一種清除極片塗層的方法及極片塗層清除裝置與流程
2024-03-30 11:57:05
本發明屬於鋰離子電池製造技術領域，尤其涉及一種極片塗層清除方法及清除裝置。
背景技術：
鋰離子電池因能量密度高、自放電小、對環境友好而廣泛應用於數碼產品中，並且近年來隨著無人機、電動汽車的發展，鋰離子電池也獲得更多的關注，如今使用設備對電池的能量密度、內阻、循環壽命等電化學性能方面提出了更高的要求。目前，在正、負極活性物質材料克容量都發揮到極致的情況下，如何進一步提高電芯容量成了鋰電池領域的一個技術瓶頸。
圖1為常規電池極片的結構示意圖，傳統工藝生產電池極片時會在空箔C上塗覆活性物質從而形成塗層A，為了焊接極耳B，會在空箔C的端部留下一段未塗覆活性物質的空白區域D，然後將極耳B焊接在該空白區域D內。
為了提升電芯能量密度，業內採用在空白區域內也塗覆活性物質的方式在空白區域上同樣形成塗層，然後再將空白區域內的焊接極耳區的塗層移除掉，最後在待焊接極耳區焊接極耳。
目前常用的清除塗層的方法是機械刮料移除法或者發泡膠清除法。機械刮料移除法是採用刮板將塗覆在箔片上的塗層刮去，但機械刮料移除法難以保證塗層清除後的潔淨度，並且刮板極易刮傷弄破空箔。採用發泡膠清除法清除極片上的塗層時，需要在每一個極耳焊接區域都貼上一片膠紙，工序較多，生產成本過高；並且負極漿料水性，與膠紙難以相溶，膠紙表面上的漿料會游離到膠紙四周，導致其四周的塗層面密度增厚，從而影響到電芯性能和厚度。
為了克服以上兩種方法的不足，業內還提出了雷射清洗法。如專利號為US8309880B2的美國發明專利公開了一種採用雷射移除極片上的塗層的方法，但是該雷射清洗法仍存在以下不足：首先，該方法在雷射清洗的同時用惰性氣體吹極片被清洗區域，以實現極片的清潔和冷卻，但這不能完全清除極片上的塗層，會影響雷射束對極片塗層的清洗效果，而且不能有效收集被清除的粉塵顆粒，從而影響到電芯的安全性能；其次，雷射清除塗層時會產生熱量，並傳遞給光箔，光箔受熱不均且未得到有效固定會產生形變，從而影響後工序製作。
公開號為CN105406028A的中國發明專利申請公開了另一種雷射移除極片塗層的方法，該方法將極片上待移除塗層區域用真空吸附的方式固定，然後採用平頂式雷射束移除該待移除區域的塗層。但該方法也存在一些不足：首先，採用真空吸附固定極片的方式，需要在清洗平臺上開孔，從而實現真空吸附極片，但採用真空吸附固定極片時極片與真空孔嘴對應的區域及塗層在真空作用下會向內凹陷，使待清洗區域偏離雷射束焦點，容易存在清洗不乾淨的風險，導致極片焊接虛焊；而且如果真空孔嘴孔徑過小，極片清洗產生的粉塵容易堵塞孔洞，從而無法產生吸附效果；其次，雷射灼燒極片所產生的熱量會不斷傳遞到清洗平臺，在批量生產過程中，平臺的溫度會不斷升高，甚至超出極片清洗時的溫度，極片加工時熱量得不到有效轉移，會導致清洗後的箔材表面氧化嚴重，從而影響到電芯性能。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種可以防止極片變形、清洗效果好的清除極片塗層的方法及清除裝置。
為了實現上述目的，本發明採取如下的技術解決方案：
一種清除極片塗層的方法，包括以下步驟：
極片放置於清洗平臺上，所述清洗平臺內設置有流通冷卻液體的循環冷卻管道；
用壓塊將極片壓在清洗平臺上，所述壓塊上設置有通槽，所述通槽將極片上的待清洗區域露出，所述通槽的側壁上設置有真空吸嘴，所述真空吸嘴與設置於所述壓塊內的真空管路連通；
用雷射對壓塊通槽露出的極片區域進行灼燒，以清除掉該區域的塗層，雷射清洗極片塗層的同時，清洗平臺內的冷卻液體對極片進行降溫，壓塊上的真空吸嘴將產生的粉塵顆粒收集，雷射將塗層清除完畢後露出箔材，完成清洗。
極片塗層清除裝置，包括用於放置極片的清洗平臺、位於所述清洗平臺上方的雷射頭，所述清洗平臺內設置有流通冷卻液體的循環冷卻管道；所述清洗平臺上設置有壓塊，所述壓塊壓在極片上，所述壓塊上設置有通槽，所述通槽與極片上待清洗區域對應，所述通槽的側壁上設置有真空吸嘴，所述壓塊內設置有與所述真空吸嘴連通的真空管路。
更具體的，所述真空吸嘴設置於所述通槽的一個或多個側壁上。
更具體的，所述壓塊內設置有流通冷卻液體的循環冷卻管道。
更具體的，所述真空吸嘴的真空度為-10～-90Kpa。
更具體的，所述循環冷卻管道與外部冷卻循環系統連通。
更具體的，所述真空管路與抽真空系統連通。
由以上技術方案可知，本發明清除極片塗層時，採用壓塊配合清洗平臺壓附固定待清洗的極片，可以防止極片受熱產生應力變形，也避免採用真空吸附的方式會在極片上產生凹陷，然後極片在雷射清洗過程中清洗平臺或者清洗平臺和壓塊同步通循環冷卻水，防止極片清洗時熱量得不到擴散使箔材氧化，同時開啟抽真空系統，通過壓塊上的真空吸嘴吸走塗層清洗時產生的粉塵，確保清洗塗層後光箔的潔淨度和提高生產效率。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖做簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為現有極片的結構示意圖；
