确保了包边的质量，同时当生产不同型号的产品时，镍带的宽度不同，可通过调整1包边轮组件限位块在6中间直线导轨上的位置，即可调整对称的8个轮间的宽度，适用了不同宽度镍带的包边要求。同时在涂浆过程中，由于镍带有时会出现跑偏现象，当镍带跑偏后：4上固定板带动4个包边轮通过6中间直线导轨在Y方向移动，同时还能绕4上固定板的中心转动，每个包边轮还能绕自身的轴转动，因此工装上的胶带包边能跟随涂浆线镍带的偏移而达到一个位置的补偿。
　　4. 胶带定位组件的作用

　　4.1胶带定位组件的构成：如图七所示，由1、定位螺钉；2、垫；3、轴承；4、安装盘；5、磁体；6、轴组成，在轴6上嵌入磁体5，通过磁体5可将胶带定位组件定位在底板组件的任意位置。

　　4.2作用： 将胶带定位组件放在多重包边轮自动包边工装的底板组件上，其位置任意移动，胶带定位组件靠下端的磁体将组件固定在底板组件上的任意位置，将需包在镍带上的胶带套在胶带定位组件上的安装盘上，将胶带的始断抽出包在紧贴在包边轮的镍带上，涂浆开始后，随着镍带的移动，胶带带动安装盘绕轴上的轴承转动而放出胶带。
　　从表中可以看出，改进后用贴白边工装生产的极片在后道的滚焊生产过程中炸片数量明显降低，这是由于在镍带的白边处，浆料没有渗漏，工装控制浆料渗入效果良好。
　　6. 结论 本文首次将自动包边的思想引入包边工装，构思了自动包边的工艺及设计了自动包边的工装，解决了1）在涂浆过程中浆液会从胶带的外侧边渗浆到镍带的问题以及包边工装需随镍带的左右跑偏而自动跟随镍带的位置移动问题，并在本厂的4条涂浆生产线中验证了本工装设计的可靠性及正确性，提高了镍氢电池的生产效率，降低了生产成本，带来了很高的经济效益。
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　　作者简介：荣蓉， 1961.5生，女， 主要从事镍氢电池、锂电池、模组、电池包的结构设计及其生产过程中的工艺工装研究；孙军华，1970.12生，女，主要从事镍氢电池、锂电池生产过程中的工艺研究及质量管理；孔令兵，1978.8，男，主要从事镍氢电池、锂电池生产过程中的工艺研究及结构设计。