极片补锂装置的制作方法

本实用新型涉及电池生产领域，尤其涉及一种极片补锂装置。

背景技术：

随着现代社会的发展，各种智能装备(手机、笔记本电脑、平板、电动车等)已有了广泛的应用。与此同时，客户对高性能电池的需求也越来越强烈。锂离子电池由于能量密度高、使用寿命长、绿色无污染、安全性能等优势被广泛应用于消费类电子产品和电动汽车领域。在提高锂电池能量密度方面，补锂工艺作为其中一个关键技术。

现有的补锂工艺通常是先将锂带压延到转移膜上，然后再将转移膜上的锂带覆合到极片两面。但是，转移膜通常只能单次使用，耗费的成本极高；同时，转移膜需要牵引、转接到覆合设备，占用较大的空间，且导致补锂工艺复杂。

技术实现要素：

鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种极片补锂装置，其能降低生产成本，简化补锂工艺。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种极片补锂装置，其包括辊压机构、锂带输送机构、极片输送机构以及涂布机构。其中，辊压机构包括依次布置的第一辊轮、第二辊轮和第三辊轮；锂带输送机构用于将锂带送入第一辊轮和第二辊轮之间；涂布机构至少能够在锂带与第二辊轮相对的表面涂布浆料；极片输送机构用于将极片送入第二辊轮和第三辊轮之间。第一辊轮和第二辊轮用于对涂布有浆料的锂带进行辊压并使辊压后的锂带附着在第二辊轮；第二辊轮和第三辊轮用于对附着于第二辊轮的锂带和极片进行辊压。

本实用新型的有益效果如下：

在根据本实用新型的极片补锂装置中，在锂带输送机构输送锂带的过程中，涂布机构会在锂带与第二辊轮相对的表面上涂布浆料；在锂带输送机构将锂带送入第一辊轮和第二辊轮之间后，锂带受到第一辊轮和第二辊轮的辊压并附着在第二辊轮上；随着第二辊轮的转动，附着在第二辊轮上的锂带与极片接触，并在第二辊轮和第三辊轮的辊压下附着在极片上；当极片从第二辊轮和第三辊轮之间的间隙穿出时，锂带会从第二辊轮上剥离并附着在极片上，从而实现极片的补锂。由于本实用新型的极片补锂装置直接将压延后的锂带附着在第二辊轮，并利用第二辊轮直接将锂带覆合到极片上，无需现有技术中的转移膜，从而降低生产成本，简化补锂工艺。

附图说明

图1至图5为根据本实用新型的极片补锂装置的不同实施例的示意图；

图6为根据本实用新型的极片补锂装置的涂布机构的示意图；

图7为根据本实用新型的极片补锂装置的辊压机构的一示意图；

图8为根据本实用新型的极片补锂装置的辊压机构的另一示意图。

其中，附图标记说明如下：

1辊压机构 45加热器

11第一辊轮 46控制器

12第二辊轮 47压缩气源

13第三辊轮 48第二管道

14驱动组件 49搅拌器

2锂带输送机构 4A正压控制阀

3极片输送机构 4B排气控制阀

31极片放卷辊 4C输出控制阀

32极片收卷辊 5隔离膜

4涂布机构 6隔离膜放卷辊

41收容罐 7隔离膜收卷辊

42流量泵 L锂带

43第一管道 S浆料

44涂布头 P极片

具体实施方式

下面参照附图来详细说明本实用新型的极片补锂装置。

参照图1至图8，根据本实用新型的极片补锂装置包括辊压机构1、锂带输送机构2、极片输送机构3以及涂布机构4。其中，辊压机构1包括依次布置的第一辊轮11、第二辊轮12和第三辊轮13；锂带输送机构2用于将锂带L送入第一辊轮11和第二辊轮12之间；涂布机构4至少能够在锂带L与第二辊轮12相对的表面涂布浆料S；极片输送机构3用于将极片P送入第二辊轮12和第三辊轮13之间。第一辊轮11和第二辊轮12用于对涂布有浆料S的锂带L进行辊压并使辊压后的锂带L附着在第二辊轮12；第二辊轮12和第三辊轮13用于对附着于第二辊轮12的锂带L和极片P进行辊压。

