一种基于蒸镀的复合正极集流体制备装置及方法与流程

1.本发明属于锂电池技术领域，具体是一种基于蒸镀的复合正极集流体制备装置及方法。


背景技术：

2.目前新能源行业常规的非水性二次电池的正极集流体采用的是压延工艺的高纯铝箔；此集流体为压轧工艺制作，为了保证铝箔的平整度，压轧采用的压辊表面的光滑度较高，导致集流体表面的比表面积较低，致使集流体在涂覆正极的活性物质时，活性物质不能与集流体进行贴合面积受限，导致活性物质与集流体之间的电子通路少进而引起极片的界面电阻过大，影响电池的容量、内阻、以及循环性能。
3.因此，本领域技术人员提供了一种基于蒸镀的复合正极集流体制备装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。


技术实现要素：

4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于蒸镀的复合正极集流体制备装置，其包括：
5.密封筒；
6.上端盖、下端盖，可拆卸的密封安装在所述密封筒的上端面与下端面；
7.排气管，横向穿接在所述密封筒的一侧，所述排气管的一端与外设真空泵相连通；
8.上架膜组件，可相对转动的同轴设置在所述上端盖上，所述上架膜组件上排列设置有多个高分子薄膜件；
9.蒸发排流组件，固定在所述密封筒的内部下侧；以及
10.供流管，竖直连设在所述下端盖上，所述供流管的一端与所述蒸饭排流组件相连通，用于将高纯铝锭液体输送至蒸发排流组件中，并由所述蒸发排流组件将铝镀层至高分子薄膜件表面。
11.进一步，作为优选，所述上架膜组件包括：
12.内环架，同轴固定在所述密封筒内；
13.转动盘，可相对转动的设置在所述内环架内；
14.驱动电机，安装在密封筒外，所述驱动电机的输出端与所述转动盘相连接；以及
15.架膜装置，为排列设置的多个，各所述架膜装置均圆周竖直排布在转动盘的下端面。
16.进一步，作为优选，所述架膜装置包括：
17.上固定齿座；
18.外环架，同轴设置在所述上固定齿座的下方；
19.伸缩导杆，为对称排列设置的多个，各所述伸缩导杆均万向转动连接在所述上固定齿座与外环架之间；
20.内弹簧，设置在所述伸缩导杆内，所述伸缩导杆被构造成两段式可伸缩结构；
21.内环体，同轴设置在所述外环架内，所述内环体的两侧横向固定有转轴，所述转轴的一端转动设置在所述外环架内；
22.微型电机，安装在所述外环架外，所述微型电机的输出端与其中一个所述转轴相连接；
23.固定件，固定在所述上固定齿座的输出端，并由所述上固定齿座驱动旋转；以及
24.微调伸缩杆，铰接在所述固定架上，所述微调伸缩杆的输出端设置有连接件，所述连接件通过滚轴限位滑动设置在所述外环架上。
25.进一步，作为优选，所述外环架的偏转角度范围在-8
°
至8
°
。
26.进一步，作为优选，还包括：
27.内膜夹，同轴设置在所述内环体内，用于对高分子薄膜件定位夹持，所述内膜夹与内环体之间圆周分布有多个连接弹簧；
28.电动伸缩杆，可相对转动的竖直设置在上固定齿座下方，所述电动伸缩杆的输出端对称铰接有承架杆，所述承架杆上均设有外撑件；
29.内调节盘，安装在电动伸缩杆下方，所述内调节盘上通过多个侧支杆与所述承架杆相连接。
30.进一步，作为优选，所述内调节盘包括：
31.连接轴；
32.内旋转盘，转动设置在所述连接轴上；
33.流动仓，同轴设置在内旋转盘内，所述流动仓的横截面呈弧形结构，且所述流动仓内滑动设置有塞柱，所述塞柱的一端与所述内旋转盘相固定；
34.脉冲泵，与所述流动仓相连通；以及
35.循环泵，与所述流动仓相连通。
36.进一步，作为优选，所述蒸发排流组件包括：
37.蒸发腔体，为左右对称设置的两个；
38.导送罩，通过伸缩导管连接在各所述蒸发腔体上；
39.液压伸缩杆，倾斜连接在所述蒸发腔体上，所述液压伸缩杆的输出端与所述导送罩相连接。
40.进一步，作为优选，所述导送罩上还对称转动设置有卷轴，所述卷轴之间卷设有滤网件，所述滤网件上设有排列的多个不同孔径通口。
41.一种基于蒸镀的复合正极集流体制备装置的使用方法，其包括以下步骤：
42.s1.选材准备，选取高分子薄膜6微米pet及99.9％高纯铝锭，优先将高纯铝锭进行初步加热液化，并通过供流管输送至蒸发腔体中，将高分子薄膜通过各架膜装置架设在蒸发排流组件上方；
43.s2.加热蒸发，由各蒸发腔体进行内部加热，使得高纯铝锭能够蒸发并扩散至高分子薄膜件表面；
