一种清除极片涂层的方法及极片涂层清除装置与流程

本发明属于锂离子电池制造技术领域，尤其涉及一种极片涂层清除方法及清除装置。

背景技术：

锂离子电池因能量密度高、自放电小、对环境友好而广泛应用于数码产品中，并且近年来随着无人机、电动汽车的发展，锂离子电池也获得更多的关注，如今使用设备对电池的能量密度、内阻、循环寿命等电化学性能方面提出了更高的要求。目前，在正、负极活性物质材料克容量都发挥到极致的情况下，如何进一步提高电芯容量成了锂电池领域的一个技术瓶颈。

图1为常规电池极片的结构示意图，传统工艺生产电池极片时会在空箔C上涂覆活性物质从而形成涂层A，为了焊接极耳B，会在空箔C的端部留下一段未涂覆活性物质的空白区域D，然后将极耳B焊接在该空白区域D内。

为了提升电芯能量密度，业内采用在空白区域内也涂覆活性物质的方式在空白区域上同样形成涂层，然后再将空白区域内的焊接极耳区的涂层移除掉，最后在待焊接极耳区焊接极耳。

目前常用的清除涂层的方法是机械刮料移除法或者发泡胶清除法。机械刮料移除法是采用刮板将涂覆在箔片上的涂层刮去，但机械刮料移除法难以保证涂层清除后的洁净度，并且刮板极易刮伤弄破空箔。采用发泡胶清除法清除极片上的涂层时，需要在每一个极耳焊接区域都贴上一片胶纸，工序较多，生产成本过高；并且负极浆料水性，与胶纸难以相溶，胶纸表面上的浆料会游离到胶纸四周，导致其四周的涂层面密度增厚，从而影响到电芯性能和厚度。

为了克服以上两种方法的不足，业内还提出了激光清洗法。如专利号为US8309880B2的美国发明专利公开了一种采用激光移除极片上的涂层的方法，但是该激光清洗法仍存在以下不足：首先，该方法在激光清洗的同时用惰性气体吹极片被清洗区域，以实现极片的清洁和冷却，但这不能完全清除极片上的涂层，会影响激光束对极片涂层的清洗效果，而且不能有效收集被清除的粉尘颗粒，从而影响到电芯的安全性能；其次，激光清除涂层时会产生热量，并传递给光箔，光箔受热不均且未得到有效固定会产生形变，从而影响后工序制作。

公开号为CN105406028A的中国发明专利申请公开了另一种激光移除极片涂层的方法，该方法将极片上待移除涂层区域用真空吸附的方式固定，然后采用平顶式激光束移除该待移除区域的涂层。但该方法也存在一些不足：首先，采用真空吸附固定极片的方式，需要在清洗平台上开孔，从而实现真空吸附极片，但采用真空吸附固定极片时极片与真空孔嘴对应的区域及涂层在真空作用下会向内凹陷，使待清洗区域偏离激光束焦点，容易存在清洗不干净的风险，导致极片焊接虚焊；而且如果真空孔嘴孔径过小，极片清洗产生的粉尘容易堵塞孔洞，从而无法产生吸附效果；其次，激光灼烧极片所产生的热量会不断传递到清洗平台，在批量生产过程中，平台的温度会不断升高，甚至超出极片清洗时的温度，极片加工时热量得不到有效转移，会导致清洗后的箔材表面氧化严重，从而影响到电芯性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可以防止极片变形、清洗效果好的清除极片涂层的方法及清除装置。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种清除极片涂层的方法，包括以下步骤：

极片放置于清洗平台上，所述清洗平台内设置有流通冷却液体的循环冷却管道；

用压块将极片压在清洗平台上，所述压块上设置有通槽，所述通槽将极片上的待清洗区域露出，所述通槽的侧壁上设置有真空吸嘴，所述真空吸嘴与设置于所述压块内的真空管路连通；

用激光对压块通槽露出的极片区域进行灼烧，以清除掉该区域的涂层，激光清洗极片涂层的同时，清洗平台内的冷却液体对极片进行降温，压块上的真空吸嘴将产生的粉尘颗粒收集，激光将涂层清除完毕后露出箔材，完成清洗。

极片涂层清除装置，包括用于放置极片的清洗平台、位于所述清洗平台上方的激光头，所述清洗平台内设置有流通冷却液体的循环冷却管道；所述清洗平台上设置有压块，所述压块压在极片上，所述压块上设置有通槽，所述通槽与极片上待清洗区域对应，所述通槽的侧壁上设置有真空吸嘴，所述压块内设置有与所述真空吸嘴连通的真空管路。

更具体的，所述真空吸嘴设置于所述通槽的一个或多个侧壁上。

更具体的，所述压块内设置有流通冷却液体的循环冷却管道。

更具体的，所述真空吸嘴的真空度为-10～-90Kpa。

更具体的，所述循环冷却管道与外部冷却循环系统连通。

更具体的，所述真空管路与抽真空系统连通。

由以上技术方案可知，本发明清除极片涂层时，采用压块配合清洗平台压附固定待清洗的极片，可以防止极片受热产生应力变形，也避免采用真空吸附的方式会在极片上产生凹陷，然后极片在激光清洗过程中清洗平台或者清洗平台和压块同步通循环冷却水，防止极片清洗时热量得不到扩散使箔材氧化，同时开启抽真空系统，通过压块上的真空吸嘴吸走涂层清洗时产生的粉尘，确保清洗涂层后光箔的洁净度和提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有极片的结构示意图；