在根据本实用新型的极片补锂装置中，在锂带输送机构2输送锂带L的过程中，涂布机构4会在锂带L与第二辊轮12相对的表面上涂布浆料S；在锂带输送机构2将锂带L送入第一辊轮11和第二辊轮12之间后，锂带L受到第一辊轮11和第二辊轮12的辊压并附着在第二辊轮12上(锂带L涂布有浆料S的表面粘接在第二辊轮12上)；随着第二辊轮12的转动，附着在第二辊轮12上的锂带L与极片P接触，并在第二辊轮12和第三辊轮13的辊压下附着在极片P上；当极片P从第二辊轮12和第三辊轮13之间的间隙穿出时，锂带L会从第二辊轮12上剥离并附着在极片P上，从而实现极片P的补锂。由于本实用新型的极片补锂装置直接将压延后的锂带L附着在第二辊轮12，并利用第二辊轮12直接将锂带L覆合到极片P上，无需现有技术中的转移膜，从而降低生产成本，简化补锂工艺。

通过涂布浆料S来调整锂带L表面的离型力。由于浆料S的存在，锂带L与第二辊轮12分离所需的离型力小于锂带L与极片P分离所需的离型力。而如果不在锂带L的与第二辊轮12相对的表面上涂布浆料S，那么会导致锂带L附着在第二辊轮12上，无法剥离。锂带L与第二辊轮12分离后，浆料S可能保留在锂带L上，也可能粘接到第二辊轮12上，粘接到第二辊轮12的浆料S可以通过刮刀刮除。

在根据本实用新型的极片补锂装置的中，参照图1至图5，辊压机构1还包括：驱动组件14，与第三辊轮13相连。驱动组件14能够带动第三辊轮13移动，以调整第二辊轮12和第三辊轮13之间的间隙。当极片P需要补锂时，驱动组件14驱动第三辊轮13靠近第二辊轮12，从而压紧极片P进行补锂；当极片P不需要补锂时，驱动组件14驱动第三辊轮13远离第二辊轮12，从而松开极片P并停止补锂。总之，通过驱动组件14可以完成极片P的连续补锂或间歇补锂。

在根据本实用新型的极片补锂装置的中，参照图1至图5，极片输送机构3包括极片放卷辊31和极片收卷辊32。将需要补锂的极片P卷绕在极片放卷辊31上，极片P在极片收卷辊32的牵引下从第二辊轮12和第三辊轮13之间穿过，并最终卷绕在极片收卷辊32上。

在根据本实用新型的极片补锂装置的中，第一辊轮11的直径为400mm，第二辊轮12的直径为100mm，第三辊轮13的直径为400mm。通常，第二辊轮12的转速较快，所以这种大小辊搭配的方式能够有效的提高产能，改善补锂效果。参照图1至图5，第一辊轮11、第二辊轮12及第三辊轮13依次并排布置。

在根据本实用新型的压延装置中，所述浆料S包括润滑固体、润滑剂、导电剂和粘结剂。其中，所述润滑固体的质量为所述浆料S总质量的55％～65％；所述润滑剂的质量为所述浆料S总质量的30％～40％；所述导电剂的质量为所述浆料S总质量的1％～4％；所述粘结剂的质量为所述浆料S总质量的4％～10％。

所述润滑固体可包括石墨、聚四氟乙烯、氮化硼、氟化石墨、陶瓷中的至少一种；所述润滑剂可包括硅油、锂基油脂、脂肪酸酰胺、硅酸脂、机械油、合成脂中的至少一种；所述导电剂可包括乙炔黑、导电碳黑、碳纤维素、碳纳米管、科琴黑、石墨烯；所述粘结剂可包括氯丁橡胶、聚乙烯、聚氨基甲酸乙酯、聚碳酸树脂、聚酰亚胺、羧甲基纤维素钠、水玻璃、三聚磷酸钠、聚丙烯酰胺、聚酰胺中的至少一种。

通过调整润滑固体、润滑剂、导电剂及粘结剂的种类的比例可以精确的调整所述浆料S的粘度，从而调整涂布有浆料S的锂带L的离型力。具体地，一种浆料S可由55％的石墨、35％的二甲基硅油、4％的导电碳黑及6％的聚乙烯组成，这种浆料S的粘度可达18000mPa·s；另一种浆料S可由58％的氮化硼、35％的锂基油脂、4％的乙炔黑及3％的羧甲基纤维素钠组成，这种浆料S的粘度可达85000mPa·s；又一种浆料S可由57％的氟化石墨、35％的锂基油脂、4％的石墨烯及4％的聚酰亚胺组成，这种浆料S的粘度可达112000mPa·s；再一种浆料S可由60％的陶瓷、30％的合成脂、2％的碳纳米管及8％的聚氨基甲酸乙酯组成，这种浆料S的粘度可达56000mPa·s。