44.s3.扩膜舒展，在蒸镀前优先对高分子薄膜件进行扩膜工作，由脉冲泵配合循环泵通过对流动仓注液增压驱动内旋转盘进行单向旋转或局部往复旋转，从而由外撑件对内膜夹进行弹性外撑；
45.s4.均匀蒸镀，在蒸镀过程中，上固定齿座驱动固定件旋转运动，此时微调伸缩杆在伸缩下通过滚轴沿外环架滑动，从而使得外环架能够进行偏转运动，以便蒸镀于高分子薄膜件表面的铝锭气液能够均匀流动在高分子薄膜件上；
46.s5.反复蒸镀，在完成单面铝层蒸镀后内环体在旋转作用下对高分子薄膜件进行翻面，以实现高分子薄膜件的单面或双面蒸镀；
47.s6.镀膜完成后进行收卷作业。
48.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
49.1、本发明的制备方法主要采取在高分子薄膜的上下表面各蒸镀≤5微米不同晶体结构的高纯铝层，单面铝层需要蒸镀n次，第n次蒸镀成锥形结构，锥形结构高度为10-80nm，其中n≤20；
50.2、本发明中由于内层的铝镀层的紧密度较高，可保证铝层具有较高的电导率，另外最外层的形状为锥形，可以有效增大铝箔的比表面积，提供更大面积集流体与活性物质之间的电子通路，进而很好的解决传统铝箔界面电阻高的问题；
51.3、本发明中在蒸镀中，可由架膜装置在偏转下使得高分子薄膜件表面的铝锭气液能够均匀流动在高分子薄膜件上，提高蒸镀均匀效果，同时还设置有内调节盘，可用于对高分子薄膜件的扩压作用，以保证高分子薄膜件的延展性，增大蒸镀的比表面积。
附图说明
52.图1为本发明的结构示意图；
53.图2为本发明的剖视图；
54.图3为本发明中上架膜组件的结构示意图；
55.图4为本发明中架膜装置的结构示意图；
56.图5为本发明中内膜夹的结构示意图；
57.图6为本发明中内调节盘的结构示意图；
58.图7为本发明中蒸发排流组件的结构示意图；
59.图中：1密封筒、11上端盖、12下端盖、13供流管、14排气管、2上架膜组件、21内环架、22转动盘、23驱动电机、3蒸发排流组件、31蒸发腔体、32导送罩、33液压伸缩杆、34卷轴、35滤网件、4架膜装置、41上固定齿座、42外环架、43内环体、44伸缩导杆、45内弹簧、46微型电机、47微调伸缩杆、48固定件、49滚轴、5内膜夹、51连接弹簧、52承架杆、53电动伸缩杆、54外撑件、6内调节盘、61内旋转盘、62连接轴、63流动仓、64塞柱。
具体实施方式
60.请参阅图1，本发明实施例中，一种基于蒸镀的复合正极集流体制备装置，其包括：
61.密封筒1；
62.上端盖11、下端盖12，可拆卸的密封安装在所述密封筒1的上端面与下端面；
63.排气管14，横向穿接在所述密封筒1的一侧，所述排气管14的一端与外设真空泵(图中未示出)相连通；用于将密封筒中的气体对外抽排，形成内部真空；
64.上架膜组件2，可相对转动的同轴设置在所述上端盖11上，所述上架膜组件2上排列设置有多个高分子薄膜件；
65.蒸发排流组件3，固定在所述密封筒1的内部下侧；以及
66.供流管13，竖直连设在所述下端盖12上，所述供流管13的一端与所述蒸饭排流组件3相连通，用于将高纯铝锭液体输送至蒸发排流组件3中，并由所述蒸发排流组件3将铝镀层至高分子薄膜件表面，优先对高纯铝锭进行外部加热，降低工作时耗，提高生产效果。
67.本实施例中，所述上架膜组件2包括：
68.内环架21，同轴固定在所述密封筒1内；
69.转动盘22，可相对转动的设置在所述内环架21内；
70.驱动电机23，安装在密封筒1外，所述驱动电机23的输出端与所述转动盘22相连接；以及
71.架膜装置4，为排列设置的多个，各所述架膜装置4均圆周竖直排布在转动盘22的下端面，由驱动电机驱动转动盘不间断圆周旋转，从而使得架膜装置能够均匀蒸镀，提高蒸镀效果。
72.作为较佳的实施例，所述架膜装置4包括：
73.上固定齿座41；
74.外环架42，同轴设置在所述上固定齿座41的下方；
75.伸缩导杆44，为对称排列设置的多个，各所述伸缩导杆44均万向转动连接在所述上固定齿座41与外环架42之间；
76.内弹簧45，设置在所述伸缩导杆44内，所述伸缩导杆44被构造成两段式可伸缩结构；
77.内环体43，同轴设置在所述外环架42内，所述内环体43的两侧横向固定有转轴，所述转轴的一端转动设置在所述外环架42内；