图2为极片涂层清除装置的结构示意图；

图3为压块将极片压在清洗平台上的示意图；

图4为本发明实施例清洗平台的示意图；

图5为清洗平台的内部结构示意图；

图6为本发明实施例压块的示意图；

图7为压块的内部结构示意图；

图8a、图8b为待清洗区域位于极片单侧的示意图；

图9a、图9b为待清洗区域位于极片两侧的示意图；

图10a、图10b为位于极片两侧的待清洗区域不重叠的示意图。

具体实施方式

为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本发明实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。

如图2和图3所示，本发明的极片涂层清除装置包括清洗平台1、压块2、激光头3和极片传送机构4，清洗平台1用于放置极片100，压块2设置于清洗平台1上，压块2可将极片100压平于清洗平台1上，激光头3位于清洗平台1的上方，极片100在极片传送机构4的带动下移动。本发明的激光头、极片传送机构的结构与现有技术中极片清洗装置的激光头及极片传送机构的结构相同，此处不再赘叙。

参照图4和图5，清洗平台1为具有光滑表面的平板式结构，在清洗平台1内设置有循环冷却管道1a，循环冷却管道1a与外部冷却循环系统(未图示)连通，循环冷却管道1a内流通如冷却水、酒精等冷却液体。本实施例的循环冷却管道1a采用横竖交错的排列方式设置于清洗平台1内，但也可采用蛇形的排列方式设置于清洗平台1内。

如图6和图7所示，压块2上设置有用于露出极片上待清洗区域的通槽2a，通槽2a的形状可以是方形、矩形或圆形等形状，通槽的尺寸及形状由极耳焊接区域的尺寸及形状确定。在压块2内设置有真空管路2b，真空管路2b与外部的抽真空系统连通，在通槽2a的侧壁上设置有与真空管路2b连通的真空吸嘴2c，真空吸嘴2c用于吸收激光清洗时产生的粉尘颗粒。真空吸嘴2c可以设置于通槽的一个侧壁上，也可以在通槽的每个侧壁上都设置，真空吸嘴的数量可根据需求设置，可为1个或多个，真空吸嘴的形状根据吸尘要求设置，真空吸嘴的真空度可为-10～-90Kpa。

本发明的清除极片涂层的方法包括以下步骤：

将极片放置于清洗平台上，用压块下压极片，将极片压平于清洗平台1上，压块压平极片的同时还起到极片定位的作用，压块上的通槽露出极片的待清洗区域(极耳焊接区域)；

启动冷却循环系统，使冷却液体在清洗平台内的循环冷却管道内流通；

启动抽真空系统，使压块的通槽区域形成真空(负压)区域；

启动激光头，用激光对极片上与压块通槽位置相对应的待清洗区域进行灼烧，以清除掉极片上的涂层，同时压块通槽侧壁上的真空吸嘴将产生的粉尘颗粒收集，激光将涂层清除完毕后，露出箔材，从而完成该区域的清洗。

本发明清洗极片时，用压块将极片压住，一方面将极片定位，另一方面也将极片上的非清洗区域盖住，激光只对通槽区域内的极片进行清洗；清洗平台的表面光滑平整，内部通循环冷却液，可以带走激光灼烧极片产生的热量，使平台始终处于恒定低温状态，以防止极片清洗区域的热量无法扩散而出现箔材氧化严重或变形；清洗时开启真空将粉尘颗粒吸走，确保极片清洗后箔材表面洁净，保证极片的洁净度。

采用本发明方法清除极片涂层时，冷却循化系统、抽真空系统和激光头的启动顺序没有要求，可以如上所述先启动冷却循环系统再启动抽真空系统再启动激光头，也可以先启动抽真空系统再启动冷却循环系统再启动激光头，或者最先启动激光头等，只要保证在激光清洗时冷却循环系统和抽真空系统都处于运行状态即可。此外，为了更好地实现极片的降温，在压块内也可以设置与外部冷却循环系统连通的循环冷却管道，清洗平台和压块内都流通冷却液体，降温效果更好，确保极片始终处于低温状态。

本发明方法可对单侧涂覆有活性物质涂层的极片100进行清洗，如图8a及图8b所示。也可以对双侧都涂覆有活性物质涂层的极片100进行清洗，如图9a及图9b所示。极片100两侧都有待清洗区域时，极片两侧的待清洗区域可以重叠(图9a、图9b)，极片两侧的待清洗区域也可以相互错开(图10a、图10b)。待清洗区域的形状、位置、数量可根据实际的需求设置。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、极片在清洗过程中，清洗平台和/或压块持续循环冷却液，保证极片清洗区域恒定处于低温状态，从而防止清洗区域空箔氧化。

2、极片在清洗过程中，对非清洗区域用压块压住，仅外露极片清洗区域；从而防止清洗区域极片变形。

3、极片在清洗过程中，压块的侧面通真空，真空能将激光清洗涂层产生的粉尘吸除干净，从而保证清洁后极片的洁净度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。