在根据本实用新型的极片补锂装置的中，参照图6，涂布机构4包括：收容罐41，收容有浆料S；流量泵42；第一管道43，连通收容罐41和流量泵42；涂布头44，与流量泵42相连且与锂带输送机构2输送的锂带L相对；加热器45，用于加热流量泵42；以及控制器46，控制流量泵42和加热器45。收容罐41内部的浆料S能够沿着第一管道43进入流量泵42，而控制器46依据需求控制流量泵42的输出浆料S的量，同时控制器46还能控制加热器45加热流量泵42，以使流量泵42内部的浆料S升温并达到合适的涂布粘度；流量泵42将浆料S送入涂布头44，涂布头44在锂带L的表面涂布浆料S。

在根据本实用新型的极片补锂装置的中，涂布机构4还包括：压缩气源47；第二管道48，连通收容罐41和压缩气源47；搅拌器49，设置于收容罐41；正压控制阀4A，设置在第二管道48上；排气控制阀4B，设置在第一管道43上；以及输出控制阀4C，设置在第一管道43上，且位于排气控制阀4B下游。压缩气源47可以通过第二管道48对收容罐41内部的浆料S施加正压，以将浆料S推动到流量泵42。正压控制阀4A可以调节压缩气源47输出的压力。搅拌器49能够搅拌收容罐41内的浆料S，从而排出浆料S内的空气，保证浆料涂布的均匀性。当第一管道43内存在气泡时，排气控制阀4B(此时输出控制阀2C闭合)打开并排出气泡；排气控制阀4B处于关闭状态且输出控制阀4C打开时，浆料S通过第一管道43并进入流量泵42。涂布机构4还包括上位机，指示正压控制阀4A、排气控制阀4B及输出控制阀4C等部件工作。

在根据本实用新型的极片补锂装置的第一实施例中，参照图5，辊压机构1为一组，锂带输送机构2为一组。涂布机构4为一组，在锂带L与第二辊轮12相对的表面涂布浆料S；所述极片补锂装置还包括：隔离膜5，从第一辊轮11和第二辊轮12之间穿过并将第一辊轮11与锂带L隔开。

具体地，极片P的补锂量依需求而定，所以有时只需要在极片P一个表面上补锂即可，因此，辊压机构1可为一组，锂带输送机构2可为一组(仅输送一条锂带L)。而在锂带L的压延过程(即第一辊轮11和第二辊轮12辊压锂带L)中，为了防止锂带L附着到第一辊轮11上，需要使用隔离膜5将第一辊轮11与锂带L隔开。第一辊轮11和第二辊轮12的辊压可能会使锂带L附着到隔离膜5上，所以为避免压延后的锂带L附着在隔离膜5上，锂带L与隔离膜5分离所需的离型力应小于锂带L与第二辊轮12分离所需的离型力。

另外，所述极片补锂装置还可包括隔离膜放卷辊6和隔离膜收卷辊7。隔离膜5卷绕在隔离膜放卷辊6上，并在隔离膜收卷辊7的牵引下从第一辊轮11和第二辊轮12之间穿过，最终卷绕在隔离膜收卷辊7上。隔离膜5在隔离膜收卷辊7牵引下与锂带L分离。

在根据本实用新型的极片补锂装置的第二实施例中，参照图4，辊压机构1为一组，锂带输送机构2为一组。涂布机构4为两组，分别在锂带L的两个表面涂布浆料S，且两组涂布机构4涂布浆料S的粘度不同。

具体地，极片P的补锂量依需求而定，所以有时只需要在极片P一个表面上补锂即可，因此，辊压机构1可为一组，锂带输送机构2可为一组(仅输送一条锂带L)。而在锂带L的压延过程(即第一辊轮11和第二辊轮12辊压锂带L)中，为了防止锂带L附着到第一辊轮11上，可以在锂带L的与第一辊轮11相对的表面上也涂布浆料S；而通过调整两组涂布机构4涂布浆料S的粘度，来保证压延后的锂带L附着在第二辊轮12，而不是附着在第一辊轮11。换句话说，压延后锂带L的两个表面分别粘接于第一辊轮11和第二辊轮12，通过调整两组涂布机构4涂布浆料S的粘度，使得锂带L与第一辊轮11分离所需的离型力小于锂带L与第二辊轮12分离所需的离型力。

