一種鋰離子電池陽極片處理裝置的製作方法

2023-10-31 11:32:52

專利名稱：一種鋰離子電池陽極片處理裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於鋰離子電池領域，尤其涉及一種鋰離子電池陽極片處理裝置。
背景技術：
1991年，日本索尼公司創造性的採用炭材料作為鋰離子電池陽極材料，為鋰離子電池領域帶來了革命性的變化；自此之後，鋰離子電池技術迅猛發展，在行動電話、攝像機、筆記本電腦以及其他可攜式電器上面大量運用。鋰離子電池具有諸多優點，例如電壓高、體積小、質量輕、比能力高、無記憶效應、無汙染、自放電小、循環壽命長等，是二十一世紀理想的移動電器電源、電動汽車電源以及儲電站用儲電器。但隨著可攜式電子設備微型化、長待機的不斷發展，對鋰離子電池的能量密度的提出了越來越高的要求。對於現有的負極材料而言，在首次充電過程中均會形成固體電解質膜(SEI膜)，從而消耗一部分來自正極材料中的鋰離子，最終導致電芯的首次庫倫效率低於100%，例如石墨材料的首次效率在90%左右，而合金負極首次效率更低，以矽負極材料為例，其首次庫倫效率在65%-85%之間。因此如果能夠提高電芯的首先庫倫效率，能夠較大幅度的提高電芯的能量密度。為了達到提高電芯首次庫倫效率的目的，國內外專家在陽極處理方面展開了廣範的研究，並取得了一些成果FMC公司的Y ·高[電極中的鋰金屬分散體；Y ·高，M ·亞科夫萊瓦，J ·恩格爾，ect ；2006]等將鋰金屬粉、負極材料和非水液體混合形成漿料，將漿料塗覆到集流體上，然後乾燥漿液；該方法雖然能夠起到處理作用，最終實現提高電芯的首次庫倫效率，但是整個電芯的生產工藝必須在乾燥室內完成，同時金屬鋰粉本身的成本較高，且其與陽極共混難度大，因此生產成本較高。此外，Y ·高[鋰金屬在二次電池陽極內的分散；Y ·高，J · L ·博巴三世；2002.]等還將金屬鋰粉製作成漿料，塗覆於集電極上從而實現陽極補鋰的目的。該方法同樣適用了成本較高的金屬鋰粉為原料，且配置漿料難度較大，漿料在集電極上的均勻分散也難`以保證，因此極大的限制了其在量產上的使用。申請號為JP1996027910的日本專利申請採用將金屬鋰片覆蓋在負極片表面，然後卷繞製成電池，然後灌注電解液的方法製備鋰離子電池；使用該方法處理時，電芯組裝成型時，金屬鋰片很容易刺穿隔離膜導致陰陽極短路，同時，由於很難製備得到較薄的金屬鋰片，因此往往導致負極片能夠吸收的鋰的量遠遠小於金屬鋰片提供的鋰，使得電芯出現析鋰、循環性能差等問題。

實用新型內容本實用新型的目的在於針對現有技術的不足，而提供一種鋰離子電池陽極片處理裝置，此裝置能夠高效、定量、均勻的對陽極片進行處理，此外該實用新型結構簡單，成本低廉，極易實現工業化批量生產。為達到上述目的，本實用新型採用如下技術方案一種鋰離子電池陽極片處理裝置，包括放卷裝置和收卷裝置，其中，還包括極片處理裝置，所述極片處理裝置包括金屬鋰供鋰裝置和將陽極片送於所述金屬鋰供鋰裝置的電解液處理裝置。所述電解液處理裝置為箱式電解液處理裝置或者噴塗式電解液處理裝置。所述金屬鋰供鋰裝置為鋰輥式裝置、鋰帶環式裝置或鋰帶卷料式裝置。所述放卷裝置包括第一輪軸和極片烘乾裝置，所述陽極片固定設置於所述第一輪軸，所述極片烘乾裝置位於所述第一輪軸的一側。所述收卷裝置包括第二輪軸、張力控制裝置和糾偏裝置，所述第二輪軸和所述張力控制裝置分別設置於所述糾偏裝置。所述放卷裝置、所述極片處理裝置和所述收卷裝置均設置有傳送輥。所述極片處理裝置設置有加熱系統。本實用新型的有益效果在於本實用新型包括放卷裝置和收卷裝置，其中，還包括極片處理裝置，所述極片處理裝置包括金屬鋰供鋰裝置和將陽極片送於所述金屬鋰供鋰裝置的電解液處理裝置。此裝置能夠高效、定量、均勻的對陽極片進行處理，此外該實用新型結構簡單，成本低廉，極易實現工業化批量生產。