78.微型电机46，安装在所述外环架42外，所述微型电机46的输出端与其中一个所述转轴相连接；
79.固定件48，固定在所述上固定齿座41的输出端，并由所述上固定齿座41驱动旋转；以及
80.微调伸缩杆47，铰接在所述固定架48上，所述微调伸缩杆47的输出端设置有连接件，所述连接件通过滚轴49限位滑动设置在所述外环架42上。
81.本实施例中，所述外环架42的偏转角度范围在-8
°
至8
°
也就是说，在蒸镀时，通过微调伸缩杆的伸出使得位于外环架上对应侧的伸缩导杆呈伸出，此时外环架处于非水平状态，由固定件在旋转作用下驱动微调伸缩杆上的连接件沿外环架进行位移滑动，从而使得高分子薄膜件表面的多余铝锭气液能够均匀流动在高分子薄膜件上。
82.本实施例中，还包括：
83.内膜夹5，同轴设置在所述内环体43内，用于对高分子薄膜件定位夹持，所述内膜夹5与内环体43之间圆周分布有多个连接弹簧51；
84.电动伸缩杆53，可相对转动的竖直设置在上固定齿座41下方，所述电动伸缩杆53的输出端对称铰接有承架杆52，所述承架杆52上均设有外撑件54；
85.内调节盘6，安装在电动伸缩杆53下方，所述内调节盘6上通过多个侧支杆与所述承架杆52相连接，也就是说，通过内调节盘的偏转作用使得承架杆能够对外扩展，从而由外撑件实现对内膜夹的扩压效果。
86.本实施例中，所述内调节盘6包括：
87.连接轴62；
88.内旋转盘61，转动设置在所述连接轴62上；
89.流动仓63，同轴设置在内旋转盘61内，所述流动仓63的横截面呈弧形结构，且所述流动仓63内滑动设置有塞柱64，所述塞柱64的一端与所述内旋转盘61相固定；
90.脉冲泵(图中未示出)，与所述流动仓63相连通；以及
91.循环泵(图中未示出)，与所述流动仓63相连通，其中脉冲泵能够提供单次供压排流效果，而循环泵能够提供多次供压排流效果，也就是说，在使用中，可优先通过脉冲泵对流动仓增压，从而使得内旋转盘优先偏转至指定角度，此时循环泵对应进行供压排流，以便塞柱往复滑动在流动仓中，实现对高分子薄膜件的延展效果。
92.作为较佳的实施例，所述蒸发排流组件3包括：
93.蒸发腔体31，为左右对称设置的两个；
94.导送罩32，通过伸缩导管连接在各所述蒸发腔体31上；
95.液压伸缩杆33，倾斜连接在所述蒸发腔体31上，所述液压伸缩杆33的输出端与所述导送罩32相连接。
96.本实施例中，所述导送罩32上还对称转动设置有卷轴34，所述卷轴34之间卷设有滤网件35，所述滤网件35上设有排列的多个不同孔径通口，其中在蒸镀中还可有滤网件上不同孔径的各通口进行过滤，以提供不同颗粒密度大小的蒸镀效果，尤其，可在蒸镀3-8次时提供高密度蒸镀效果，而在后续蒸镀中进行低密度蒸镀效果。
97.一种基于蒸镀的复合正极集流体制备装置的使用方法(以表面为锥形的复合正极集流体为例)，其包括以下步骤：
98.s1.选材准备，选取高分子薄膜6微米pet及99.9％高纯铝锭，优先将高纯铝锭进行初步加热液化，并通过供流管13输送至蒸发腔体31中，将高分子薄膜通过各架膜装置4架设在蒸发排流组件3上方；其中，复合集流体单面铝层需要蒸镀n次，第n次蒸镀成锥形结构，锥形结构高度为10-80nm，其中n≤20；铝层的纯度≥99.8％；铝层与高分子层之间的剥离力≥2n/m；
99.s2.加热蒸发，由各蒸发腔体31进行内部加热，使得高纯铝锭能够蒸发并扩散至高分子薄膜件表面；
100.s3.扩膜舒展，在蒸镀前优先对高分子薄膜件进行扩膜工作，由脉冲泵配合循环泵通过对流动仓62注液增压以驱动内旋转盘61进行单向旋转或局部往复旋转，从而由外撑件54对内膜夹5进行弹性外撑；
101.s4.均匀蒸镀，在蒸镀过程中，上固定齿座41驱动固定件48旋转运动，此时微调伸缩杆47在伸缩下通过滚轴49沿外环架42滑动，从而使得外环架42能够进行偏转运动，以便蒸镀于高分子薄膜件表面的铝锭气液能够均匀流动在高分子薄膜件上；
102.s5.反复蒸镀，在完成单面铝层蒸镀后内环体43在旋转作用下对高分子薄膜件进行翻面，以实现高分子薄膜件的单面或双面蒸镀，每一面蒸镀时需要蒸镀n层，其中≤n-1层则采用常规的真空蒸镀或磁控溅射技术，第n次则采用3d打印技术，将表面打印成锥形结构，其中n≤20；
103.s6.镀膜完成后进行收卷作业。
104.上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。