在根据本实用新型的极片补锂装置的第三实施例中，参照图2，辊压机构1为两组，锂带输送机构2为两组。涂布机构4为两组，分别在各锂带输送机构2输送的锂带L的与第二辊轮12相对的表面上涂布浆料S；所述极片补锂装置还包括：隔离膜5，从两组辊压机构1的第一辊轮11和第二辊轮12之间穿过，并分别将各辊压机构1的第一辊轮11与锂带L隔开。

具体地，当极片P的两个表面均需补锂时，需要设置两组辊压机构1，极片P依次从两个辊压机构1中穿过，且极片P穿过前一个辊压机构1时，极片P的一个表面与该辊压机构1的第二辊轮12相对，极片P穿过后一个辊压机构1时，极片P的另一个表面与该辊压机构1的第二辊轮12相对。对应地，锂带输送机构2也需要两组，分别向对应的辊压机构1输送锂带L，两组涂布机构4分别在对应的锂带L上涂布浆料S。也就是说，一组锂带输送机构2、一组涂布机构4以及一组辊压机构1构成一个模块，用于在极片P的一个表面补锂；另一组锂带输送机构2、另一组涂布机构4以及另一组辊压机构1构成一个模块，用于在极片P的另一个表面补锂。

两组锂带输送机构2输送两条锂带L，而在各锂带L的压延过程中，为了防止锂带L附着到对应的第一辊轮11上，需要使用隔离膜5将第一辊轮11与锂带L隔开。同时，为了保证压延后的锂带L附着在第二辊轮12上而不是附着在隔离膜5上，锂带L与隔离膜5分离所需的离型力应小于锂带L与第二辊轮12分离所需的离型力。

隔离膜5可以为一张，在多个过辊的导引下同时穿过两组辊压机构1；对应地，极片补锂装置还包括一个隔离膜放卷辊6和一个隔离膜收卷辊7。当然，隔离膜5也可以为两张，分别穿过两组辊压机构1；对应的，隔离膜放卷辊6和隔离膜收卷辊7可以为两组。

在根据本实用新型的极片补锂装置的第四实施例中，参照图2，辊压机构1为两组，锂带输送机构2为两组。辊涂布机构4为四组；两组涂布机构4分别在一组锂带输送机构2输送的锂带L的两个表面涂布浆料S，且所述两组涂布机构4涂布浆料S的粘度不同；另外两组涂布机构4分别在另一组锂带输送机构2输送的锂带L的两个表面涂布浆料S，且所述另外两组涂布机构4涂布浆料S的粘度不同。

具体地，极片P依次从两个辊压机构1中穿过，且极片P穿过前一个辊压机构1时，极片P的一个表面与该辊压机构1的第二辊轮12相对，极片P穿过后一个辊压机构1时，极片P的另一个表面与该辊压机构1的第二辊轮12相对。

两组锂带输送机构2输送两条锂带L，通过调整与各锂带L对应的两组涂布机构4涂布的浆料S的粘度，来保证压延后的锂带L附着在第二辊轮12，而不是附着在第一辊轮11。

在根据本实用新型的极片补锂装置的第五实施例中，参照图3，辊压机构1为两组，锂带输送机构2为两组。涂布机构4为三组；两组涂布机构4分别在一组锂带输送机构2输送的锂带L的两个表面涂布浆料S，且所述两组涂布机构4涂布浆料S的粘度不同；第三组涂布机构4在另一组锂带输送机构2输送的锂带L的与第二辊轮12相对的表面上涂布浆料S；所述极片补锂装置还包括：隔离膜5，从与所述另一组锂带输送机构2对应的辊压机构1的第一辊轮11和第二辊轮12之间穿过，并将该辊压机构1的第一辊轮11与锂带L隔开。

具体地，极片P依次从两个辊压机构1中穿过，且极片P穿过前一个辊压机构1时，极片P的一个表面与该辊压机构1的第二辊轮12相对，极片P穿过后一个辊压机构1时，极片P的另一个表面与该辊压机构1的第二辊轮12相对。

两组锂带输送机构2输送两条锂带L，一条锂带L是通过两个表面上浆料S来保证其能够附着于对应的第二辊轮12，而另一条锂带L是通过隔离膜5来保证其能够附着于对应的第二辊轮12。极片补锂装置还可包括一个隔离膜放卷辊6和一个隔离膜收卷辊7。