圖1為本實用新型實施例1的結構示意圖。圖2為本實用新型實施例2的結構示意圖。圖3為本實用新型實施例3的結構示意圖。圖4為本實用新型實施例4的結構示意圖。圖5為本實用新型實施例5的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例和說明書附圖，對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限於此。如圖1所示，這是本實用新型的實施例1，一種鋰離子電池陽極片處理裝置，包括放卷裝置I和收卷裝置3，其中，還包括極片處理裝置2，極片處理裝置2包括金屬鋰供鋰裝置22和將陽極片送於金屬鋰供鋰裝置22的電解液處理裝置21。，陽極片經過電解液處理裝置21浸潤後進入金屬鋰供鋰裝置22做進一步處理。當使用的陽極片為電解液浸潤後的極片時，極片處理裝置2中可以不含電解液處理裝置21。優選的，電解液處理裝置21為箱式電解液處理裝置。優選的，金屬鋰供鋰裝置22為鋰帶環式裝置。優選的，放卷裝置I包括第一輪軸11和極片烘乾裝置12，陽極片固定設置於所述第一輪軸11，所述極片烘乾裝置12位於所述第一輪軸11的一側，固定於第一輪軸11上的陽極片卷料經過極片烘乾裝置12後送於電解液處理裝置21中，第一輪軸11為主動輪軸或者從動輪軸。優選的，收卷裝置3包括第二輪軸31、張力控制裝置32和糾偏裝置33，第二輪軸31和張力控制裝置32分別設置於糾偏裝置33，第二輪軸31通過張力控制裝置32控制，糾偏裝置33調節收卷料在收卷垂直方向的位移而實現卷料整齊收卷。[0026]其中，放卷裝置1、極片處理裝置2和收卷裝置3均設置有傳送輥4，傳送輥4設置於第一輪軸11和第二輪軸31之間。優選的，極片處理裝置2設置有加熱系統23。加熱系統23設置為加熱絲，該加熱絲能夠提高處理過程中電解液和金屬鋰輥的溫度。 本實用新型的工作過程在於將固定於第一輪軸11上的放卷陽極片經過極片烘乾裝置12後烘乾直接進入盛裝有電解液的箱式電解液處理裝置，使得電解液充分浸潤膜片，之後穿過由鋰帶環主動輪7和鋰帶環從動輪8控制轉速的一對浸泡在電解液中的鋰帶環，極片與鋰帶環之間的接觸力大小通過鋰帶環主動輪7和鋰帶環從動輪8之間的擠壓力來調節，同時還可以調節電解液加熱系統23內的加熱絲的輸出功率調節電解液的溫度，實現在不同溫度下處理陽極片。在陽極片穿過鋰帶環對時，電解液將鋰帶和陽極片連接在一起形成離子通道，而鋰帶和陽極片直接連接在一起形成電子通道，當鋰離子通道和電子通道同時連通時，陽極材料與鋰帶之間本身存在的電勢差能夠促使金屬鋰快速離子化形成鋰離子，之後通過電解液傳輸嵌入陽極活性物質顆粒內部，最終達到快速處理的目的。處理後的陽極片最後進入收卷裝置3，在張力控制裝置32以及糾偏裝置33的共同作用下，處理後的陽極片卷料收卷於第二輪軸31上。如圖2所示，這是本實用新型的實施例2，與實施例1不同的是本實施例沒有設置極片烘乾裝置12，操作步驟不同的是將固定於第一輪軸11上的放卷陽極片經過傳送輥4後直接進入盛裝有電解液的箱式電解液處理裝置，使得電解液充分浸潤極片之後穿出箱式電解液處理裝置。其它結構與實施例1相同，這裡不再贅述。如圖3所示，這是本實用新型的實施例3，與實施例2不同的是本實施例將箱式電解液處理裝置改為噴塗式電解液處理裝置以及將金屬鋰供鋰裝置22設置為鋰帶卷料式裝置，操作步驟不同的是將固定於第一輪軸11上的放卷陽極片經過傳送輥4後穿過一對電解液噴塗槍9之間，在穿越過程中電解液噴塗槍9均勻、定量的將電解液噴塗於極片表面，使得極片被電解液充分浸潤。之後極片進入由一對收放卷鋰帶系統組成的陽極片處理裝置，在該處理裝置中，固定於鋰帶放卷支架10上的鋰帶膜卷經過輪軸回到鋰帶收卷系統中，在鋰帶張力控制裝置13以及鋰帶糾偏裝置14的共同作用下，鋰帶膜卷收卷於鋰帶收卷輪15上。陽極片穿過由該對鋰帶收放卷系統時，三者之間保持同步運動，而三者之間的接觸力可以通過鋰帶走帶對輥之間的擠壓力來調節。陽極片處理過程為當陽極片穿過鋰帶環對時，噴塗於極片表面的電解液將鋰帶和陽極片連接在一起形成離子通道，而鋰帶和陽極片直接連接在一起形成電子通道，當鋰離子通道和電子通道同時連通時，陽極材料與鋰帶之間本身存在的電勢差能夠促使金屬鋰快速離子化形成鋰離子，之後通過電解液傳輸嵌入陽極活性物質顆粒內部，最終達到快速處理的目的。其它結構與實施例2相同，這裡不再贅述。