圖2為極片塗層清除裝置的結構示意圖；
圖3為壓塊將極片壓在清洗平臺上的示意圖；
圖4為本發明實施例清洗平臺的示意圖；
圖5為清洗平臺的內部結構示意圖；
圖6為本發明實施例壓塊的示意圖；
圖7為壓塊的內部結構示意圖；
圖8a、圖8b為待清洗區域位於極片單側的示意圖；
圖9a、圖9b為待清洗區域位於極片兩側的示意圖；
圖10a、圖10b為位於極片兩側的待清洗區域不重疊的示意圖。
具體實施方式
為了讓本發明的上述和其它目的、特徵及優點能更明顯，下文特舉本發明實施例，並配合所附圖示，做詳細說明如下。
如圖2和圖3所示，本發明的極片塗層清除裝置包括清洗平臺1、壓塊2、雷射頭3和極片傳送機構4，清洗平臺1用於放置極片100，壓塊2設置於清洗平臺1上，壓塊2可將極片100壓平於清洗平臺1上，雷射頭3位於清洗平臺1的上方，極片100在極片傳送機構4的帶動下移動。本發明的雷射頭、極片傳送機構的結構與現有技術中極片清洗裝置的雷射頭及極片傳送機構的結構相同，此處不再贅敘。
參照圖4和圖5，清洗平臺1為具有光滑表面的平板式結構，在清洗平臺1內設置有循環冷卻管道1a，循環冷卻管道1a與外部冷卻循環系統(未圖示)連通，循環冷卻管道1a內流通如冷卻水、酒精等冷卻液體。本實施例的循環冷卻管道1a採用橫豎交錯的排列方式設置於清洗平臺1內，但也可採用蛇形的排列方式設置於清洗平臺1內。
如圖6和圖7所示，壓塊2上設置有用於露出極片上待清洗區域的通槽2a，通槽2a的形狀可以是方形、矩形或圓形等形狀，通槽的尺寸及形狀由極耳焊接區域的尺寸及形狀確定。在壓塊2內設置有真空管路2b，真空管路2b與外部的抽真空系統連通，在通槽2a的側壁上設置有與真空管路2b連通的真空吸嘴2c，真空吸嘴2c用於吸收雷射清洗時產生的粉塵顆粒。真空吸嘴2c可以設置於通槽的一個側壁上，也可以在通槽的每個側壁上都設置，真空吸嘴的數量可根據需求設置，可為1個或多個，真空吸嘴的形狀根據吸塵要求設置，真空吸嘴的真空度可為-10～-90Kpa。
本發明的清除極片塗層的方法包括以下步驟：
將極片放置於清洗平臺上，用壓塊下壓極片，將極片壓平於清洗平臺1上，壓塊壓平極片的同時還起到極片定位的作用，壓塊上的通槽露出極片的待清洗區域(極耳焊接區域)；
啟動冷卻循環系統，使冷卻液體在清洗平臺內的循環冷卻管道內流通；
啟動抽真空系統，使壓塊的通槽區域形成真空(負壓)區域；
啟動雷射頭，用雷射對極片上與壓塊通槽位置相對應的待清洗區域進行灼燒，以清除掉極片上的塗層，同時壓塊通槽側壁上的真空吸嘴將產生的粉塵顆粒收集，雷射將塗層清除完畢後，露出箔材，從而完成該區域的清洗。
本發明清洗極片時，用壓塊將極片壓住，一方面將極片定位，另一方面也將極片上的非清洗區域蓋住，雷射只對通槽區域內的極片進行清洗；清洗平臺的表面光滑平整，內部通循環冷卻液，可以帶走雷射灼燒極片產生的熱量，使平臺始終處於恆定低溫狀態，以防止極片清洗區域的熱量無法擴散而出現箔材氧化嚴重或變形；清洗時開啟真空將粉塵顆粒吸走，確保極片清洗後箔材表面潔淨，保證極片的潔淨度。
採用本發明方法清除極片塗層時，冷卻循化系統、抽真空系統和雷射頭的啟動順序沒有要求，可以如上所述先啟動冷卻循環系統再啟動抽真空系統再啟動雷射頭，也可以先啟動抽真空系統再啟動冷卻循環系統再啟動雷射頭，或者最先啟動雷射頭等，只要保證在雷射清洗時冷卻循環系統和抽真空系統都處於運行狀態即可。此外，為了更好地實現極片的降溫，在壓塊內也可以設置與外部冷卻循環系統連通的循環冷卻管道，清洗平臺和壓塊內都流通冷卻液體，降溫效果更好，確保極片始終處於低溫狀態。
本發明方法可對單側塗覆有活性物質塗層的極片100進行清洗，如圖8a及圖8b所示。也可以對雙側都塗覆有活性物質塗層的極片100進行清洗，如圖9a及圖9b所示。極片100兩側都有待清洗區域時，極片兩側的待清洗區域可以重疊(圖9a、圖9b)，極片兩側的待清洗區域也可以相互錯開(圖10a、圖10b)。待清洗區域的形狀、位置、數量可根據實際的需求設置。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：
1、極片在清洗過程中，清洗平臺和/或壓塊持續循環冷卻液，保證極片清洗區域恆定處於低溫狀態，從而防止清洗區域空箔氧化。
2、極片在清洗過程中，對非清洗區域用壓塊壓住，僅外露極片清洗區域；從而防止清洗區域極片變形。
3、極片在清洗過程中，壓塊的側面通真空，真空能將雷射清洗塗層產生的粉塵吸除乾淨，從而保證清潔後極片的潔淨度。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬範圍。