如圖4所示，這是本實用新型的實施例4，與實施例1不同的是本實施例將金屬鋰供鋰裝置22設置為鋰輥式裝置，而且沒有設置加熱系統23，操作步驟不同的是將固定於第一輪軸11上的放卷陽極片經過極片烘乾裝置12後烘乾，再經過傳送輥4進入極片處理裝置2中。極片首先在盛裝電解液的電解液處理裝置21中充分浸潤，之後通過繞滾的形式在金屬鋰輥16上走帶，走帶過程中，電解液將金屬鋰輥16和陽極片連接在一起形成離子通道，而金屬鋰輥16和陽極片直接連接在一起形成電子通道，當鋰離子通道和電子通道同時連通時，陽極材料與金屬鋰輥16之間本身存在的電勢差能夠促使金屬鋰快速離子化形成鋰離子，之後通過電解液傳輸嵌入陽極活性物質顆粒內部，最終達到快速處理的目的。其它結構與實施例1相同，這裡不再贅述。如圖5所示，這是本實用新型的實施例5，與實施例4不同的是本實施例沒有設置極片烘乾裝置12，但是設置了加熱系統23，加熱系統23可以給電解液和金屬鋰輥16進行加熱，使其保持在一定溫度。其它結構與實施例4相同，這裡不再贅述。相對現有技術，本實用新型至少具有如下優點1)、本實用新型鋰離子電池陽極片處理裝置，可以非常簡單的調節復卷張力、卷料放置的環境溫度、電解液中鋰離子濃度，來實現控制鋰離子從金屬鋰輥16向陽極活性物質顆粒內部的傳輸速度；通過控制復卷及解卷之間的時間，來控制鋰離子從金屬鋰輥16向陽極活性物質顆粒內部的傳輸時間，最終實現控制處理總量的目的；2)、本實用新型鋰離子電池陽極片處理裝置，所使用的鋰為鋰帶，成本低廉；處理過程中只需要放卷收卷，工藝非常簡單；因此極易實現工業化批量生產。根據上述說明書的揭示和教導，本實用新型所屬領域的技術人員還能夠對上述實施方式進行變更和修改。因此，本實用新型並不局限於上述的具體實施方式
，凡是本領域技術人員在本實用新型的基礎上所作出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬於本實用新型的保護範圍。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本實用新型構 成任何限制。
權利要求1.一種鋰離子電池陽極片處理裝置，包括放卷裝置(I)和收卷裝置(3)，其特徵在於還包括極片處理裝置(2)，所述極片處理裝置(2)包括金屬鋰供鋰裝置(22)和將陽極片送於所述金屬鋰供鋰裝置(22)的電解液處理裝置(21)。
2.根據權利要求1所述的鋰離子電池陽極片處理裝置，其特徵在於所述電解液處理裝置(21)為箱式電解液處理裝置或者噴塗式電解液處理裝置。
3.根據權利要求1所述的鋰離子電池陽極片處理裝置，其特徵在於所述金屬鋰供鋰裝置(22)為鋰輥式裝置、鋰帶環式裝置或鋰帶卷料式裝置。
4.根據權利要求1所述的鋰離子電池陽極片處理裝置，其特徵在於所述放卷裝置(I)包括第一輪軸(11)和極片烘乾裝置(12)，所述陽極片固定設置於所述第一輪軸(11)，所述極片烘乾裝置(12)位於所述第一輪軸(11)的一側。
5.根據權利要求1所述的鋰離子電池陽極片處理裝置，其特徵在於所述收卷裝置(3)包括第二輪軸(31)、張力控制裝置(32)和糾偏裝置(33)，所述第二輪軸(31)和所述張力控制裝置(32)分別設置於所述糾偏裝置(33)。
6.根據權利要求1所述的鋰離子電池陽極片處理裝置，其特徵在於所述放卷裝置(I)、所述極片處理裝置(2 )和所述收卷裝置(3 )均設置有傳送輥(4 )。
7.根據權利要求1所述的鋰離子電池陽極片處理裝置，其特徵在於所述極片處理裝置(2)設置有加熱系統(23)。
專利摘要本實用新型屬於鋰離子電池領域，尤其涉及一種鋰離子電池陽極片處理裝置，包括放卷裝置和收卷裝置，其中，還包括極片處理裝置，所述極片處理裝置包括金屬鋰供鋰裝置和將陽極片送於所述金屬鋰供鋰裝置的電解液處理裝置。相對現有技術，此裝置能夠高效、定量、均勻的對陽極片進行處理，此外該實用新型結構簡單，成本低廉，極易實現工業化批量生產。
文檔編號H01M4/139GK202888313SQ20122048137
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月20日 優先權日2012年9月20日
發明者方宏新, 遊從輝, 徐延傑, 曹福彪, 張柏清 申請人:東莞新能源科技有限公司, 寧德新能源科技有限公司